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Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie
UMR 7590 - UPMC/CNRS/IRD/MNHN

Mesures ultra-sonores

Pour déterminer les propriétés élastiques de la matière, nous réalisons des mesures de la vitesse du son par des techniques acoustiques ultrasonores piézoélectriques et laser-picoseconde. Elles sont basées sur la mesure du temps de transit d’une impulsion ultrasonore dans un échantillon de longueur donnée.
A partir de ces résultats, nous déterminons les constantes élastiques par une méthode numérique qui permet de s’affranchir de la mesure de la variation de longueur des échantillons due à la pression. Les différents montages sont adaptés à nos générateurs de pression. Les techniques ultrasonores conviennent aux générateurs « gros volumes » P2-B18 et presses Paris – Edimbourg (voir presses hautes pressions). La technique laser-picoseconde est compatible avec l’utilisation des cellules à enclumes de diamant.

Les systèmes ultrasonores piézoélectriques


Ils sont basés sur la génération et détection d’impulsions ultrasonores par des transducteurs piézoélectriques (3-300 MHz). A ces fréquences, l’échantillon doit être macroscopique (quelques mm) pour permettre une mesure du temps de vol de l’impulsion. Ces systèmes permettent de choisir la polarisation de l’onde excitée par le transducteur et donc de mesurer précisément les vitesses des ondes sonores transverses et longitudinales de l’échantillon. Plusieurs méthodes (auto-corrélation des échos, détection synchrone) sont à disposition pour déterminer les temps de vol.

Les mesures laser-picoseconde


Les vitesses acoustiques sont de l’ordre de quelques nanomètres par picoseconde. Pour travailler sur des échantillons de faible épaisseur, compatibles avec les cellules à enclumes de diamant, il est nécessaire de travailler avec des fréquences supérieures au GHz. La technique pompe-sonde résolue en temps d’acoustique picoseconde correspond à ce domaine fréquentiel (1-500 GHz).

Cécile Duflot - 26/02/16

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