Caractérisation spectrale et temporelle de l'émission X issue de l'interaction laser-agrégats

Abstract

Les agregats de gaz rares constituent un etat de la matiere intermediaire entre les cibles solides massives et les atomes en phase gazeuse. Il a ete demontre que les agregats irradies sont sources d'ions, d'electrons, de neutrons ainsi que de rayonnement allant du visible aux X durs. Cette source peut-etre produite avec un taux de repetition eleve et a l'avantage de ne pas produire de debris, dommageables pour les optiques notamment, et de presenter une tres forte conversion de l'energie laser incidente. Nous nous interessons au rayonnement X particulierement, en le caracterisant en intensite, spectre et duree, comme prealable a toute application de cette source X et comme moyen privilegie d'etude de la physique des plasmas nanometriques chauds et denses. En collaboration avec l'INRS-Energie (Varenne, Qc, Canada), nous avons mis en oeuvre une camera a balayage de fente dont la resolution temporelle est de 800 fs rms. En focalisant des impulsions laser courtes (30fs - 5ps) et intenses (jusqu'a 10 17 W/cm 2 ) sur des agregats d'argon dont le rayon varie de 15 a 30nm, nous avons demontre que l'emission X dont l'energie est superieure a 2 keV est plus courte que 2ps, limite par la resolution temporelle. En couplant la camera a un cristal tronconique, dont la conception a ete realisee au LULI (Palaiseau, France), nous nous sommes interesses au rayonnement de couche K dans la gamme 2,9 - 3,2 keV. Nous avons demontre que ce rayonnement a une duree inferieure a 3ps (limite de la resolution temporelle), et que les raies etaient emises avec un ecart relatif inferieur a 1 ps. Une simulation basee sur le modele nano-plasma propose par T. Ditmire et sur le code collisionnel-radiatif Transpec a ete developpee au CELIA. Les spectres X resolus en temps calcules reproduisent a la fois la brievete d'emission du rayonnement X et les etats de charge eleves observes.