X-ray spectroscopy of hot and dense plasmas generated by UHI lasers and XFEL
Spectroscopie X de plasmas chauds et denses générés par lasers UHI et XFEL
Abstract
This thesis is focused on the study of charge states distribution, population and frequency redistributions in a hot and dense plasma through the use of X-ray spectroscopic methods. These researchs are fundamentals in many fields. Studies about highly coupled plasmas, fusion sciences or astrophysics are examples of applications. This thesis presents an experimental work complemented by simulations with the aim to confront results. The two first studies are focused on the study of X-ray emission from Copper M-shell charge states in a hot and dense plasma. Experiments are made in 2 different laser regimes. The first takes place on a ns-kJ facility and the second with a UHI laser. The very high resolution results testify in details of the hot electrons impact on the X-ray target emission. Perspectives are opened due do the observation of underestimated phenomena on simulations. The end of this work shows the study of photo-absorption and frequency redistribution in a hot and dense plasma. For the first time, a heated target by an optical laser has been scanned by seeded XFEL in order to stress our models. The results indicate a misunderstanding of different phenomena and opens numerous perspec
Cette thèse est centrée sur l'étude de la distribution des états de charges, des populations et des fréquences dans un plasma chaud et dense par l'utilisation de méthodes spectroscopiques X. Ces recherches sont fondamentales dans de nombreux domaines. Les études autour des plasmas fortement couplés, la science de la fusion ou l'astrophysique sont des exemples d'applications. Cette thèse présente un travail expérimental agrémenté de simulations dans un but de confrontation des résultats. Les 2 premières études sont concentrées sur l'étude de l'émission X des états de charge de la couche M du Cuivre dans un plasma chaud et dense. Les expériences sont réalisées avec des régimes lasers différents. La première a lieu sur une installation ns-kJ et la seconde avec un laser UHI. Les résultats de très haute résolution témoignent de manière détaillée de l'impact des électrons chauds sur l'émission X de la cible. Des perspectives sont ouvertes par l'observation de phénomènes sous-estimés par les simulations. La fin de ce travail est consacrée à l'étude de la photo-absorption et de la redistribution de fréquences au sein d'un plasma chaud et dense. Pour la première fois, une cible chauffée par laser a été scannée par seeded XFEL afin de mettre à l'épreuve nos modèles. Les résultats obtenus indiquent une mauvaise compréhension de différents phénomènes et ouvrent de nombreuses perspectives.
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