En poursuivant votre navigation, vous acceptez l'utilisation de cookies destinés à améliorer la performance de ce site et à vous proposer des services et contenus personnalisés.

X

Accélération d'ions et spectroscopie X des plasmas à haute densité d'énergie dans l'interaction laser UHI avec des cibles microstructurées (D. Khagani - FSU Jena, Allemagne)

Les électrons à très haute énergie (> 100 keV) produits par l’interaction laser-matière en régime relativiste sont à l’origine de puissants champs électrostatiques (~ TV/m) à la surface de cibles dites minces, dont les dimensions sont petites vis-à-vis du parcours de ces électrons. De tels champs peuvent donner lieu à l’accélération d’ions à des énergies de plusieurs MeV/u. De plus, les électrons ne pouvant s’échapper du profond potentiel électrostatique, leur énergie est « confiné » au petit volume de la cible ce qui génère de très hautes densités d’énergie. L’usage de cibles microstructurées permet d’intensifier ces processus grâce à une géométrie favorisant le chauffage des électrons et leur « confinement ».

Différentes cibles ont fait l’objet de campagnes expérimentales sur plusieurs installations laser (PHELIX, Jeti-40, …) comme des réseaux parallèles de microfils, des écoulements de microgouttelettes cryogéniques ou encore des microbilles en lévitation dans un piège à ions de Paul. Nous avons démontré expérimentalement leurs meilleures performances par rapport à des cibles de référence comme des feuilles minces. Par exemple, lors de tirs à haute énergie (~ 120 J) avec des intensités sur cible supérieures à 1018 W/cm², les réseaux parallèles de microfils ont permis de doubler l’énergie maximale des protons accélérés par TNSA et d’augmenter leur nombre d’un facteur 30. Le rayonnement X a quant à lui augmenté d’un facteur 10. Pour tous les types de cibles, nous présentons également des spectres à haute résolution et à large bande dans la gamme X, dont l’interprétation montre la signature de conditions de plasma à haute température (plusieurs keV) et très haute densité (> 1023 cm-3).

À l’aide de simulations PIC réalisées en collaboration avec le CEA-DAM, nous avons mis en évidence les avantages de la géométrie de nos cibles pour l’absorption de l’énergie laser et le confinement des particules chargées. Ces mêmes modèles prédisent un accroissement de ces performances à de très hautes intensités laser, ce qui revêt un intérêt expérimental tout particulier avec l’émergence de systèmes multi-pétawatt dans un avenir très proche.

LULI conference room - EP, building 84, ground floor - 2pm