Étude et développement d'un laser XUV à haute cadence pour la station LASERIX : application à la radiobiologie

• Auteur / Autrice : Jamil Habib
• Direction : David Ros
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Paris 11
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Ondes et Matière (Orsay, Essonne1998-2015)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)
• Jury : Président / Présidente : Philippe Bréchignac
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : David Ros, Philippe Bréchignac, Marta Fajardo, Pascal Monot, Annie Klisnick, Thomas Kuehl
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marta Fajardo, Pascal Monot

Mots clés

Mots clés contrôlés

Plasmas (gaz ionisés)

Cohérence (optique)

Ultraviolet lointain

Mots clés libres

Sources XUV

Largeur spectrale

Résumé

Les sources de rayonnement XUV cohérent produites par laser ont permis d'ouvrir de nouvelles applications dans différents domaines. La station LASERIX de l'université Paris-Sud a pour objectif de faire progresser la technologie de ce type de source mais aussi de mettre à la disposition des utilisateurs des lignes de lumière pour les applications. Mon travail de thèse, qui s'est déroulé en parallèle à la montée en puissance de l'installation, a donc abordé les deux aspects. Après avoir mis en place un laser XUV émettant à 18. 9 nm, nous avons étudié sa largeur spectrale à l'aide d'un dispositif interférométrique. Nous avons montré que cette grandeur est sensible à certains paramètres de pompage du laser XUV. Ce type d'étude permettra à moyen terme, de mettre au point des amplificateurs XUV susceptibles d'amplifier des impulsions de courte durée. Un nouveau dispositif de pompage, surnommé « DGRIP » (Double pulse single beam Grazing Incidence Pumping) a été installé sur la station LASERIX pour améliorer la génération du laser XUV. Ce schéma nous a permis d'obtenir une meilleure stabilité du faisceau. De plus sa simplicité de réglage conduit à un gain de temps significatif pour les utilisateurs. Nous avons montré que la présence d'une pré-impulsion contrôlée (en énergie, durée et délai) et précédant les impulsions de pompe pouvait améliorer significativement l'énergie du laser XUV. Finalement, ces travaux de développement d'un laser XUV stable et capable de fonctionner réellement à 10Hz sur la station LASERIX se sont révélés essentiels au succès d'une expérience d'irradiation d'échantillons d'ADN.

Laser-based sources of coherent XUV radiation have opened new applications in various fields. The goal of the LASERIX station at Paris-Sud University is to advance the technology of this source type and to provide users with XUV beamlines for applications. My thesis work took place in parallel with the power upgrade of the installation and dealt with both aspects. Having established an XUV laser emitting at 18. 9 nm, we have studied its spectral width using an interferometry device. We have proved that this quantity is sensitive to certain parameters of the XUV laser pumping. Such studies allow the intermediate term to develop XUV amplifiers that are capable of amplifying pulses with short duration. A new pumping scheme called "DGRIP" (Double pulse single beam Grazing Incidence Pumping), has been installed on the LASERIX station in order to improve the XUV laser generation. This scheme allowed us to obtain better stability of the beam. In addition, its simplicity of alignment led to a significant increase in beam time available for users. We have shown that the presence of a controlled pre-pulse (with a specific energy, duration, and delay) could significantly improve the XUV laser energy. Finally, the development of a stable XUV laser that is capable of operating effectively at 10Hz at the LASERIX station are proven as essential to the success of an irradiation experiment of DNA samples.