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Effets du pré-plasma sur les sources d’électrons et de photons

Le laser ne pénètre que de quelques μm dans la matière. La nature de l’interaction entre l’impulsion ultra-brève et une cible dense (liquide ou solide) dépend donc fortement de l’état de la surface de cette dernière. Plus particulièrement, elle dépend du gradient de densité de matière à la surface de la cible. Ce gradient est causé par l’arrivée sur la cible de lumière focalisée, et ce avant l’impulsion principale. L’origine de cette lumière peut être involontaire (problèmes de contraste) ou, au contraire, maîtrisée et contrôlée pour créer le gradient et en étudier les effets sur les caractéristiques des faisceaux de particules émis à la suite de l’interaction laser-matière.

Dans ce contexte, nous nous intéressons aux modifications des propriétés des faisceaux d’électrons et d’X durs de conversion liées à l’extension spatiale des pré et post plasmas situés respectivement en faces avant et arrière des cibles. Le but de cette étude est de mieux comprendre les mécanismes d’accélération des électrons en fonction des différents régimes d’interaction, mais également de tenter d’optimiser et de maîtriser les caractéristiques des faisceaux produits en fonction de leurs applications potentielles.

Plusieurs campagnes expérimentales ont déjà été menées auprès des lasers ALISE (20 J, 1 ps, 6.5x1018 W.cm-2) et ELFIE (7 J, 400 fs, 7x1018 W.cm-2). La figure ci-dessous montre par exemple la nette corrélation entre la longueur du pré-plasma et la température de la distribution en énergie des électrons d’une part, et le nombre de photons de conversion d’autre part. Ces résultats ont été obtenus lors de l’interaction entre le faisceau principal du laser ALISE et des cibles de Ta couvertes d’un film micrométrique de CHO [1]. Cet effet est par ailleurs reproduit par les simulations numériques.

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ALISE

(dernière mise à jour : septembre 2013)


[1] C. Courtois et al Physics of Plasma 16, 0130105(2009)