Generation d'electrons rapides et emission x dans l'interaction d'un laser sub-picoseconde intense avec une cible solide

Hot electron production and x-ray emission in intense sub-picosecond laser-solid interaction

• Auteur / Autrice : ANTOINE ROUSSE
• Direction : Jean-Paul Geindre
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1994
• Etablissement(s) : Paris 11

Résumé

Nous avons realise une etude detaillee du faisceau d'electrons rapides produit par les mecanismes d'absorption non lineaires lors de l'interaction, avec un materiau solide, d'une impulsion laser de 100 fs, de longueur d'onde de 620 nm, d'energie de 1 mj et de flux laser sur cible de 10#1#6 wm#2/cm#2. Le faisceau laser est focalise en incidence normale par rapport a la surface de la cible. L'emission x kalpha generee par les electrons rapides a ete analysee dans un domaine spectral de 1 kev a 4 kev grace a un spectrographe du type vonhamos et a un code numerique monte-carlo permettant de simuler la penetration des electrons dans des cibles multi-couches al/sio#2 et al/caf#2. L'etalonnage de l'intensite de l'emission kalpha obtenue avec ces deux diagnostics a ete effectuee a partir de l'interaction d'un faisceau d'electrons monoenergetiques avec ces memes cibles. La condition optimale pour la production des electrons rapides est obtenue si l'energie contenue dans la pre-impulsion du laser (ase) est voisine du seuil de dommage de la cible. La comparaison de l'emission kalpha experimentale et predite par le code a montre que 15% de l'energie du laser est convertie en une fonction de distribution d'electrons rapides de temperature caracteristique egale a 8 kev. La fluence de la source kalpha est de 0. 11 j/cm#2 et sa duree d'emission est de l'ordre de 100 fs car elle est uniquement limitee par le temps de thermalisation des electrons rapides dans le solide. La resolution spatiale et spectrale de cette emission a l'aide d'une camera ccd refroidie sensible au rayonnement x a demontre l'accordabilite spectrale de cette source kalpha jusqu'a des energies superieures a 6 kev. Dans une seconde experience, nous avons demontre experimentalement, pour la premiere fois en regime sub-picoseconde, la generation d'une emission x kalpha de fluorescence (3. 69 kev). Elle a ete induite par la photionisation en couche interne d'un echantillon de calcium irradie par la source kalpha (4. 51 kev) produite par le depot d'energie des electrons rapides dans une cible de titane