Étude des rayonnements Bétatron et Compton dans l'accélération d'électrons par sillage laser.

Résumé : Une impulsion laser ultra-courte et ultra-intense se propageant dans un gaz de faible densité est capable d'accélérer une partie des électrons de ce gaz à des énergies relativistes, de l'ordre de quelques centaines de MeV, sur des distances de seulement quelques millimètres. Pendant leur accélération et dû à leur mouvement transverse, ces électrons émettent de plus un rayonnement X fortement collimaté et dirigé vers l'avant appelé rayonnement bétatron. Les caractéristiques de cette source la rendent intéressante pour son utilisation en imagerie à ultra-haute résolution.Dans ce manuscrit, nous explorons trois axes de travail autour de cette source à l'aide de simulations réalisées avec les codes Particle-In-Cell CALDER et CALDER-Circ. Nous commençons ainsi par étudier la création d'une source bétatron avec des impulsions laser de durée picoseconde et d'énergie kilojoule, donc plus longues et plus puissantes que celles habituellement utilisées par la communauté. Nous montrons que malgré les paramètres inhabituels de ces impulsions lasers il est toujours possibles de générer des sources X, et ce dans deux régimes différents.Ensuite, afin de comprendre une partie des différences généralement observées entre expériences et simulations, nous montrons dans une autre étude que l'utilisation dans les simulations de profils lasers réalistes au lieu de profils parfaitement Gaussiens dégrade fortement les performances de l'accélérateur laser-plasma et de la source bétatron. De plus, ceci conduit à un meilleur accord qualitatif et quantitatif avec l'expérience.Enfin nous explorons plusieurs techniques pour augmenter l'émission X basées sur une manipulation des profils de plasmas utilisés pour l'accélération. Nous trouvons que l'utilisation d'un gradient transverse ou d'une marche de densité conduisent tous deux à une augmentation de l'amplitude du mouvement transverse des électrons, et donc de l'énergie émise par la source bétatron. Alternativement, nous montrons que cet objectif peut-être atteint par la transition d'un régime de sillage laser vers un régime d'accélération par sillage plasma induit par une augmentation de la densité. L'accélération des électrons est optimisée dans le premier régime, tandis que l'émission X est fortement favorisée dans le second.
Type de document :
Thèse
Physique des plasmas [physics.plasm-ph]. Université Paris-Saclay, 2016. Français. 〈NNT : 2016SACLX094〉
Liste complète des métadonnées

Littérature citée [128 références]  Voir  Masquer  Télécharger

https://pastel.archives-ouvertes.fr/tel-01504381
Contributeur : Abes Star <>
Soumis le : lundi 10 avril 2017 - 09:07:09
Dernière modification le : jeudi 10 mai 2018 - 01:58:52
Document(s) archivé(s) le : mardi 11 juillet 2017 - 12:23:34

Fichier

58176_FERRI_2016_archivage.pdf
Fichiers produits par l'(les) auteur(s)

Identifiants

  • HAL Id : tel-01504381, version 1

Citation

Julien Ferri. Étude des rayonnements Bétatron et Compton dans l'accélération d'électrons par sillage laser.. Physique des plasmas [physics.plasm-ph]. Université Paris-Saclay, 2016. Français. 〈NNT : 2016SACLX094〉. 〈tel-01504381〉

Partager

Métriques

Consultations de la notice

211

Téléchargements de fichiers

161