cˆone et le traceur en face arri`ere). L’interaction du laser nano sur la cible va cr´eer un choc d´epla¸cant le traceur de cuivre `a l’int´erieur de la cible.
3.5
Exp´erience sur la production de forts champs magn´etiques
`
a l’aide d’une cible de type boucle irradi´ee par laser
nanoseconde
Le but de cette exp´erience a ´et´e de cr´eer un fort champ magn´etique `a l’aide d’une cible de type boucle de courant.
Cette exp´erience a ´et´e r´ealis´ee au laboratoire LULI. La salle est compos´ee de deux lasers. Un laser nano de dur´ee d’impulsion ≈ 1 ns est focalis´e sur une tache focale de 8 µm `a mi-hauteur (cf. figures 3.13a et 3.13b). L’intensit´e sur cible est de l’ordre de ≈ 1017W/cm2. La cible utilis´ee est compos´ee de deux disques reli´es par un fil en forme de
boucle. Un des deux disque poss`ede un trou en son centre. La focalisation du laser nano sur le disque non-trou´e va permettre l’acc´el´eration de deux populations : les ´electrons et les ions. Les ´electrons les plus ´energ´etiques peuvent atteindre le second disque cr´eant ainsi une diff´erence de potentiel entre les deux disques (reli´es par la boucle). Cette derni`ere va permettre la circulation d’un courant entre ces deux disques. Ce courant passant dans la boucle va cr´eer un champ magn´etique (cf. figure 3.14a). Dans le but de caract´eriser ce champ magn´etique (atteignant jusqu’`a quelques centaines de Tesla), plusieurs diagnostics ont ´et´e utilis´es lors de la premi`ere configuration (cf. figure3.14a). Le premier diagnostic est l’utilisation de trois sondes B-dot [Piejak 1997]. Ces sondes, permettent d’obtenir le champ magn´etique en un point de l’espace (elles poss`edent une bande passante de 2, 5 GHz pour une r´esolution temporelle ≈ 50 et ≈ 10 ps). Deux de ces B-dots sont unidirectionnelles, elles ont ´et´e plac´ees dans le but d’avoir le champ azimutal `a deux positions diff´erentes (sur deux axes). Le dernier B-dot est tri-dimensionnelle, il permet d’obtenir les champs magn´etiques suivant trois directions x, y et z. Le deuxi`eme diagnostic permettant d’obtenir une id´ee de la valeur du champ magn´etique est l’utilisation d’un faisceau sonde dans un cristal bir´efringent de quartz (ou de T.G.G.). Le champ magn´etique (cr´e´e par la boucle) va faire tourner la polarisation du laser sonde (rotation de Faraday section 2.3.2). Dans le but de connaˆıtre cette polarisation un cube polariseur de type Wollaston s´epare les projections suivant deux directions orthogonales ex et ey. Ces projections sont imag´ees,
sur une cam´era `a balayage de fente (cam´era Streak), permettant de suivre l’´evolution temporelle du changement de polarisation, et par une cam´era GOI, permettant d’obtenir une image 2D sur une dur´ee de l’ordre de la picoseconde. Le dernier diagnostic permet- tant de caract´eriser le champ magn´etique est la d´eflectom´etrie protonique (section 2.3.1). Ce diagnostic utilise le deuxi`eme laser de la salle d’exp´erience MILKA, le faisceau pico,
74 CHAPITRE 3: EXP ´ERIENCES
a) b)
c) d)
Figure 3.13: Param`etres laser de l’exp´erience 3.5. a) Tache focale du laser nano . b) Profil radial de la tache focale du laser nano . c) Tache focale du laser pico . d) Profil radial de la tache focal du laser pico .
a) b)
Figure 3.14: Sch´emas de l’exp´erience 3.5. a) Configuration de caract´erisation de champ magn´etique. b) Configuration divergence des ´electrons g´en´er´es par une im- pulsion intense sur une cible solide soumise `a un champ magn´etique.
d’intensit´e ≈ 1019 W/cm2 (Energie 30 J, dur´ee d’impulsion 1 ps largeur de la tache focale `
a mi-hauteur 7 µm (FWHM) et une ´energie encercl´ee de 50 % ; figures 3.13c et 3.13d). Le laser pico est focalis´e sur une feuille d’or de 10 µm d’´epaisseur. Ce faisceau laser va g´en´erer un faisceau de protons par le m´ecanisme T.N.S.A (section 1.2.4). Dans cette exp´erience, nous avons fait propager ce faisceau de protons `a travers la r´egion magn´etis´ee pour sonder le champ magn´etique travers´e. Diff´erents spectrom`etres sont ´egalement plac´es dans l’enceinte. Parmi ces spectrom`etres, nous pouvons compter : deux Canons bremss- trahlung [Chen 2008a] (dans le but de d´eterminer la temp´erature des ´electrons chauds se propageant dans la cible), un spectrom`etre tronconique [Martinolli 2003] (dans le but d’ob- server les ´emissions Kαet Kβ de la cible) et un spectrom`etre Von-Hamos [Hoszowska 1996]
(dans le but d’observer les raies d’´emissions du plasma pour en connaˆıtre la temp´erature). Un diagnostic de pyrom´etrie S.O.P. [Omega 2014] est plac´e en face arri`ere de la cible. Ce diagnostic permet de mesurer le temps de d´ebouch´e du choc dans la mati`ere, donnant des informations sur la pression du choc et donc sur l’intensit´e du laser.
Une fois le champ magn´etique caract´eris´e le mieux possible, nous avons observ´e l’effet de ce champ magn´etique sur la divergence d’un faisceau d’´electrons se propageant dans la mati`ere (deuxi`eme configuration figure 3.14b). Nous avons utilis´e une cible se- condaire plac´ee `a proximit´e de la boucle, donc plong´ee dans le champ magn´etique. Le laser pico a ´et´e focalis´e sur cette cible dans le but de cr´eer un faisceau d’´electrons `
a l’int´erieur de la cible. Deux diagnostics ont permis de caract´eriser la divergence de ce faisceau d’´electrons : l’un ´etait un imageur Kα (cf. section2.4.1) permettant l’observation
de l’´emission Kα de la cible produite par le passage des ´electrons chauds, l’autre ´etait
l’imagerie de l’´emission C.T.R. caract´eristique de la propagation d’un faisceau d’´electrons chauds traversant la fronti`ere entre deux milieux de propri´et´es di´electriques diff´erentes (section2.4.3), ici la cible et le vide en face arri`ere.