2.4 Bilan exp´ erimental
2.4.3 Lissage des perturbations
Malgr´e l’am´elioration de l’uniformit´e de l’intensit´e des faisceaux laser, des inhomo- g´en´eit´es subsistent toujours et impriment des d´efauts sur les cibles. Dans la r´ef. [72], les auteurs utilisent des cibles de CH recouvertes d’une fine couche de mat´eriau de Z ´elev´e. L’exp´erience est r´ealis´ee sur le laser Nike KrF. Les cibles de CH de 40 µm d’´epaisseur sont recouvertes (sauf les cibles pour les mesures de r´ef´erence) d’une couche d’´epaisseur variant de la dizaine `a la centaine de nm de Pd ou d’Au. 40 faisceaux r´ealisent l’irradiation des cibles ; l’impulsion est constitu´ee d’un pied de 4 ns d’intensit´e 2 − 3.1012W/cm2 r´ealis´e
par un faisceau pour compresser la cible tandis que l’impulsion principale de 4 ns r´ealis´ee par les 39 autres faisceaux `a 7.1013W/cm2 acc´el`ere la cible. La rugosit´e des cibles est
mesur´ee `a moins de 5 nm tandis que les faisceaux sont liss´es optiquement au maximum. L’´evolution des modulations est mesur´ee par radiographie de face `a l’aide d’une cam´era `
a balayage de fente coupl´ee `a une source de radiographie en Si (´emission `a 1,86 keV). Le principe des radiographies de face et de cˆot´e est pr´esent´e en figure 2.8. Le r´esultat majeur de cet article est montr´e en figure 2.7 : les modulations imprim´ees par le laser sur la cible de CH seul croissent rapidement, `a un niveau non n´egligeable d`es la 1`ere ns, tandis qu’aucune modulation ni croissance n’est observ´ee pour la cible recouverte de 120 nm de Pd durant les 4 ns de l’impulsion principale. Un r´esultat similaire est observ´e pour une cible recouverte de 60 nm d’Au. Un autre point est que plus la couche de mat´eriau est fine, plus l’effet de r´eduction des modulations diminue jusqu’`a une ´epaisseur limite (10 nm pour l’or) o`u l’amplitude des modulations est mˆeme renforc´ee par la pr´esence de la couche de mat´eriau.
Pour interpr´eter ces r´esultats, les auteurs ont quantifi´e les diff´erents effets de la couche de mat´eriau de Z ´elev´e. Tout d’abord, la pr´esence de cette couche suppl´ementaire de mat´eriau de la cible retarde le d´ebut de l’acc´el´eration jusqu’`a 0,5 ns. Des mesures ont aussi ´
et´e effectu´ees pour des cibles portant des modulations pr´eimpos´ees de longueur d’onde 30 µm et d’amplitude 0,125 µm, recouvertes par 42 nm d’Au. Un retard de croissance allant jusqu’`a 1,2 ns est mesur´e : ce retard est dˆu en partie `a l’acc´el´eration d´ecal´ee mais aussi au fait que l’´emission X de la couche d’or augmente la longueur minimale de gradient de densit´e au front d’ablation, r´eduisant le taux de croissance de l’IRT ablative. Cependant, ces effets ne suffisent pas `a expliquer qu’aucune croissance ne soit observ´ee en figure 2.7 pour la cible recouverte de Pd. Les auteurs estiment que cet effet est dˆu `a la suppression de l’empreinte laser : lors du pied d’impulsion, le laser chauffe la couche m´etallique qui ´emet des rayons X qui chauffent la surface du plastique, cr´eant donc une zone de conduction. Lorsque l’impulsion principale atteint la cible, la zone de conduction est suffisamment large pour lisser les inhomog´en´eit´es du laser : il n’y a donc pas de perturbations du front d’ablation pour croˆıtre sous l’effet de l’IRT ablative lors de l’acc´el´eration de la cible. Une couche plus fine en surface cr´ee moins de rayons X et donc une zone de conduction moins large, permettant une empreinte des d´efauts laser. L’acroissement du niveau des modulations pour une couche d’or de moins de 10 nm est expliqu´e par le fait que cette fine couche est instable vis-`a-vis de l’IRT quand elle est pouss´ee par le plasma de CH en expansion qui se trouve derri`ere. On pourra noter qu’un inconv´enient de cette m´ethode dans le cadre d’une application `a la FCI est le pr´echauffage du CH caus´e par les rayons X ´emis par la couche de Z ´elev´e, ce qui limite la compression et peut ˆetre un frein dans le cadre de la FCI o`u des compressions maximales sont recherch´ees.
Watt et al [20] utilisent une m´ethode diff´erente pour lisser les d´efauts du laser. Dans leur exp´erience r´ealis´ee sur le laser OMEGA, une cible de CH de densit´e 1, 05 g/cm3 et
d’environ 20 µm d’´epaisseur est recouverte par une mousse de CH de 30 mg/cm3de densit´e
et de 100 µm d’´epaisseur. Cette mousse est elle-mˆeme recouverte de 15 nm d’or. Les cibles couvertes comme les cibles de r´ef´erence de CH seul sont irradi´ees par 5 faisceaux formant une impulsion carr´ee de 3 ns `a une intensit´e de 2.1014W/cm2. Les mesures d’acc´el´eration
montrent des comportements similaires pour les deux types cibles, avec un d´ecalage de 500 ps pour le d´ebut d’acc´el´eration de la cible couverte de mousse.
Les radiographies de face repr´esent´ees en figure 2.9 (a-b) montrent (en tenant compte du d´ecalage de 500 ps) une r´eduction du niveau des modulations pour une cible couverte de mousse, ce qui est confirm´e par les spectres de Fourier repr´esent´es en figure 2.9 c). Les modulations de longueurs d’onde inf´erieures `a 50 µm sont supprim´ees tandis que celles de longueurs d’onde comprises entre 50 et 100 µm sont r´eduites d’un facteur ≈ 2. Le m´ecanisme de lissage induit par les mousses est le suivant : lors de son irradiation, la couche d’Au ´emet des rayons X qui ionisent la mousse de mani`ere supersonique (sans
Faisceaux de radiographie Faisceaux sur cible Source de radiographie de face Source de radiographie de côté Mise en vitesse de la cible Mesure de la mise en vitesse de la cible Mesure des modulations de densité surfacique de la cible Rayons X Rayons X
Figure 2.8 – Sch´ema d’une configuration exp´erimentale type pour mesurer la mise en vitesse et l’´evolution des modulations de densit´e surfacique d’une cible plane.
c)
Figure 2.9 – Radiographie de face d’une cible a) de CH seul `a 2,2 ns et b) de CH recouverte de mousse `a 2,9 ns. c) Spectres de Fourier des radiographies de face pour une cible de CH seul `a 2,45 ns (ronds blancs) et une cible recouverte de mousse `a 2,95 ns (carr´es noirs). Cette figure est extraite de la r´ef. [20].
lancer un choc), la transformant en plasma. Cela cr´ee une large zone de conduction : quand le laser irradiera le CH, cette zone va lisser les d´efauts du laser. Pour une longueur de zone de conduction donn´ee, plus la longueur d’onde des modulations du laser est petite, plus le lissage est efficace (cf section 2.3.2). Ceci explique pourquoi les petites longueurs d’onde sont compl`etement supprim´ees dans le spectre de Fourier. L’efficacit´e de ce design de cible recouverte d’une mousse de basse densit´e est donc d´emontr´ee. Il se pose n´eanmoins aussi le probl`eme du pr´echauffage de la cible par les rayons X ´emis par la couche d’or, comme dans l’exp´erience d´ecrite pr´ec´edemment.