Démonstration de l'amplification laser à électron libre avec un accélérateur plasma.

par Thomas Andre

Projet de thèse en Physique des accélérateurs

Sous la direction de Marie-Emmanuelle Couprie.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Particules, hadrons, énergie et noyaux: Instrumentation, Imagerie, Cosmos et Simulation , en partenariat avec Synchrotron SOLEIL - Division Sciences de la matière (laboratoire) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-12-2015 .


  • Résumé

    Dans le contexte du projet de démonstrateur de LUNEX5, COXINEL (ERC Advanced Grant 350014, PI. M.E. Couprie) vise à qualifier en remplacement d'un accélérateur conventionnel, un Accélérateur Laser Plasma (ALP), de fort gradient accélérateur (~GeV/m), mais produisant des faisceaux de dispersion énergie et de divergence (~mrad) plus larges. Les propriétés des électrons doivent être manipulées à l'aide d'une ligne constituée d'un premier triplet de quadrupôles à aimants permanents de gradient variable (QUAPEVAS) permet de focaliser le faisceau et contrôler la divergence initiale. Puis, une chicane électromagnétique réduit la dispersion en énergie par tranche en allongeant longitudinalement le faisceau et sélectionne une dispersion en énergie par l'insertion d'une fente. Enfin, un quadruplet de quadrupôles électromagnétiques fournit une focalisation supplémentaire dans onduleur. Le travail de doctorat porte sur l'étude du transport des faisceaux d'électrons produit par ALP le long de cette ligne. La maîtrise du transport a été obtenue à l'aide d'une nouvelle méthode d'alignement (BPAC), permettant de compenser le pointé initial des électrons et ainsi ajuster de manière indépendante la positon et la dispersion du faisceau à différents endroits de la ligne. Différents régimes de production d'électrons ont été utilisés : injection par ionisation, cellule de gaz, etc., et les faisceaux produits ont été transportés le long de la ligne et ont permis l'étude des propriétés telles que : distribution transverse, distribution longitudinale, émittance, énergie. Ces résultats expérimentaux ont amené les premières mesures de rayonnement spontané et ont été comparés aux simulations. Ils ouvrent la voie à l'étude de l'amplification Laser à Électrons Libres utilisant un ALP.

  • Titre traduit

    Towards a Free Electron Laser amplication on a laser plasma accelerated electron beam


  • Résumé

    In the context of a demonstrator for LUNEX5 project, COXINEL (ERC Advanced Grant 350014, PI: M.E. Couprie) aims to qualify, in place of a conventional accelerator, a Laser Plasma Accelerator (LPA), with a strong accelerator gradient (~ GeV / m), but producing beams of lager energy spread (~%) and divergence (~ mrad). The properties of the electrons must be manipulated using a line consisting of a first triplet of quadrupoles with permanent magnets of variable gradient (QUAPEVAS) to focus the beam and control the initial divergence. Then, an electromagnetic chicane reduces the slice energy spread by stretching longitudinally the beam. Finally, a set of electromagnetic quadrupoles provides additional focusing in an undulator. The PhD work focuses on the study of the transport of electron beams produced by LPA along this line. Transport control was achieved using a new alignment method (BPAC), which compensates for the initial electron pointing and thus independently adjusts the beam positon and dispersion at different points of the line. Different electron production regimes were used: ionization injection, gas cell, etc., and the produced beams were transported along the line and allowed the study of properties such as: transverse distribution, longitudinal distribution, emittance, energy. These experimental results led to the first measurements of spontaneous radiation and were compared with simulations. They pave the way for the study of Free Electron Laser amplification using LPA.