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Histoire du labo

Téléchargez ici l’histoire du laboratoire de champs intenses à Grenoble en image

 

Les effets des « champs magnétiques », notamment dans le domaine de la physique et des applications, ont justifié des efforts technologiques importants : d’abord par l’utilisation d’électro-aimants et la réduction de leur entrefer pour des champs inférieurs à 2T-3T, puis par l’utilisation de bobines conductrices (en cuivre) dans lesquelles un refroidissement efficace doit éliminer les pertes par effet Joule associées à l’augmentation du courant électrique produit par une génératrice. Des champs continus de quelques T (R.Pauthenet) et des champs pulsés atteignant 30T (ou 10 fois plus en explosif !) sont ainsi disponibles à Grenoble dès 1960 (M.Guillot).

Dès la construction des laboratoires CNRS sur le site de Grenoble-polygone en 1962, Louis Néel conçoit des projets de champs magnétiques plus intenses en augmentant la puissance électrique. C’est ainsi qu’en 1968 les champs magnétiques continus atteignent 8T dans un diamètre utile de 50 mm à Grenoble avec une génératrice de 1,7MW (LEPM, hall des champs forts, R.Pauthenet, P.Rub et J.C. Picoche). Cependant, aux Etats-Unis, des valeurs de 15-25T sont disponibles dans un diamètre de 30mm, avec une génératrice de 9,6 MW (MIT Boston, Francis Bitter).

"Hall champs forts", 1968

Les progrès dans le domaine des redresseurs secs (thyristors) permettent de concevoir une nouvelle installation (sans génératrice) qui est construite sous la direction de René Pauthenet par Jean-Claude Picoche et Pierre Rub dans un nouveau bâtiment. Cette installation, devenue le « Service National des Champs Magnétiques Intenses » en 1970, est conçue pour accueillir une puissance de 10MW, mais la puissance de 5MW installée initialement permet déjà d’atteindre des champs magnétiques de 15 à 20T dans un diamètre de 50 mm, sur plusieurs sites.

Klaus von Klitzing à Stokholm, 1985

Dès 1972, une collaboration est engagée entre le SNCI et le Max-Plank-Institut für Festkörperforschung (MPI-FKF) de Stuttgart (avec Dransweld). La puissance est portée à 10 MW en 1974, ce qui permet d’atteindre en 1982 des champs de 25T dans un diamètre de 50 mm, avec les premières polyhélices construites par Hans Schneider-Muntau.

C’est dans les champs intenses de Grenoble que Klaus von Klitzing découvre l’effet Hall quantique entier dans la nuit du 4 au 5 février 1980, qui lui vaut le prix Nobel de physique en 1985.

Un projet de bobine hybride conçu dès 1975, est réalisé et il permet d’atteindre un record mondial de champs magnétiques avec 31,35T dans un diamètre de 50 mm en 1987 . Cette première bobine hybride est constituée d’une bobine supraconductrice à l’extérieur fournissant 11T auxquels s’ajoutent 20,5 T fournis par une bobine résistive à l’intérieur. Elle est construite par une équipe franco-allemande (J.C. Vallier et Hans Schneider-Muntau).

Premier aimant hybride qui atteint 31.35 T dans un diamètre de 50 mm en 1987

En 1990-91, la puissance des installations électrique et hydraulique est doublée pour atteindre 24 MW. - Le partenariat MPG – CNRS est marqué par la création d’un laboratoire commun : le GHMFL "Grenoble High Magnetic Field Laboratory" en 1992 qui fonctionne jusqu’à fin 2004. Pour se maintenir au plus haut niveau international, le GHMFL commence la construction d’une nouvelle bobine hybride en 1997. La partie supraconductrice (de 8T) ne fonctionnant pas, sa construction est actuellement reprise sur de nouvelles bases techniques, pour atteindre 43T en 2015.

Les progrès dans la conception des polyhélices (W.Joss et F.Debray) ont permis d’améliorer leurs performances jusqu’à un champ de 35T disponibles dans un diamètre de 34 mm, (ou 30T dans 50 mm) avec une puissance de 24MW. Dans le même temps l’homogénéité est la stabilité du champ ont été considérablement améliorées par utilisation de sondes RMN (S.Kramer).
 
En 2009, la création d’un laboratoire national des champs magnétiques Intenses (LNCMI) regroupe les efforts de Toulouse dans le domaine des champs pulsés et de Grenoble pour les champs magnétiques continus, sous la direction de Geert Rikken.