Génération de rayonnement X par interaction laser-écoulement de poudre

X-rays generation induced by laser-powder flow interaction

• Auteur / Autrice : Marina Servol
• Direction : Patrick Audebert
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés libres

Laser intense

Rayons X

Interaction laser matière

Résumé

Le développement rapide des lasers ultrabrefs constitue le moteur des progrès remarquables réalisés dans l'étude de la matière soumise à une irradiation intense. La génération de rayonnement X bref, mis en évidence dans ce type d'interaction, fait l'objet d'une attention particulière en raison de son intérêt pour mener des expériences d'imagerie. La courte longueur d'onde des rayons X (0,1 à 100 Å) permet en effet de sonder par diffraction la matière avec une résolution de l'ordre de la distance interatomique et de fournir ainsi une information directe sur la structure atomique d'un matériau. Délivrés de façon pulsée, ils permettent à la façon d'un stroboscope de sonder la dynamique de phénomènes ultrabrefs. Dans ce cadre, nous avons étudié l'interaction d'un faisceau laser intense et bref avec des grains de poudre en écoulement. Ce système présente un certain nombre d'avantages techniques sur les cibles conventionnelles. D'un point de vue fondamental, cette étude permet d'évaluer l'influence de la structure particulière de ce nouveau type de cible sur l'interaction laser-matière. Une première phase du travail a été consacrée à l'élaboration du système d'écoulement sous vide et à un choix de poudres permettant d'étudier différents régimes d'interaction. Nous avons ensuite étudié les propriétés de cette source, telles que l'extension spatiale et spectrale, l'émissivité ou la cadence de répétition maximale. Les flux de photons X obtenus sont comparables à ceux obtenus sur cible solide massive. Les spectres X mesurés nous permettent également de comprendre les phénomènes se produisant au cours de l'interaction.

Fast developpement of brief lasers has permitted important progresses in the study of matter irradiated by an intense pulse. Brief X-ray generation, observed in this type of interaction, is interesting for imaging. Thanks to the short X-rays wavelength (0,1 to 100 Å), matter can be probe with resolution of the order of interatomic distance, allowing a direct information about the atomic structure. The brief duration allows to probe the dynamic of ultrafast phenomena. We have studied the interaction of an intense and brief laser with a flow of powder. This work points out some advantages of this new target concept compared to conventionnal ones. Moreover, it gives a deeper insight about the interaction of a brief and powerful laser impinging on such a target. A first part of this work has been devoted to the developpement of an under vacuum flowing system and to the choice of powder allowing different interaction regimes. Next we have studied some characteristics of this source like size, spectrum and maximum repetition rate. Finally, we deduced some interaction characteristics from the analysis of obtained spectra.