Academic literature on the topic 'Accélérateurs par battement d'ondes'

Les efforts d'innovation dans le domaine des accelerateurs font apparaitre une nouvelle forme d'acceleration de particules par battements d'ondes lasers dans un plasma. En effet ce nouveau principe permettrait theoriquement d'obtenir des champs electriques accelerateurs de l'ordre du gev/m, soit deux ordres de grandeur au-dessus de ce que l'on obtient usuellement avec les cavites hf. Ce travail presente le nouveau principe de facon theorique, le spectre en energie des differents travaux effectues dans le cadre d'un collaboration entre quatre laboratoires de l'ecole polytechnique. On montre comment nous avons cree un plasma par le principe de multiphotoionisation d'un gaz d'hydrogene (a 2 mbar), puis nous decrivons la methode d'alignement optique originale mise en uvre pour les diagnostics ainsi que les techniques de vide appliquees a la realisation d'une enceinte a plasma. On presente l'etude concernant les problemes lies au transport du faisceau d'electrons jusqu'au plasma dans le cadre de l'acceleration eventuelle, ainsi que la ligne test construite a cet effet. De plus, on presente une methode originale de mesure en position du faisceau d'electrons continu dans des conditions de focalisation forte (<200 m) une intensite elevee (200 a) et une energie electronique de 3 mev. Enfin, on decrit l'etude preliminaire ainsi que les simulations concernant l'aimant du spectrometre pour differentes formes geometriques ainsi que les premiers calculs de bruit de fond effectues au niveau des detecteurs d'electrons acceleres, situes a la sortie de l'aimant.

La première partie de cette thèse est consacrée à l'étude des modifications que l'on doit apporter aux équations de Zakharov pour y inclure les non-linéarités électroniques et ioniques. Dans le cadre de l'analyse de stabilité d'une onde de pompe uniforme, nous démontrons l'existence d'une compensation non triviale entre différentes classes de contributions dans les équations de Zakharov linéarisées ; cette compensation agrandit leur domaine de validité et permet de résoudre le paradoxe concernant celui des relations de dispersion de Silin proviennent des variations lentes et des corrections thermiques des couplages du système de Zakharov : aucune renormalisation de la température n'est nécessaire pour expliquer la modification du propagateur des ondes pseudo-sonores. Nous étudions le problème non linéaire en fonction de la dimensionnalité de l'espace. Nous abordons le problème des non-linéarités ioniques a partir d'un développement perturbatif du système Vlasov-Poisson. Nous obtenons ainsi une équation non linéaire non locale qui généralise l'équation de Boussinesq au cas où la dynamique basse fréquence est non résonnante. Nous généralisons ensuite le résultat précèdent au domaine non perturbatif. La seconde partie de cette thèse traite des conséquences de la rétrodiffusion Brillouin (S. B. S. ) sur la croissance de l'onde plasma dans le cadre de l'accélération de particules par battement d'ondes. Nous avons étudié de façon exhaustive la relation de dispersion S. B. S. En tenant compte de l'écart à la quasi-neutralité basse fréquence. Nous montrons que cet état ne provoque pas de saturation des taux de croissance temporelle de sorte qu'ils peuvent être très supérieurs à la fréquence plasma ionique. Pour les expériences d'accélération ou la longueur du pulse est inferieure a la longueur du plasma, nous montrons que dans les régimes non relativistes l'instabilité S. B. S. Ne peut être ignorée a priori.

Dans cette these sont etudies plusieurs points relatifs a l'acceleration de particules par battement d'ondes lasers dans un plasma. Une premiere partie theorique explique comment la force ponderometrice associe a un laser permet de creer une onde de champ electrostatique de forte amplitude et de vitesse de phase relativiste. Les differents mecanismes qui peuvent limiter l'amplitude de l'onde y sont detailles. La deuxieme partie est consacree a la creation des plasmas homogenes necessaires aux experiences de battement d'ondes. Le plasma est cree par multiphotoionisation d'un gaz d'hydrogene ou de deuterium. Un diagnostic base sur la diffusion thomson du laser permet de mesurer l'evolution du plasma. Un soin tout particulier est porte sur l'evolution temporelle de la densite electronique. Les resultats experimentaux sont compares a des modeles numeriques simples. La derniere partie presente les resultats de nos experiences de battement d'ondes. Des ondes plasma electroniques de forte amplitude sont creees lorsque la frequence plasma est proche de la difference de frequence des deux lasers. Les champs longitudinaux associes a ces ondes sont compris entre 0,3 et 1,5 gv/m. La decomposition de l'onde plasma relativiste via l'instabilite modulationnelle a ete observee pour la premiere fois. Une conclusion importante de ce travail est la mise en evidence de l'influence des ions, a la fois sur l'homogeneite du plasma et sur la saturation de l'onde plasma

Cette these presente mes contributions a l'experience d'acceleration d'electrons a l'aide d'une onde plasma creee par le battement de deux impulsions laser a l'ecole polytechnique. Le premier chapitre expose tout d'abord le principe d'acceleration de particules par ondes plasma creees par laser. Afin d'estimer le gain d'energie, j'etudie l'influence du profil longitudinal de l'onde plasma. J'obtiens un gain d'environ 1 mev sur une longueur d'acceleration de 3 mm. Dans le deuxieme chapitre, je presente le moniteur de faisceau d'electrons injecte d'une energie de 3 mev. Ce moniteur utilise le rayonnement de transition optique et possede une resolution spatiale de 10 microns. Il permet l'alignement relatif des faisceaux d'electrons et laser et ainsi le controle de l'injection des electrons dans un plasma d'environ 0,1 mm de diametre. Le troisieme chapitre expose la conception du spectrographe magnetique qui analyse les electrons acceleres suivant leur impulsion. L'etude de la classe des dipoles stigmatiques amene a la selection d'une combinaison d'un quadrupole et d'un dipole. Ce spectrographe est stigmatique a l'energie d'injection (3mev) et possede une large plage en energie ainsi qu'une grande acceptance angulaire.