Etude numérique de l'interaction laser-plasma sous dense PDF Download
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Author: Arnaud André Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
Book Description
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.
Author: Arnaud André Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
Book Description
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.
Author: Guy Bonnaud Publisher: Editions Ellipses ISBN: 2340073855 Category : Science Languages : fr Pages : 720
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Cet ouvrage présente l’ensemble des processus induits par l’interaction laser-plasma : la chaîne des processus est détaillée suivant sa chronologie. Les modèles théoriques et les solutions analytiques décrits sont accompagnés de résultats de simulation numérique à différents degrés de complexité. Il propose une large interface avec les mathématiques appliquées. Cet ouvrage s'adresse aux étudiants en master de physique, aux élèves-ingénieur, aux doctorants et aux cercheurs en physique.
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Cette thèse constitue une étude experimentale qui s'inscrit dans le cadre de l'interaction laser-plasma en régime relativiste. Le couplage du laser au plasma provoque l'apparition de nombreux phénomènes nonlinéaires tels que l'autofocalisation relativiste, les instabilités Raman, I'excitation et le déferle-ment d'ondes plasma. Dans ce régime dit du "sillage automodulé", ces effets se combinent et aboutissent à l'accélération des électrons du plasma à des vitesses relativistes. Dans une première partie, les effets nonlinéaires ont d'abord été étudiés. Une méthode originale utilisant des impulsions laser à dérive de fréquence a permis de mesurer la dynamique temporelle des instabilités Raman. Les ré-sultats ont montré que l'instabilité Raman arrière a lieu sur le front montant de l'impulsion et que le Raman avant est plutôt situé en queue d'impulsion. L'autofocalisation a également été étudiée à l'aide d'un diagnostic d'ombro-scopie. Les résultats ont montré que la puissance n'est pas le seul paramètre régissant l'autofocalisation : la durée de l'impulsion laser doit être comparée au temps de mouvement des particules dans le plasma: Wp-1 pour les électrons et Wpi-1 pour les ions. En particulier, lorsque la durée d'impulsion est trop courte, I'autofocalisation relativiste n'a pas lieu. Dans une deuxième partie, on discute de la production d'une source d'électrons relativistes (O à 70 MeV) à partir d'un laser à 10 Hz (35 fs, 600 mJ). Cette source d'électrons brillante (10 puissance 10 électrons), à spectre Maxwellien et potentiellement courte (
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DANS LES REACTIONS DE FUSION THERMONUCLEAIRE, IL EST NECESSAIRE D'AMENER LA MATIERE (UN GAZ DE DEUTERIUM ET DE TRITIUM) A DES CENTAINES DE MILLIONS DE DEGRES. ON FORME AINSI UN PLASMA ENTIEREMENT CONSTITUE DE PARTICULES IONISEES QUE L'ON DOIT ENSUITE CONFINER. POUR CE FAIRE DEUX VOIES SONT ETUDIEES : LA FUSION PAR CONFINEMENT MAGNETIQUE (TOKAMAKS) ET LA FUSION PAR CONFINEMENT INERTIEL, A LAQUELLE NOUS NOUS INTERESSONS ICI, OU L'ON A RECOURS A DE PUISSANTS FAISCEAUX LASERS POUR COMPRIMER UNIFORMEMENT UNE PETITE BILLE REMPLIE D'UN MELANGE DEUTERIUM-TRITIUM. UN DES PROBLEMES-CLEFS POUR LA REALISATION DU CONFINEMENT INERTIEL EST L'INTERACTION ENTRE LES FAISCEAUX LASERS ET LE PLASMA CREE PAR IRRADIATION. CETTE INTERACTION EST LA SOURCE DE MULTIPLES INSTABILITES DIFFERENTES SELON L'INTENSITE DU LASER ET LA DENSITE DU PLASMA. A L'HEURE ACTUELLE, LES GRANDS LABORATOIRES S'EQUIPENT DE LASERS ULTRA-INTENSES (10#2#0 W/CM#2) A IMPULSIONS ULTRACOURTES (10##1#2 S). DE TELS LASERS, ONT DONNE NAISSANCE AU CONCEPT DE L'ALLUMEUR RAPIDE. ILS VONT DANS CE CAS, ETRE LA SOURCE DE NOUVEAUX EFFETS D'ORIGINE RELATIVISTES, QUI VU LEUR COMPLEXITE NECESSITENT POUR LEUR COMPREHENSION L'UTILISATION DE LA SIMULATION NUMERIQUE. NOUS ALLONS DONC, DANS CETTE THESE PRESENTER LE FONCTIONNEMENT DE CODES DITS SEMI-LAGRANGIEN RESOLVANT EN PARALLELE L'EQUATION DE VLASOV RELATIVISTE ET LES EQUATIONS DE MAXWELL. CES CODES VONT NOUS PERMETTRE D'ETUDIER L'EVOLUTION DE LA FONCTION DE DISTRIBUTION ELECTRONIQUE DANS L'ESPACE DES PHASES. PREMIEREMENT, NOUS DETAILLONS LE FONCTIONNEMENT DE CES CODES MONO OU BIDIMENSIONNELS. PUIS, NOUS LES TESTONS EN LES UTILISANT DANS LE CAS PARTICULIER DE PLASMAS SOUS-DENSES POUR LESQUELS NOUS ETUDIONS L'ACCELERATION DE PARTICULES PAR BATTEMENTS D'ONDES. NOUS PRESENTONS ENSUITE LES PREMIERS RESULTATS OBTENUS POUR L'ETUDE DES INSTABILITES ELECTRONIQUES D'ORIGINES RELATIVISTES.
Author: Eric Galtier Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 189
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Cette thèse met à profit l'émergence des nouvelles sources de lumière de 4ème génération, les lasers à électrons libres, pour créer et caractériser un état de matière sous conditions extrêmes encore mal connu: la matière dense et tiède (WDM). Une expérience a permis d'étudier les transitions entre les différentes phases solide/WDM/plasma et de caractériser le mécanisme responsable de la thermalisation. L'impulsion laser XUV FLASH, de durée et d'énergie égales à environ 20 femtosecondes et 30 J respectivement, est micro-focalisée sur une cible solide et entraîne un chauffage isochore. L'intensité, supérieure à 1016 W.cm-2, n'a encore jamais été atteinte dans un tel contexte expérimental. Les spectres d'émission d'un plasma d'aluminium sont étudiés pour la première fois à l'aide d'un code couplant un algorithme génétique et un code de physique atomique, afin de remonter à l'évolution temporelle complète de l'interaction entre le laser XUV et la matière solide, et ce malgré l'intégration temporelle des spectres expérimentaux. La première preuve expérimentale de l'importance de l'effet Auger est établie pour le chauffage isochorique d'une cible d'aluminium. La première observation de l'émission X d'une cible de nitrure de bore irradiée sous conditions extrêmes a donné lieu à une étude préliminaire du phénomène. En parallèle, l'effet des électrons supra-thermiques sur la distribution des populations électroniques dans les niveaux d'énergie des ions est analysé et montre une importante similitude avec le processus de photo-ionisation à l'œuvre dans l'interaction laser XUV-matière.
Author: Raymond Brun Publisher: Springer Science & Business Media ISBN: 3642788351 Category : Science Languages : en Pages : 490
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Recently, there have been significant advances in the fields of high-enthalpy hypersonic flows, high-temperature gas physics, and chemistry shock propagation in various media, industrial and medical applications of shock waves, and shock-tube technology. This series contains all the papers and lectures of the 19th International Symposium on Shock Waves held in Marseille in 1993. They are published in four topical volumes, each containing papers on related topics, and preceded by an overview wrtitten by a leading international expert. The volumes may be purchased independently.
Author: Arnaud André
Author: Arnaud André
Author: 
Author: Guy Bonnaud
Author: 
Author: Roger Balian
Author: Jérôme Faure
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Author: MARIE-LINE.. BEGUE
Author: Eric Galtier
Author: Raymond Brun