Der Toroid Hochdruck-Hochtemperatur-Apparat ist in seinem Aufbau und der Funktionsweise vergleichsweise einfach und zählt wie die Multi-Anvil-Presse (MAP) zu den großvolumigen Pressen.
Toroid-Hochdruckzelle mit unterem Pressstempel in 1000 t - Hochdruckpresse vor VersuchDer uniaxiale Druck der Hochdruckpresse wird auf die in einem Zylinder befindliche Probe übertragen, welche von einem toroid-fömigen Dichtungsmaterial (engl. gasket) umfasst ist. Durch das partielle Fließen (Exktrusion nach Außen) wird der Druck weitestgehend gleichmäßig (quasi-isostatisch) auf die Probe übertragen und eine Druckentlastung zur Seite wird durch die Steifigkeit des Materials verhindert. Der maximal nutzbare Pressdruck (und damit der Druck in der Probe) wird vor allem limitiert durch die Stabilität/Fließfähigkeit des Gasketmaterials. Fließt dieses zu stark, entweicht der Druck seitlich, ist es zu steif, kommt es zum abrubtem Versagen (engl. blowout).
Folgende Parameter kennzeichnen die am FHP genutzten Toroid Hochdruckzellen (Standard: Tor-13.5, Tor-20; zusätzlich: Tor-8.5, Tor-30).
- Drücke bis 12 GPa (abhängig von Pressendruck und Gasketmaterial, über Kalibrationsversuche experimentell bestimmt)
- Arbeitsvolumen ca. 1 cm3
- Temperaturen bis >2000 °C (nur kurzzeitig aufgrund der thermischen Belastung der Pressstempel aus Hartmetall)
- verschiedene Heizermaterialien und Geometrien möglich, Standard: Graphit-Röhrenofen