Propagation d'une impulsion laser ultraintense dans un plasma sousdense: Génération de faisceaux d'électrons quasi monoénergétiques et développement d'applications.

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Glinec, Yannick (2006) Propagation d'une impulsion laser ultraintense dans un plasma sousdense: Génération de faisceaux d'électrons quasi monoénergétiques et développement d'applications. Doctorat LOA, ENSTA / EP / LOA - Laboratoire d'Optique Appliquée UMR 7639, EP/X p.154.

Autres Localisations: http://www.imprimerie.polytechnique.fr/Theses/Files/Glinec.pdf

Résumé

Cette étude expérimentale concerne la génération de faisceaux d’électrons aux propriétés inédites. Ces faisceaux d’électrons sont issus de l’interaction d’une impulsion laser ultra-intense et brève avec un jet de gaz. Jusqu’à récemment, les faisceaux d’électrons ainsi produits avaient une divergence importante et un spectre très large. Un tournant important de cette discipline a été franchi lorsqu’un faisceau d’électrons faiblement divergent (10 mrad) et, par dessus tout, dont le spectre est piqué à haute énergie (170 MeV) a été observé en utilisant un nouveau spectromètre monotir à électrons. Une étude paramétriquede l’interaction a permis de suivre l’évolution des propriétés du faisceau d’électrons.

Des expériences ont ensuite été menées pour approfondir la caractérisation de ce faisceau. L’observation du spectre de rayonnement de transition généré par les électrons à une interface montre que le faisceau d’électrons interagit avec l’impulsion laser pendant l’accélération. Des oscillations radiales du faisceau d’électrons autour de l’axe laser, qualifiées d’oscillations bêtatroniques, ont aussi été visualisées sur les spectres électroniques.

Un tel spectre quasi-monoénergétique est essentiel pour de nombreuses applications. Afin de justifier l’intérêt d’un tel faisceau, plusieurs expériences d’applications sont présentées: la radiographie γ submillimétrique d’objets denses, un profil de dose du faisceau d’électron comparable aux performances actuelles des sources de photons pour la radiothérapie, un profil temporel très bref utile en radiolyse de l’eau et la génération d’une source de rayons X faiblement divergente.

Table des Matières

p7: Remerciements p9: Introduction p13: chapitre 1. Théorie et évolution de l’accélération d’électrons par laser p41: chapitre 2. Spectre quasi monoénergétique et optimisation p63: chapitre 3. Structures du faisceau d’électrons et propagation du laser.

p97: Applications des faisceaux d’électrons générés par laser.

p119: Conclusion et perspectives p123: Annexe A. Modèle d’oscillations bêtatroniques p127: Annexe B. Description du spectromètre à électrons p137: Annexe C. Détermination de l’amplitude du spectre électronique

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