fente
6.2.1
Interpr´etation des images d’auto-´emission
La figure 6.6 pr´esente une image mesur´ee par la SSCA pour une cible avec mousse de 5 mg.cm−3 et de longueur 500 µm. C’est une image d’auto-´emission : la SSCA n’est pas coupl´ee `a une source de radiographie de cˆot´e, elle r´ecup`ere seulement l’´emission du plasma de la mousse et de la feuille. Les images (a-e) permettent d’interpr´eter l’image SSCA. La fente de la cam´era, repr´esent´ee en pointill´es roses, est orient´ee dans la direction de la fente du support de cuivre (a). Lorsque les faisceaux laser sont allum´es, un spot se forme `a la surface de la mousse (b) qui va ˆetre ionis´ee et commencer `a ´emettre. Sur l’image SSCA, on observe pour les diff´erents tirs une zone de 150 `a 200 µm au d´emarrage de l’´emission, qui correspond `a la projection du spot laser d’environ 1 mm sur l’angle de 10o de la SSCA. Ensuite, le plasma de la mousse progressivement form´e va s’´etendre
dans la direction oppos´ee `a la feuille de CH ; cela correspond `a la pente croissante sur la partie sup´erieure de l’image SSCA. D’autre part, le laser va se propager dans la mousse en l’ionisant (c), la transformant donc en plasma qui ´emet ; cette onde d’ionisation se retrouve dans la pente d´ecroissant tr`es fortement juste apr`es le d´ebut d’´emission. Le laser atteint ensuite la cible (d). Pendant plusieurs centaines de ps, le temps du transit du choc
0 1 2 3 0 1 2 t (ns) 3 y (m m ) a b c d e
a)
b)
c)
d)
e)
mousse Fente SSCA Plasma enexpansion d’ionisation Onde
Feuille accélérée
Spot laser
Figure 6.6 – Image SSCA extraite d’un tir avec mousse de 5 mg.cm−3/500 µm (en bas `a droite) et sch´ema de la cible `a diff´erents instants : a) avant le d´ebut de l’illumination laser, b) au moment o`u le laser touche la surface de la mousse, c) quand l’onde d’ionisation se propage, d) quand le laser atteint la surface de la feuille de CH et e) quand la feuille a ´et´e mise en vitesse. Les barres verticales pointill´ees roses repr´esentent la vis´ee de la fente de la SSCA. Les zones en rouge sur les sch´emas (a-e) correspondent aux zones d’´emission.
et de l’onde de rar´efaction, le front d’ablation ne se d´eplace que du fait de l’ablation et donc `a la vitesse Va. La zone d’´emission de la partie inf´erieure de l’image est alors stable,
quasiment horizontale. Le front d’ablation va ensuite acc´el´erer (e), on voit alors cette zone d’´emission se d´eplacer vers le bas de l’image avec une pente de plus en plus forte. On a vu dans le chapitre pr´ec´edent que pour des intensit´es de l’ordre de celles rencontr´ees ici, la vitesse d’ablation ´etait de l’ordre de 105 cm/s. Or en mesurant la pente de la zone des
images SSCA correspondant `a la mise en vitesse de la feuille de CH vers 1,5 ns, on trouve pour tous les tirs une vitesse comprise entre 3 et 5.107 cm/s. Cela explique que la pente
de la partie avant mise en vitesse, o`u le seul d´eplacement du front d’ablation est dˆu `a la vitesse d’ablation, est n´egligeable devant le pente de la partie o`u la feuille est acc´el´er´ee.
Sur ces images SSCA, nous pouvons extraire deux donn´ees : la vitesse de l’onde d’ionisation et la trajectoire de la zone ´emissive, qui d’apr`es les simulations se trouve ˆetre
0 1 2 3 0 1 2 t (ns) 3 y (m m ) 0 1 2 3 y (mm) 0 1,0 Int e ns ité (u. a .) 0,8 0,6 0,4 0,2
Profil de 5 pixels d’épaisseur
Max
Min Moy.
Figure 6.7 – D´etail de la m´ethode de mesure de la mise en vitesse du front d’ablation.
tr`es proche (quelques dizaines de µm) du front d’abaltion. Cependant, comme on peut le voir sur la figure 6.6, la pente qui correspond `a l’ionisation de la mousse est tr`es raide et la r´esolution n’est pas tr`es adapt´ee car on cherche `a mesurer la mise en vitesse de la feuille sur un temps sup´erieur `a une nanoseconde tandis que l’ionisation se fait sur une dur´ee de l’ordre de la centaine de ps. De plus, les images sont satur´ees en intensit´e. La pente correspondant `a l’ionisation de la mousse n’est donc observable que sur 2 tirs parmi les 8 o`u des images SSCA ont ´et´e obtenues. On trouve des vitesses d’ionisation d’environ 1,2 µm/ps pour l’un et 0,7 µm/ps pour l’autre, sachant que ces deux tirs ont ´et´e r´ealis´es avec des mousses de 5 mg/cm3. Ces valeurs sont donc sujettes `a caution mais l’ordre de
grandeur correspond `a ce que l’on peut trouver dans la litt´erature [99]. La mesure de la mise en vitesse de la feuille a lieu sur des temps plus longs et est donc plus fiable. La m´ethode de d´epouillement des donn´ees est expos´ee en figure 6.7. On prend des profils verticaux de largeur 5 µm (pour att´enuer un peu le bruit) tous les 30 µm sur les images SSCA. La brusque mont´ee en intensit´e correspond au plasma en expansion `a partir du front d’ablation. Cette mont´ee doit donc se situer `a quelques dizaines de µm du front d’ablation, distance qui doit rester constante au cours du temps : l’´evolution temporelle de la position de ce front d’´emission et de la position du front d’ablation doivent donc ˆ
etre similaires. Le milieu de la mont´ee est relev´e comme position du front d’´emission, le d´ebut et la fin comme barres d’erreurs. On peut remarquer, comme ´evoqu´e pr´ec´edemment, que les donn´ees sont satur´ees, ce qui fausse un peu la d´etermination de la position de la fin du front de mont´ee. En effectuant ces relev´es tous les 30 µm, on obtient la variation temporelle du front d’´emission.
6.2.2
Profils extraits des donn´ees d’auto-´emission mesur´ees par
la cam´era `a balayage de fente
La figure 6.8 pr´esente les r´esultats des mesures de trajectoire du front d’ablation. En (a), les trajectoires pour 3 types de cibles (CH seul, mousse de 5 mg.cm−3/500 µm et de 7 mg.cm−3/500 µm) sont compar´ees. Les trois autres images comparent des simulations CHIC de l’´emission du plasma avec ces trajectoires. Pour la figure 6.8 (a), il n’y avait pas de calage temporel absolu des donn´ees car le fiducial ´etait cass´e le jour de l’exp´erience. Les trajectoires ont donc ´et´e recal´ees temporellement pour trouver le meilleur accord avec la trajectoire de la cible de CH seul. On peut voir que les trajectoires sont tr`es proches les unes des autres. Une cons´equence importante est qu’`a un ´ecart temporel donn´e pr`es - ´ecart inconnu par absence de calage temporel absolu, les feuilles de CH avec et sans mousse vont subir des acc´el´erations semblables dans les diff´erents tirs. Les diff´erentes cibles seront donc dans les mˆemes conditions vis-`a-vis de la croissance de l’IRT ablative : si l’on tient compte du retard dans le d´ebut d’acc´el´eration dˆu `a l’ionisation de la mousse, les diff´erences observ´ees au niveau des modulations du front d’ablation entre les tirs seront imputables `a l’effet des mousses. Cela signifie aussi que la surintensit´e pour les cibles avec mousse a bien permis de compenser l’absorption d’´energie pour l’ionisation et le chauffage des mousses. D’autre part, les images observ´ees en figure 6.8 (b-d) montrent toutes un bon accord entre les simulations CHIC et les trajectoires mesur´ees. Ainsi, le code CHIC simule correctement la mise en vitesse de la feuille ; cela permet de se fier `a sa repr´esentativit´e pour interpr´eter les donn´ees des radiographies de face.
L’interpr´etation des donn´ees d’auto-´emission mesur´ees par les cam´eras `a balayage de fente a deux cons´equences notables. Premi`erement, cela permet de confirmer la fiabilit´e du code CHIC pour interpr´eter les tirs, ce qui avait d´ej`a ´et´e le cas pour d’autres exp´eriences avec des mousses sous-denses [100, 99]. D’autre part, on a montr´e qu’`a un d´ecalage tempo- rel inconnu pr`es, les diff´erentes cibles subissent des acc´el´erations similaires, et se trouvent donc dans les mˆemes conditions vis-`a-vis de l’IRT ablative. Dans la section suivante, nous allons utiliser les donn´ees de r´etrodiffusion mesur´ees par les FABS pour d´eterminer l’ordre de grandeur du d´ecalage temporel entre l’acc´el´eration des cibles avec et sans mousses.