Étude des plasmas créés par l'interaction laser X - matière - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2010

Study of plasmas created by X ray laser-matter interaction

Étude des plasmas créés par l'interaction laser X - matière

Résumé

This thesis took advantage of the emerging newly developed 4th generation sources of light, namely the free electron lasers, to create and characterize a state of matter under extreme conditions which is still obscure: the warm dense matter (WDM). An experiment allowed to study the transitions between the different phases, solid/WDM/plasma, and characterize the mechanism responsible for the equilibration. The laser pulse FLASH, of duration and energy equal to about 20 femtoseconds and 30 µJ respectively, is micro-focussed on a solid target producing an isochoric heating. The intensity, greater than 10^16 W/cm^2, has never been reached in such an experimental context so far. Emission spectra from an aluminium plasma are studied with a code coupling a genetic algorithm and a code of atomic physics, in order to interpret the whole temporal evolution of the XUV laser-matter interaction for the first time, despite the time integration of the experimental spectra. The first experimental proof of the important contribution of the Auger effect in the isochoric heating of an aluminium target is established. The first observation of the X-ray emission of a boron nitride target under extreme conditions has been investigated by a preliminary study. Additionally, the effect of hot electrons on the electron population distribution in the energy levels of the ions is analysed and shows an important similarity with the photo-ionization process occurring in XUV/X-ray laser-matter interaction.
Cette thèse met à profit l'émergence des nouvelles sources de lumière de 4ème génération, les lasers à électrons libres, pour créer et caractériser un état de matière sous conditions extrêmes encore mal connu : la matière dense et tiède (WDM). Une expérience a permis d'étudier les transitions entre les différentes phases solide/WDM/plasma et de caractériser le mécanisme responsable de la thermalisation. L'impulsion laser XUV FLASH, de durée et d'énergie égales à environ 20 femtosecondes et 30 µJ respectivement, est micro-focalisée sur une cible solide et entraîne un chauffage isochore. L'intensité, supérieure à 10^16 W/cm^2, n'a encore jamais été atteinte dans un tel contexte expérimental. Les spectres d'émission d'un plasma d'aluminium sont étudiés pour la première fois à l'aide d'un code couplant un algorithme génétique et un code de physique atomique, afin de remonter à l'évolution temporelle complète de l'interaction entre le laser XUV et la matière solide, et ce malgré l'intégration temporelle des spectres expérimentaux. La première preuve expérimentale de l'importance de l'effet Auger est établie pour le chauffage isochorique d'une cible d'aluminium. La première observation de l'émission X d'une cible de nitrure de bore irradiée sous conditions extrêmes a donné lieu à une étude préliminaire du phénomène. En parallèle, l'effet des électrons supra-thermiques sur la distribution des populations électroniques dans les niveaux d'énergie des ions est analysé et montre une importante similitude avec le processus de photo-ionisation à l'oeuvre dans l'interaction laser XUV-matière.
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Dates et versions

tel-00574363 , version 1 (07-03-2011)
tel-00574363 , version 2 (08-01-2013)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00574363 , version 2

Citer

Eric Galtier. Étude des plasmas créés par l'interaction laser X - matière. Physique Atomique [physics.atom-ph]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2010. Français. ⟨NNT : 2010PA066422⟩. ⟨tel-00574363v2⟩
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