Probing the femtosecond dynamics of laser-cluster interaction via X-ray and electron spectroscopy : = Sonder la dynamique sub picoseconde de l'interaction laser agrégats par spectroscopie X et d'électrons énergétiques

par Céline Ramond

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Dominique Vernhet.

Soutenue en 2012

à Paris 6 .


  • Résumé

    Ce travail de thèse a consisté en l’étude de la dynamique sub-picoseconde de l’interaction laser-agrégats d’argon par spectroscopie X et d’électrons énergétiques. Une attention particulière à été portée à la mesure précise de l’intensité seuil en éclairement laser nécessaire pour la production de lacune en couche interne. L’évolution de ce paramètre clé avec la durée d’impulsion doit en effet permettre de révéler la compétition temporelle entre les mécanismes de chauffage des électrons et l’expansion de l’agrégat. Ces mesures, réalisées pour deux longueurs d’onde du laser, 400 et 800 nm, ont permis de confirmer des résultats expérimentaux précédents: des valeurs extrêmement basses ont été trouvées, de l’ordre de 1014W/cm2, mais ici pour des durées d’impulsion supérieures à 800 fs en lumière IR et 600 fs pour le bleu. Pour cette valeur d’intensité laser, seul l’ionisation des premiers électrons des atomes d’argon est possible par effet tunnel, démontrant ainsi que la production d’Ar1+ est le processus d’allumage pour la production de rayonnement X issu de la désexcitation d’ions multichargés Arq+. Il a aussi été possible, pour la première fois, d’étudier l’influence unique de la longueur d’onde sur l’efficacité des mécanismes de chauffage des électrons. Nous avons montré que sur la gamme de durées d’impulsion étudiée, i. E. Jusqu’à 735 fs, la probabilité d’ionisation en couche interne est toujours 10 fois supérieur en IR qu’en bleu, mettant en défaut les résultats présents dans la littérature. Enfin, nous avons démontré expérimentalement une forte corrélation entre l’émission X et la partie haute énergie de la distribution énergétique des électrons


  • Résumé

    The work performed during my thesis aims to study the sub-picosecond dynamics of laser- argon cluster interaction using X-ray and energetic electron spectroscopy. One of the key parameter to reveal the temporal competition between the electron heating mechanisms and the cluster expansion is the laser intensity threshold needed to create inner-shell vacancy in cluster atoms. Its evolution with pulse duration has been measured very accurately for two wavelengths, 400 and 800 nm. For long pulse durations, typically more than 800 fs in IR light and 600 fs in blue light, this intensity threshold is a low as 1014 W/cm2, confirming previous results at 610 fs. At this laser intensity, only ionization of the least bound electrons of the argon atom is possible via tunnel effect. This demonstrates that the production of Ar1+ is the ignition process for production of K-shell vacancy in highly charged Arq+. It has also been possible to compare, for the first time, the efficiency of the electron heating mechanisms between both wavelengths (400 and 800 nm) under similar experimental conditions. The mid- IR light is found to be always 10 times more efficient than blue light to create inner-shell vacancies, whatever the pulse duration up to 635 fs. This finding is in clear disagreement with the results present in the literature, as a -6 scaling law was found. Finally, by recording electron energy distribution under the same experimental conditions than the X-ray yield, we demonstrated a strong correlation between the high energy tail of the electron distribution (for energy typically higher than the inner-shell binding energy of the argon atom) and the X-ray emission

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Informations

  • Détails : 1 vol. ( 177 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 167-177. 81 réf. bibliogr.

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  • Bibliothèque : Université Pierre et Marie Curie. Bibliothèque Universitaire Pierre et Marie Curie. Section Biologie-Chimie-Physique Recherche.
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  • Cote : T Paris 6 2012 272
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