INTERACTION D'UNE IMPULSION LASER ULTRA-BREVE ET ULTRA-INTENSE AVEC UN PLASMA SOUS-DENSE OU AVEC UN GAZ PDF Download
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ON A DEVELOPPE AU COURS DE CE TRAVAIL UN CODE DE SIMULATION NUMERIQUE BIDIMENSIONNEL CYLINDRIQUE QUI DECRIT L'INTERACTION D'IMPULSIONS LASER ULTRA-BREVES ET ULTRA-INTENSES AVEC DES GAZ OU DES PLASMAS PEU DENSES. DE PLUS, POUR PERMETTRE UNE COMPARAISON DIRECTE DES PREVISIONS THEORIQUES AVEC LES RESULTATS EXPERIMENTAUX, LES DIAGNOSTICS PRINCIPAUX DE LA PHYSIQUE EXPERIMENTALE DE L'INTERACTION LASER-PLASMA ONT ETE SIMULES. LE NOYAU DU CODE ADOPTE UNE DESCRIPTION PARTICULAIRE DU MILIEU DE PROPAGATION, UNE APPROXIMATION PARAXIALE POUR LA PROPAGATION DE L'ONDE ELECTROMAGNETIQUE ET UNE APPROXIMATION QUASI-STATIQUE POUR LA DESCRIPTION DE L'ACTION DE L'ONDE SUR LE MILIEU. SUR CE NOYAU ON A GREFFE UN MODULE POUR DECRIRE LA FORMATION DU PLASMA PAR IONISATION TUNNEL D'UN MILIEU GAZEUX INITIAL. ENSUITE DES IMPULSIONS LASER DE FREQUENCE DOUBLE ONT ETE AJOUTEES AU CODE AFIN DE SIMULER LA PROPAGATION DE SONDES ELECTROMAGNETIQUES COLINEAIRES AU FAISCEAU PRINCIPAL. D'AUTRES DIAGNOSTICS, TELS QUE LA DIFFUSION THOMSON A 90 DE L'AXE OPTIQUE, ONT ETE INTRODUITS. ENFIN, UN DEUXIEME CODE NUMERIQUE A ETE ELABORE POUR LA REPRISE ET LA PROPAGATION DANS LE VIDE DES ONDES ELECTROMAGNETIQUES. CES DERNIERES ONT DONC PU ETRE ANALYSEES DANS LA REGION DITE DU CHAMP LOINTAIN, C'EST-A-DIRE A L'ENDROIT OU LES DETECTEURS REELS SONT PLACES. AVEC LES OUTILS NUMERIQUES AINSI DEVELOPPES ON A PU REPRODUIRE DES RESULTATS EXPERIMENTAUX DIVERS, AVEC UNE PRECISION INHABITUELLE POUR LES SIMULATIONS DE LA PHYSIQUE DE L'INTERACTION LASER-PLASMA. CES RESULTATS ONT FOURNI DES INDICATIONS IMPORTANTES POUR L'INTERPRETATION ET LA CONCEPTION D'EXPERIENCES DE SILLAGE LASER ET D'AUTOFOCALISATION RELATIVISTE.
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ON A DEVELOPPE AU COURS DE CE TRAVAIL UN CODE DE SIMULATION NUMERIQUE BIDIMENSIONNEL CYLINDRIQUE QUI DECRIT L'INTERACTION D'IMPULSIONS LASER ULTRA-BREVES ET ULTRA-INTENSES AVEC DES GAZ OU DES PLASMAS PEU DENSES. DE PLUS, POUR PERMETTRE UNE COMPARAISON DIRECTE DES PREVISIONS THEORIQUES AVEC LES RESULTATS EXPERIMENTAUX, LES DIAGNOSTICS PRINCIPAUX DE LA PHYSIQUE EXPERIMENTALE DE L'INTERACTION LASER-PLASMA ONT ETE SIMULES. LE NOYAU DU CODE ADOPTE UNE DESCRIPTION PARTICULAIRE DU MILIEU DE PROPAGATION, UNE APPROXIMATION PARAXIALE POUR LA PROPAGATION DE L'ONDE ELECTROMAGNETIQUE ET UNE APPROXIMATION QUASI-STATIQUE POUR LA DESCRIPTION DE L'ACTION DE L'ONDE SUR LE MILIEU. SUR CE NOYAU ON A GREFFE UN MODULE POUR DECRIRE LA FORMATION DU PLASMA PAR IONISATION TUNNEL D'UN MILIEU GAZEUX INITIAL. ENSUITE DES IMPULSIONS LASER DE FREQUENCE DOUBLE ONT ETE AJOUTEES AU CODE AFIN DE SIMULER LA PROPAGATION DE SONDES ELECTROMAGNETIQUES COLINEAIRES AU FAISCEAU PRINCIPAL. D'AUTRES DIAGNOSTICS, TELS QUE LA DIFFUSION THOMSON A 90 DE L'AXE OPTIQUE, ONT ETE INTRODUITS. ENFIN, UN DEUXIEME CODE NUMERIQUE A ETE ELABORE POUR LA REPRISE ET LA PROPAGATION DANS LE VIDE DES ONDES ELECTROMAGNETIQUES. CES DERNIERES ONT DONC PU ETRE ANALYSEES DANS LA REGION DITE DU CHAMP LOINTAIN, C'EST-A-DIRE A L'ENDROIT OU LES DETECTEURS REELS SONT PLACES. AVEC LES OUTILS NUMERIQUES AINSI DEVELOPPES ON A PU REPRODUIRE DES RESULTATS EXPERIMENTAUX DIVERS, AVEC UNE PRECISION INHABITUELLE POUR LES SIMULATIONS DE LA PHYSIQUE DE L'INTERACTION LASER-PLASMA. CES RESULTATS ONT FOURNI DES INDICATIONS IMPORTANTES POUR L'INTERPRETATION ET LA CONCEPTION D'EXPERIENCES DE SILLAGE LASER ET D'AUTOFOCALISATION RELATIVISTE.
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DIFFERENTS ASPECTS DE L'INTERACTION D'UNE IMPULSION ULTRA-COURTE ET ULTRA-INTENSE AVEC UN PLASMA SOUS-DENSE ONT ETE ETUDIES ANALYTIQUEMENT ET NUMERIQUEMENT. CES ETUDES PRESENTENT UN INTERET POUR L'ACCELERATION LASER DE PARTICULES DANS LES PLASMAS, LES LASERS A RAYONS X, LA GENERATION D'HARMONIQUES D'ORDRE ELEVE, LE CONCEPT D'ALLUMEUR RAPIDE POUR LA FUSION PAR CONFINEMENT INERTIEL. ON A UTILISE LE CODE PARTICULAIRE RELATIVISTE WAKE DEVELOPPE PRECEDEMMENT A L'ECOLE POLYTECHNIQUE. CE CODE A ETE MODIFIE AU COURS DE LA THESE POUR TRAITER LE MOUVEMENT DES IONS, POUR CALCULER DES TRAJECTOIRES D'ELECTRONS TESTS, ET POUR INCLURE DES DIAGNOSTICS DIVERS SUR LES CHAMPS ET LES PARTICULES. LES SUJETS TRAITES DANS CETTE THESE SONT LES SUIVANTS : L'ACCELERATION DE PHOTONS DANS LE SILLAGE D'UNE IMPULSION LASER COURTE ET INTENSE, LA VITESSE DE PHASE DE L'ONDE PLASMA DANS LE SILLAGE D'UNE IMPULSION LASER AUTO-MODULEE, LA CANALISATION RELATIVISTE D'IMPULSION LASER DE DUREE DE L'ORDRE DE LA PERIODE PLASMA, LA DYNAMIQUE IONIQUE DANS LE SILLAGE, LE DEFERLEMENT. ENFIN ON A SIMULE 3 EXPERIENCES DE PROPAGATION D'ONDE LASER ET D'ACCELERATION D'ELECTRONS. VOICI LES PRINCIPAUX RESULTATS DE LA THESE : LA REDUCTION DE LA VITESSE DE PHASE DE L'ONDE PLASMA DANS LE CAS D'UNE IMPULSION LASER AUTO-MODULEE NE JOUE QUE DANS LE CAS D'UN CANAL PREFORME POUR LE GUIDAGE DE L'ONDE LASER. ON A TROUVE DES STRUCTURES SELF-SIMILAIRES POUR DECRIRE LE GUIDAGE RELATIVISTE D'UNE IMPULSION COURTE DANS UN PLASMA. ON A DEMONTRE LA PROPAGATION AUTO-GUIDEE D'IMPULSION INITIALEMENT GAUSSIENNES DE QUELQUES PERIODES PLASMA. ON A MONTRE QUE LA FORCE PONDEROMOTRICE DE L'ONDE PLASMA EXCITEE PAR L'IMPULSION LASER FORME UN CANAL ET LE DEFERLEMENT DANS CE CANAL A ETE ANALYSE EN DETAIL. LES EFFICACITES DE L'ACCELERATION D'ELECTRONS DANS LE CHAMP LASER ET DANS L'ONDE PLASMA ONT ETE COMPAREES. LE DECALAGE EN FREQUENCE D'UNE SONDE SE PROPAGEANT DANS LE SILLAGE PLASMA A ETE ETUDIE DANS DES CONDITIONS CORRESPONDANT A DES EXPERIENCES ACTUELLES.
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L'OBJECTIF DE CE TRAVAIL ETAIT DE CARACTERISER LE CHAUFFAGE ET LE TRANSPORT DES ELECTRONS ET DES IONS LORS DE L'INTERACTION D'UNE IMPULSION LASER ULTRA-INTENSE AVEC UN PLASMA DENSE. LE PRINCIPAL OUTIL DE CETTE ETUDE EST LA SIMULATION NUMERIQUE, A BASE DE CODES CINETIQUES PARTICULAIRES. LORS DE L'INTERACTION, LES ELECTRONS DE LA SURFACE DE LA CIBLE SONT ACCELERES A DE HAUTES ENERGIES VERS L'INTERIEUR DE CELLE-CI. NOUS AVONS MONTRE QUE LES MECANISMES D'ACCELERATION ELECTRONIQUE DEPENDENT FORTEMENT DE LA DEFORMATION DU PROFIL DE DENSITE DUE AU MOUVEMENT IONIQUE. CE DERNIER A AUSSI ETE ETUDIE ET DIFFERENTS MECANISMES D'ACCELERATION ONT AINSI ETE CARACTERISES : ENFONCEMENT DE LA SURFACE DU PLASMA PAR LA PRESSION DE RAYONNEMENT DU LASER, ACCELERATION PAR CHOC ELECTROSTATIQUE OU PAR DEFERLEMENT D'UNE ONDE ACOUSTIQUE IONIQUE, ACCELERATION PAR LE CHAMP DE RAPPEL CREE PAR L'EXPULSION RADIALE DES ELECTRONS HORS DU CANAL LASER CREUSE DANS UN PLASMA FAIBLEMENT SURCRITIQUE. LES ELECTRONS ET LES IONS ACCELERES A LA SURFACE DU PLASMA PENETRENT A L'INTERIEUR DE LA CIBLE ET INTERAGISSENT AVEC CELLE-CI. LA COMPETITION ENTRE LA FOCALISATION DUE AU CHAMP MAGNETIQUE AUTO-GENERE PAR LE FORT COURANT ELECTRONIQUE ET L'EFFET DISPERSIF DES COLLISIONS A ETE ANALYSEE. DANS UN PLASMA HOMOGENE CHAUD, UN COURANT OPTIMAL POUR LEQUEL LA LONGUEUR DE PROPAGATION SANS DIFFUSION EST MAXIMALE EST AINSI OBTENU. NOUS AVONS AUSSI MONTRE QUE L'EFFET DE RAPPEL DU AU CHAMP ELECTRIQUE AUTO-GENERE EST PLUS IMPORTANT QUE LA FRICTION DUE AUX COLLISIONS. DANS UNE CIBLE DEUTEREE, LES IONS ACCELERES INTERAGISSENT AVEC LES IONS DE LA CIBLE ET PRODUISENT DES NEUTRONS. UNE FORTE CORRELATION ENTRE LE MODE D'ACCELERATION IONIQUE ET LA DISTRIBUTION ANGULAIRE ET ENERGETIQUE DES NEUTRONS PRODUITS A ETE AINSI MISE EN EVIDENCE.
Author: Arnaud André Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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Lors de le la propagation d'une impulsion laser ultra- intense et ultra-brève dans un plasma sous dense une onde de plasma se forme dans son sillage, susceptible d'accélérer des électrons à des énergies élevées sur de très courtes distances. Dans un régime d'excitation extrêmement non-linéaire, connu sous le nom de régime de la bulle, on peut obtenir des faisceaux mono-énergétiques d'électrons relativistes. Si les faisceaux d'électrons issus de l'interaction sont aujourd'hui bien caractérisés, de nombreux paramètres de l'interaction restent inaccessibles, faute de diagnostics adaptés. Nous avons tenté de répondre à cette problématique au cours de cette thèse, en étudiant à l'aide de simulations numériques comment interpréter le rayonnement issu de l'interaction pour déterminer la dynamique du milieu.La première partie de l'étude est consacrée aux propriétés du rayonnement des électrons accélérés, qui s'étend jusque dans le domaine des X. L'étude des caractéristiques de l'émission doit pouvoir renseigner sur le mouvement des électrons du milieu et plus généralement sur l'interaction laser-plasma. Les études menées dans le cadre de cette thèse montrent qu'en effet l'observation du rayonnement permet de déterminer la direction des électrons du faisceau en fin d'accélération, et dans une certaine mesure, leur répartition à l'intérieur du faisceau.La deuxième partie concerne la propagation en milieu sous dense. Le plasma perturbe l'impulsion au cours de sa propagation, modifiant ses caractéristiques spatiales et spectrales. Nous avons étudié ces effets lorsque le milieu est constitué d'un gaz d'azote puis d'argon. Nos résultats mettent en évidence les contributions respectives de l'auto-modulation de l'impulsion ainsi que celle du gradient de densité électronique créé par l'ionisation des gaz dans leurs différents états de charge. L'étude a été poursuivie dans des conditions d'accélération exploitant un gaz plus léger et à plus haute intensité, dans le régime de la bulle. Nous avons identifié l'origine des variations des conditions d'interaction observées dans la première partie.
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De part ses nombreuses applications scientifiques et sociétales comme la radiographie protonique ou encore la protonthérapie, l'accélération d'ions par laser suscite un grand intérêt. Cette thèse s'inscrit dans ce cadre et présente une étude de l'interaction d'une impulsion laser d'intensité relativiste avec un plasma de densité modérée. Dans ce régime, le plasma est transparent à l'onde laser et les électrons oscillent à des vitesses relativistes dans le champ de l'onde incidente. Ces conditions sont favorables à un transfert efficace de l'énergie laser vers le plasma, et donc sont intéressantes pour l'accélération d'ions par laser. Ce régime permet également la création de solitons électromagnétiques et acoustiques dont les mécanismes de formation et les propriétés nécessitent une meilleur compréhension. Nous réalisons une étude détaillée de simulations Particle-In-Cell (réalisées avec le code OCEAN) de l'interaction d'une impulsion laser intense avec un plasma sous dense. Nous montrons que la diffusion Raman stimulée (SRS) dans le régime relativiste est le principal processus responsable de l'absorption de l'énergie laser par le plasma et qu'il est, en outre, très efficace puisqu'il permet de transférer près de 70 % de l'énergie de l'impulsion laser aux électrons. Cette instabilité apparaît dans des plasmas dont la densité est nettement supérieure à la densité quart-critique du fait de la diminution de la fréquence plasma électronique et se développe sur des temps très courts. Il permet ainsi un chauffage homogène des électrons tout le long de la propagation de l'impulsion laser à travers le plasma. Ces électrons participent à la détente du plasma, et créent sur ses bords raids un champ électrostatique permettant l'accélération des ions. Ces derniers gagnent 30 % de l'énergie laser initiale. Nous avons aussi développé un modèle simple qui permet de prédire et donc d'optimiser le taux de rétro-diffusion du plasma du fait du développement de l'instabilité SRS. Nous nous intéressons également à la séquence des processus permettant la formation des cavités électromagnétiques. Cette analyse souligne le rôle joué par l'instabilité modulationnelle ou de Benjamin-Feir sur le front de l'impulsion laser qui est divisée en un train de plusieurs solitons électromagnétiques. À l'aide d'une étude détaillée, nous montrons que ces solitons excitent des ondes plasmas dans leur sillage en se propageant dans le plasma, perdent de l'énergie et finissent par être piégés. Ils forment également des dépressions (cavités) des densités électroniques et ioniques du plasma. Ces cavités sont des pièges pour les champs électromagnétiques rayonnés par le plasma (par exemple du fait de l'instabilité SRS) et survivent grâce à un équilibre entre la pression de radiation des champs piégés et les pressions cinétiques électroniques à leurs bords. Ces cavités absorbent une part importante de l'énergie laser mais elles n'en conservent qu'une partie sous forme d'énergie électromagnétique piégée. Le reste de l'énergie permet l'expansion de la cavité, la génération de solitons acoustiques supersoniques et l'accélération de particules.
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Dans tout accélérateur de particules, l'injecteur est d'une importance cruciale car il détermine la plupart des caractéristiques du faisceau accéléré. Les accélérateurs laser plasma, basés sur l'interaction d'une impulsion laser ultra brève et ultra intense avec un plasma sous dense, ne dérogent pas à cette règle. Cependant, pour ces accélérateurs ultra compacts, l'injection est un véritable défi : pour obtenir une source de bonne qualité, il faut injecter un faisceau d'électrons ultra court synchronisé très précisément avec le laser. Dans cette thèse, la pertinence d'un injecteur optique, utilisant une deuxième impulsion laser, est démontrée expérimentalement. Cet injecteur permet d'obtenir des faisceaux d'électrons mono-énergétiques de façon stable. De plus, cet injecteur permet de régler les paramètres du faisceau produit. Ainsi l'énergie, la charge et la dispersion en énergie du faisceau sont ajustables simplement, en changeant les paramètres de la deuxième impulsion laser. Ces contrôles supplémentaires permettent d'étudier précisément les phénomènes physiques ayant lieu lors de l'accélération du faisceau d'électrons. Ainsi, les effets de beam loading, liés à l'interaction du faisceau d'électrons avec le plasma, ont pu être mis en évidence et étudiés. L'optimisation de l'injecteur a permis d'obtenir les faisceaux d'électrons les plus fins spectralement mesurés à ce jour dans l'interaction laser plasma, avec des dispersions en énergie de l'ordre du pourcent.
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L'OBJECTIF DE NOTRE TRAVAIL EST D'IDENTIFIER LES PRINCIPAUX MECANISMES DU COUPLAGE LASER-PLASMA DANS L'INTERACTION D'UNE IMPULSION ULTRA-INTENSE AVEC UN PLASMA SURCRITIQUE. L'OUTIL PRINCIPAL DE CETTE RECHERCHE EST LA SIMULATION NUMERIQUE A L'AIDE DE CODES CINETIQUES PARTICULAIRES. L'ORIGINE DE TOUS LES PHENOMENES RESIDE DANS LE TERME NON-LINEAIRE DE LA FORCE DE LORENTZ QUE SUBISSENT LES ELECTRONS. CETTE FORCE EXCITE DES OSCILLATIONS ELECTRONIQUES AU BORD DE LA CIBLE, CONDUISANT A LA GENERATION D'UN CERTAIN NOMBRE D'ELECTRONS SUPRATHERMIQUES. NOUS AVONS MONTRE QUE CE CHAUFFAGE DEPEND FORTEMENT DU PROFIL DE DENSITE DE LA CIBLE. EN FONCTION DE LA DENSITE DU PLASMA ET DE L'ECLAIREMENT LASER, LA SEPARATION DE CHARGES QU'INDUIT L'IMPULSION INCIDENTE PERMET AUSSI DE COMPRIMER LA CIBLE, D'EXCITER DES ONDES ACOUSTIQUES IONIQUES OU DE GENERER DES IONS DE FORTE ENERGIE CINETIQUE. ENFIN, POUR DES PLASMAS PEU SURCRITIQUES, LE PHENOMENE DE TRANSPARENCE AUTO-INDUITE RELATIVISTE PEUT PERMETTRE LA TRANSMISSION DE L'ONDE LASER A TRAVERS LA CIBLE. L'ETUDE NUMERIQUE DE CE MECANISME A MIS EN EVIDENCE PLUSIEURS ASPECTS CINETIQUES NOUVEAUX, COMME LA REFLEXION D'UNE PARTIE DU RAYONNEMENT LASER AVEC UN DECALAGE VERS LE ROUGE CARACTERISTIQUE ET UNE ABSORPTION IMPORTANTE SOUS FORME DE CHAUFFAGE ELECTRONIQUE. LES SEUILS DE TRANSPARENCE QUE NOUS AVONS OBTENUS PAR LA SIMULATION RESTENT DU MEME ORDRE DE GRANDEUR QUE LES ESTIMATIONS ANALYTIQUES PASSEES. FINALEMENT, NOUS PRESENTONS EN DETAIL ET UTILISONS UNE METHODE SIMPLIFICATRICE POUR TRAITER AVEC UN CODE MONODIMENSIONNEL L'INCIDENCE OBLIQUE D'UNE ONDE LASER PLANE SUR UNE CIBLE. CETTE METHODE NOUS A PERMIS DE RETROUVER BON NOMBRE DE RESULTATS PASSES. NOTRE TRAVAIL PEUT ETRE PROLONGE PAR PLUSIEURS ETUDES: INCIDENCE OBLIQUE, ASPECTS BI- ET TRIDIMENSIONNELS, RAPPROCHEMENT DE CODES DE MODELISATION DE NIVEAUX DIFFERENTS
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NOUS PRESENTONS DANS CE MANUSCRIT UNE ETUDE DE L'INTERACTION D'IMPULSIONS LASER ULTRA-INTENSES AVEC UN PLASMA SOUS-DENSE. NOUS NOUS SOMMES PLUS PARTICULIEREMENT INTERESSES A L'INFLUENCE DES EFFETS RELATIVISTES SUR LA PROPAGATION ET A LA MISE EN EVIDENCE DE L'AUTOFOCALISATION RELATIVISTE. CELLE-CI INTERVIENT LORSQUE LA PUISSANCE DU LASER EST SUPERIEURE A UNE PUISSANCE CRITIQUE D'AUTOFOCALISATION. POUR UNE PUISSANCE LASER INFERIEURE A CETTE PUISSANCE CRITIQUE, LA DIVERGENCE DU FAISCEAU EST REDUITE APRES INTERACTION AVEC LE PLASMA. UNE MODELISATION ANALYTIQUE ET NUMERIQUE DE L'INTERACTION MONTRE QUE LA NON-LINEARITE RELATIVISTE EST RESPONSABLE DE CET EFFET OBSERVE EXPERIMENTALEMENT. LORSQUE LA PUISSANCE LASER DEPASSE LA PUISSANCE CRITIQUE, L'AUTOFOCALISATION RELATIVISTE A PU ETRE CLAIREMENT MISE EN EVIDENCE. ALORS QUE LA FOCALISATION DU FAISCEAU DANS LE VIDE PERMET D'ATTEINDRE UN ECLAIREMENT DE 3X10#1#8 W/CM#2, LA SIMULATION DES EXPERIENCES MONTRENT QU'UN ECLAIREMENT DE 5X10#1#9 W/CM#2 EST ATTEINT DANS LE PLASMA APRES AUTOFOCALISATION. D'AUTRE PART, DES FOYERS MULTIPLES APPARAISSENT ET L'IMPULSION EST ALORS GUIDEE SUR UNE DISTANCE TRES SUPERIEURE A LA LONGUEUR DE RAYLEIGH. POUR DES IMPULSIONS D'UNE PICOSECONDE DE DUREE ET UN PLASMA D'HYDROGENE, LES IONS ONT LE TEMPS DE BOUGER PENDANT LA DUREE DE L'IMPULSION, FAVORISANT L'APPARITION D'UN CANAL DE DENSITE ELECTRONIQUE. CELUI-CI EST ALORS RESPONSABLE D'UNE ACCENTUATION DU PHENOMENE DE REDUCTION DE DIVERGENCE ET LA PUISSANCE CRITIQUE D'AUTOFOCALISATION PEUT ETRE REDUITE DANS NOS EXPERIENCES D'UN FACTEUR DEUX
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L'OBJECTIF DE CETTE THESE EST DE COMPRENDRE ET D'ANALYSER LES PROCESSUS PHYSIQUES SUSCEPTIBLES D'ACCELERER DES ELECTRONS A DES ENERGIES RELATIVISTES, LORS DE L'INTERACTION D'UNE IMPULSION LASER ULTRA INTENSE (ECLAIREMENT LASER SUPERIEUR A 10#1#9W/CM#2) AVEC DES ELECTRONS DANS LE VIDE OU UN PLASMA. CES TRAVAUX S'INSCRIVENT DANS LE CADRE DE LA FUSION PAR CONFINEMENT INERTIEL AVEC LA NOUVELLE APPROCHE DE L'ALLUMEUR RAPIDE. CETTE THESE SE COMPOSE DE TROIS ETUDES EXPERIMENTALES SUR L'ACCELERATION D'ELECTRONS. LES RESULTATS DE CES EXPERIENCES SONT INTERPRETES EN LES COMPARANT A CEUX DONNES PAR DES MODELES THEORIQUES PRESENTES DANS CE RAPPORT : (I) L'ACCELERATION D'ELECTRONS DANS LE VIDE PAR L'IMPULSION LASER EST MISE EN EVIDENCE EXPERIMENTALEMENT. DES ELECTRONS D'ENERGIE INITIALE DE 1 A 10 KEV ENVIRON, SONT ACCELERES A DES ENERGIES VOISINES DE 1 MEV. CES RESULTATS SONT EN BON ACCORD AVEC DES SIMULATIONS DE PROPAGATION D'ELECTRONS LIBRES SOUMIS A UNE ONDE ELECTROMAGNETIQUE INTENSE, SPATIALEMENT ET TEMPORELLEMENT FINIE. (II) LE ROLE DE LA FORCE PONDEROMOTRICE DANS LA PRODUCTION D'ELECTRONS RELATIVISTES (0,4 A 3 MEV) LORS DE L'INTERACTION D'UN FAISCEAU LASER ULTRA INTENSE AVEC UN PLASMA SURDENSE ET PRESENTANT UN PROFIL DE DENSITE TRES RAIDE EST ICI DEMONTRE EXPERIMENTALEMENT. LES RESULTATS EXPERIMENTAUX SONT EN BON ACCORD AVEC UN MODELE D'ACCELERATION D'ELECTRONS DANS CE REGIME OU LA TEMPERATURE CHAUDE T#H EST EGALE A L'ENERGIE D'OSCILLATION D'UN ELECTRON DANS LE CHAMP LASER. (III) DANS LE CAS DE L'ACCELERATION D'ELECTRONS (0,5 A 20 MEV), LORS DE L'INTERACTION DU FAISCEAU LASER AVEC UN PLASMA PREFORME SOUS CRITIQUE ET LONG, DEUX TEMPERATURES SUPRATHERMIQUES ET DES CANAUX DE CREUSEMENT DE DENSITE ELECTRONIQUE SONT OBSERVES. CES OBSERVATIONS SONT A PRIORI LA SIGNATURE DE LA FORCE PONDEROMOTRICE OU DE LA DIFFUSION RAMAN AVANT DANS UN CANAL CREE PAR L'AUTOFOCALISATION PONDEROMOTIVE ET RELATIVISTE DE L'IMPULSION LASER.
Author: ERIC.. DE WISPELAERE Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 192
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CE TRAVAIL DE THESE EST UNE ETUDE EXPERIMENTALE, DANS LE CADRE DE L'ACCELERATION LASER DE PARTICULES, DES PROCESSUS RELATIFS A LA PROPAGATION D'IMPULSIONS COURTES EN PLASMAS SOUS DENSES. UNE PREMIERE PARTIE EST CONSACREE A LA MISE EN EVIDENCE DE LA REFRACTION DU LASER INDUITE PAR L'IONISATION DU GAZ. LES RESULTATS OBTENUS, COMME LES MODIFICATIONS SPECTRALES DE L'IMPULSION OU LA REFRACTION RESOLUE TEMPORELLEMENT, SONT COMPARES A CEUX D'UN CODE PARTICULAIRE 2D. LA REFLECTIVITE RAMAN RETRODIFFUSEE ISSUE DE L'INTERACTION LASER-PLASMA EN IMPULSION COURTE (120FS), EST MESUREE ET CALCULEE A L'AIDE D'UN MODELE ANALYTIQUE 1D. UN BON ACCORD EST OBTENU EN TENANT COMPTE DE LA REFRACTION ET DES EFFETS HYDRODYNAMIQUES. PAR AILLEURS, DES SIGNATURES D'ONDES PLASMA RAMAN FORTEMENT AMORTIES SUGGERENT QUE L'INSTABILITE DANS LE CAS DES IMPULSIONS 1,8 PS, TEND VERS LE REGIME COMPTON. LA SECONDE PARTIE DE LA THESE CONSTITUE UNE ETUDE DETAILLEE DE LA FORMATION D'UN CANAL DE PLASMA, OBTENU PAR FOCALISATION D'UNE IMPULSION DE 600 PS DANS UN JET DE GAZ. LA FORMATION DU CANAL EST CARACTERISEE PAR INTERFEROMETRIE ET PAR DIFFUSION THOMSON. LA DIFFERENCE DE DENSITE ENTRE LE CENTRE ET LE BORD DU CANAL EST MESUREE DANS NOS CONDITIONS A N#E=8.10#1#9 CM#-#3, CE QUI CORRESPOND A UNE VARIATION RELATIVE DE DENSITE D'UN FACTEUR 4. LA COMPARAISON AVEC UN CODE 1D CALCULANT L'EVOLUTION THERMIQUE ET HYDRODYNAMIQUE DU PLASMA, MONTRE UN BON ACCORD GENERAL, EN PARTICULIER CONCERNANT T#E(T) ET N#E(T). UNE CONCLUSION IMPORTANTE DE CETTE ETUDE EST LA POSSIBILITE D'AJUSTER LE RAYON ET LA DENSITE SUR AXE DU CANAL PAR LA VARIATION DE L'ENERGIE LASER ET DE LA PRESSION DE NEUTRE DU JET.
Author: PIERO.. CHESSA
Author: PIERO.. CHESSA
Author: ANDREI.. SOLODOV
Author: CATHERINE.. TOUPIN
Author: Arnaud André
Author: Julien Moreau
Author: Clément Rechatin
Author: ERIK.. LEFEBVRE
Author: FRANCOIS.. JAKOBER
Author: GERARD.. MALKA
Author: ERIC.. DE WISPELAERE