Laboratoire Léon Brillouin

UMR12 CEA-CNRS, Bât. 563 CEA Saclay

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BD diffusons les neutrons

Diagnostiques plasmas denses dans le domaine XUV
Diagnostiques plasmas denses dans le domaine XUV

Interférogramme à 32nm (interfrange 12µm)

       La focalisation d'impulsions laser intenses et brèves sur des solides permet de générer des plasmas denses, de densité électronique très élevée, au-delà de 1022 cm-3. De tels plasmas sont caractérisés par leur  couple densité électronique -Ne, température électronique -Te. Un des moyens le plus fréquemment utilisé pour déterminer ces paramètres consiste à observer les modifications apportées à un faisceau lumineux traversant la matière à étudier. Dans le cas particulier des plasmas denses, l'utilisation d'une telle sonde optique dans le visible se heurte aux problèmes de réflexion et/ou de la réfraction du faisceau par le plasma.

 
-Une impulsion lumineuse ne peut se propager dans un plasma que jusqu'à une densité électronique Ncr, appelée densité critique, et définie en pratique (pour un faisceau en incidence normal) comme Ncr[cm-3]≈1.1x10212[µm]. Pour exemple, Ncr≈1.7x1021cm-3 pour λ=800nm. Au-delà de Ncr, l'onde devient évanescente.


-Les plasmas peuvent présenter des gradients de densité raide, d'autant plus qu'ils sont créés par des impulsions laser intense au contraste temporel élevé. Au gradient de densité est associé un gradient d'indice de réfraction, déviant le faisceau sonde de sa trajectoire initiale


        Pour sonder des plasmas de densité proche de celle du solide (1022cm-3), les diagnostiques optiques dans le visible deviennent donc inopérants. Pour minimiser les phénomènes de réflexion et de réfraction, une des solutions consiste à diminuer la longueur d'onde du faisceau sonde pour travailler dans le domaine XUV.
Nous avons choisi les harmoniques générées par focalisation dans un jet de gaz comme sonde XUV pour caractériser des plasmas denses et transitoires. En effet, leurs propriétés uniques -courte durée, brillance élevée, spectre composé d'harmoniques impaires, ont été exploitées dans des expériences aux géométries variables :


- la caractérisation de plasmas créés par irradiation intense de feuilles de polypropylène par mesure de l'évolution temporelle de transmission de rayonnement XUV avec une résolution de 100fs...


- l'étude de l'évolution temporelle de plasmas denses, d'intérêt pour la Warm Dense Matter, par mesure de réflectivité dans l'XUV résolue temporellement et spectralement...


- la mise au point d'un diagnostic interférométrique à 32nm pour étudier les plasmas denses, testé dans une géométrie en « transmission », à travers un plasma d'Aluminium...

 

       Ces 3 exemples soulignent le formidable intérêt des harmoniques générées par irradiation laser intense dans un jet de gaz pulsé comme source XUV compacte, brève et brillante, pour les diagnostiques de plasmas denses. Dans un proche avenir le rayonnement harmonique issu de cible solide, plus brillant encore, pourrait prolonger le domaine d'intérêt de ces diagnostics vers les plasmas fortement émissifs.

 
#1241 - Màj : 11/10/2018

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