Calibrage de la temp´erature in situ - 2005

Grˆace aux diagnostics d’interf´erom´etrie en face arri`ere (VISAR), on mesure la vitesse du choc dans la derni`ere couche de plastique du pousseur lorsque la pression est suffisante pour la m´etalliser la rendant ainsi r´efl´echissante au laser sonde, comme d´ecrit dans [Koenig et al. 2005] (figure 5.13).

Temps:3ns Choc dans le pousseur

Débouché dans le Xénon 500µm

Ablateur (CH) Bouclier (Ti) Pousseur (CH)

Laser Principal

Franges au repos

Figure 5.13 Mesure de la vitesse du choc dans la derni`ere couche de plastique.

Typiquement, on observe les franges au repos avant que le choc ne d´ebouche dans la derni`ere couche de plastique. Lorsque le choc comprime le CH, celui-ci devient r´efl´echissant (avec une r´eflectivit´e R) permettant de mesurer sa vitesse

`a l’aide du diagnostic VISAR en face arri`ere. On voit donc le choc se propager

`a l’int´erieur du plastique, mais lorsqu’il d´ebouche dans le X´enon, le laser sonde disparaˆıt ; cette disparition signifie que le choc dans le gaz (ou le pr´ecurseur)

3Il faut noter que ce qui nous int´eresse le plus c’est de valider la mesure maximale dans les premiers instants, car l’expansion dans le vide du plasma entraˆıne des effets 2D qui ne sont pas pris en compte dans la simulation 1D MULTI et qui tendent `a refroidir plus rapidement le plasma.

absorbe le laser sonde (532 nm de longueur d’onde). Par ce diagnostic on peut aussi appr´ecier la plan´eit´e du choc au d´ebut de sa propagation dans le X´enon.

Visar Gauche 10

20 30 40

−0.4 −0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8

Vitesse [km/s]

Temps [ns]

Visar Droit

0

Figure 5.14 Vitesse du choc pour le tir 0109.

En mesurant le d´ecalage des franges (on en voit un agrandissement sur la fi-gure 5.13), on d´etermine la vitesse du choc (fifi-gure 5.14)⁴. Les deux VISARs sont en bon accord bien que leurs sensibilit´es soient tr`es differentes. Grˆace `a cette couche t´emoin, nous pouvons suivre avec pr´ecision le conditionnement du choc au moment du d´ebouch´e dans le X´enon. En utilisant l’´equation d’´etat du plas-tique (polystyr`ene) d´ej`a ´etudi´ee et v´erifi´ee au laboratoire pr´ec´edemment [Koenig et al. 2005], on peut remonter `a la pression g´en´er´ee dans le pousseur. On pr´e-sente sur la figure 5.15 la courbe th´eorique d’Hugoniot du pousseur (num´ero de r´ef´erence SESAME 7592) et sur la figure 5.16 la pression g´en´er´ee correspondant aux vitesses mesur´ees.

On peut remarquer une diminution de la vitesse du choc (et donc de la pression) au cours du temps. Par rapport au dimensionnement effectu´e avant les exp´eriences (`a l’aide des codes num´eriques, comme cela est d´ecrit au d´ebut de ce chapitre), nous n’avions pas l’´energie nominale disponible et la forme temporelle de l’impulsion ne pr´esentait pas les caract´eristiques souhait´ees, faute de « jeunesse » de l’installation laser (figure 5.4).

Examinons les donn´ees obtenues sur plusieurs tirs : on peut repr´esenter (fi-gure 5.17) la vitesse du choc engendr´ee dans le pousseur en fonction de l’´energie du laser Eω. En effet la mesure par calorim´etrie apr`es conversion de fr´equence (comme cela ´etait le cas pour l’exp´erience en salle 6F de 2002), n’´etait pas dis-ponible pour cette exp´erience. On peut clairement observer une augmentation

4comme d´ecrit dans le chapitre pr´ec´edent, il faut en effet deux VISAR pour avoir la certitude de la mesure,

`

a cause de l’incertitude sur le num´ero entier du d´ecalage de frange.

de la vitesse du choc dans le plastique en fonction de l’´energie totale mesur´ee

`a ω. Ici il faut remarquer qu’une non-stabilit´e de la forme temporelle de l’im-pulsion `a ´energie ´equivalente, peut g´en´erer des vitesses de choc compl`etement diff´erentes. Sur la figure 5.17 on montre la variation de la vitesse du choc au cours de sa propagation dans le plastique. La premi`ere mesure nous fournit une information sur la pression initiale (premier d´ecalage des franges), la deuxi`eme nous indique les conditions du choc juste avant qu’il ne d´ebouche dans le gaz.

On remarque qu’en raison de l’´energie plus faible que pr´evue et d’une forme temporelle non adapt´ee (figure 5.4), la vitesse finale du plastique est toujours plus faible que la valeur initiale. Le choc n’est pas tout `a fait stationnaire contrai-rement aux conditions pr´evues initialement.

Comme pour les tirs de calibrage du diagnostic VDC de l’exp´erience de 2002, on peut aussi mesurer la temp´erature ´equivalente par comptage de photons. La

Température

Figure 5.15 Hugoniot du plastique (7592).

Figure 5.16 Pression d´eduite de la mesure de vitesse (figure 5.14).

Vitesse Initiale

Vitesse du choc [km/s] 25

Figure 5.17 Vitesse du choc dans le plastique en fonction de l’´energie `a ω pour les deux VISARs.

diff´erence par rapport `a la discussion pr´ec´edente, est qu’ici on mesure la temp´e-rature du choc `a l’int´erieur du plastiquein situ avant le d´ebouch´e dans le X´enon.

Comme cela a ´et´e montr´e auparavant [Koenig et al. 2005], la d´etermination de la temp´erature du plastique n´ecessite une mesure de la r´eflectivit´e (eq. 4.14).

Celle-ci est donn´ee par le diagnostic VISAR (figure 5.13). Sur la figure 5.18, je pr´esente une image exp´erimentale ainsi qu’un sch´ema de la cible. On remarque l’´emission du plastique au cours de la propagation du choc.

Temps

Ablateur (CH) Bouclier (Ti) Pousseur (CH)

Laser Principal

Xénon

Température électronique [eV]

Rayon [µm]

Emission du plastique

Emission du Xénon

Figure 5.18 Mesure de la temp´erature apparente dans la derni`ere couche de plas-tique.

L’intensit´e de cette ´emission correspond `a une temp´erature de corps noir (indiqu´ee en ´echelle de gris sur la figure) de 5 eV selon notre calibrage. A partir de cette intensit´e et de la r´eflectivit´e (R ≈ 0.3), on a pu d´eterminer une temp´erature du front de choc de 7.1 eV. Celle-ci est coh´erente avec l’Hugoniot du plastique (figure 5.15). Par cons´equent, la derni`ere couche de plastique agit bien comme une jauge `a la fois de vitesse pour la mise en mouvement du choc dans le X´enon et de temp´erature in situ pour le choc radiatif.

Pour conclure, on a mesur´e la vitesse du choc avec les VISARs dans la derni`ere couche de plastique ce qui nous donne acc`es aux param`etres du plas-tique connaissant l’´equation d’´etat, juste avant le d´ebouch´e dans le X´enon. Ceci repr´esente un point fondamental pour la consistance des diff´erentes mesures effectu´ees sur le choc radiatif cr´e´e dans le gaz.