Étude de l'accélération Ionique dans L’interaction Laser-Matière

Abstract

Les innovations continues et rapides des lasers ultra-intenses ont ouvert la voie scientifique pour explorer une nouvelle physique fondamentale avec un riche potentiel d’applications et un grand d’intérêt par ses nombreux usages dans le domaine industriel. Agissant à des intensités lumineuses supérieures à 1018 W/cm2, ces lasers ultra-intenses ont ainsi donné accès à l’expansion d’un plasma vers le vide associé à l’accélération des ions. Notre mémoire est composé de trois chapitres. Le premier chapitre traite des généralités sur le plasma qui est le quatrième état de la matière. On y donne les importantes propriétés du plasma à savoir les paramètres d’ionisation, de couplages, de quasi-neutralité, d’oscillation plasma et d’écrantage de Debye. Dans le second chapitre nous abordons l’interaction d’un rayon laser très intense et pulsé de courte durée avec le plasma. Nous évoquons la production de faisceaux d’ions de haute énergie par des accélérateurs conventionnels puis par laser pulsé. On y présente le mécanisme de l’absorption du rayon laser dans le plasma, et on passe en revue les différents processus d’absorption : par résonance, de Brunnel et relativiste « j  B ». A la fin du chapitre nous présentons les différents mécanismes d’accélération par laser qui sont : TNSA, RPA et BOA. Dans le dernier chapitre, nous étudions l’expansion du plasma par le mécanisme TNSA dans le régime relativiste et non relativiste. Dans ce contexte, on considère deux approches à savoir le modèle fluide de Mora et le modèle quasi-statique de Passoni-Lontano. Par cette étude, nous arrivons aux expressions du champ électrique accélérateur des ions au-delà de la face arrière de la cible solide et mince. On obtient aussi, la densité des ions, le potentiel électrique, et l’énergie cinétique des ions. A la fin on donne l’ordre de grandeur de l’énergie maximale que peut atteindre les ions accélérés suivant les paramètres adoptés comme l’intensité du laser, la durée de la pulsion, la longueur d’onde, l’épaisseur de la cible etc.