REX Lollipop Eclipse 2012 [3 au 7 septembre 2012 ]

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1 REX Lollipop Eclipse 2012 [3 au 7 septembre 2012 ] Génération de micro-ondes par interaction laser à impulsion courte dans l installation Eclipse du CELIA J.L. Dubois, J. Gazave, F. Lubrano, D. Raffestin, J. Ribolzi (Cesta), S. Hulin (Celia) 1

2 Principes Brassage Interaction Polarisation Génération de laser modes la µ cible ondes chambre - Les hautes fréquences sortent facilement - Champ Champ électrostatique tera Hertz Champ proche - µ ondes e e - - I édifice I porte-objet V édifice V porte-objet - Les basses fréquences sont piégées - S(ν) temps ν(t) 2

3 Estimation avant tirs : charge éjectée ε Potentiel vu par un e - ev m eq = ε 8π S 0 Q ev S Q e - S laser e - ev = eq 2ε 0 S Q 1 z V = eq 4π ε 0 1 z hypothèses Flux e - généré : e dφ 2 m s = c nc 2 kt h e ε kt h dε équipotentielles Dimension de tache électronique : Température (loi de Beg) : T [ ev ] = 215 ( I [ 10 W cm ] λ [ µm] ) 3 h Q laser ( S, ( R ct ) ) S = min π + cible laser laser Flux électronique : Q = S laser c nc e 2 kt h evm e ε kth dε 4

4 Estimation avant tirs : courant cible Simulation Sophie : 5 nc 25 ps Chambre «cubique» 6

5 Estimation avant tirs : champ 7

6 Campagne Eclipse 2012 : embase Vue de face Vue de dessus Connecteur cible-âme du connecteur SMA haut bas Vue de face retournée Plan de masse Connecteur SMA bas haut 8

7 Campagne Eclipse 2012 : cibles réalisées Φ 15 mm Φ 10 mm Φ 5 mm Connexion cible - embase 9

8 Campagne Eclipse 2012 : système expérimental/b 10

9 Campagne Eclipse 2012 : système expérimental/c 11

10 Synthèse des résultats : résultat typique Courant (A) Champ magnétique (A/m) (ns) (ns) 12

11 Synthèse des résultats : scan en énergie à t laser = 50 fs La charge éjectée ne dépend pas de la taille de la cible Forte dispersion des résultats La charge est linéaire en fonction de l intensité 13

12 Synthèse des résultats : scan en énergie à t laser = 50 fs Résultats reproductibles le courant augmente quand la cible diminue. La décharge est plus rapide pour les cibles petites 14

13 Premiers résultats encourageants Charge : 3,3 nc au lieu de 10 nc mesuré Tendances observées confirmées par les simulations : le courant et la champ augmente quand la taille de la cible diminue Comparaison pour 5 nc éjecté 19

14 Premières interprétations : la cible est aussi une antenne Trois tirs dans conditions identiques courant charge N 13 N 14 N 15 20

15 Premières interprétations : la cible est aussi une antenne Il y a un écho de la chambre qui est repris par le fil? Bruit EM capté par l antenne? 21

16 Premières interprétations : la cible est aussi une antenne Simulations : Modélisation chambre eclipse Cible seule (espace libre) Cible est un générateur de µonde Cible antenne qui capte la «soupe» Il faut calculer la charge éjectée sur les trois premières nanos 22

17 Premières interprétations : la charge éjectée Q 2 kth 1 Ilaser e Slaser = ε 0 8π SQ tlaser e ln ( ) 2 kt ε h 0 8π SQ Capacité «cible» Potentiel Th I laser I T T h h t 1 t 1 1 [ SQ ] SQ t L extension de la tache électronique est linéaire en temps La formule de Beg ne s applique pas 23

18 Premières interprétations : température des électrons éjectés? I c = n kt c I c = γ n kt c Spectre X 1 kt = cn [ W / cm ] λ [ m ] 0 c I µ I Réf 1 : Réf 2 : Réf 3 : «Fast electron temperature and conversion efficiency measurements in laser-irradiated foil target using bremsstrahlung x-ray detector» B. Westover, C. D. Chen, Physics of plasma (2011) «hot electron energy distribution from ultra-laser solid interactions» H. Chen,S.C. Wilks, Physics of plasmas (2008) «Temperature scaling of hot electron produced by tightly focused relativistic-intensity laser at 0.5 khz repetition rate» Aghapi G. Morovanakis, Palu-Edouard Masson-Laborde, Applied physics leters (2010) 24

19 Premières interprétations : température des électrons éjectés? Modification du modèle Flux e - généré : Effets relativistes : e dφ m n ε n c kt e c c h = e dε dφ = 2 2 s 2 kth m s 2 c n 18 c 2 Iλ n c ( kt ) h 3 2 ε e ε kt h dε Température : T [ ev ] = 215( I [ 10 W cm ] λ [ µm] ) h laser 1 3 T = 1 ecn 0 c 1 + I I [ W / cm ] λ [ µ m ]

20 Conclusions La phénoménologie validée Les ordres de grandeurs attendus Finaliser le modèle de charge éjectée Reste à faire : Dépouillement fin Prise en compte de la caractérisation des câbles Etalonnage de la sonde de champ magnétique (encours) Modèle de décharge Illumination directe Brassage de mode Une campagne dans un régime plus relativiste Une campagne pour tester des contre-mesures 27