Montage exp´ erimental

Le montage exp´erimental est pr´esent´e sur la figure 2.5. Les impulsions en sortie du TOPAS sont focalis´ees grˆace `a un miroir sph´erique de rayon R=75 cm. Un plateau trans- latable, sur lequel sont fix´es le miroir de focalisation et diff´erents miroirs d’alignement, permet de d´eplacer longitudinalement la position du foyer sans modifier la direction du faisceau. La g´en´eration se fait dans une cellule de 2 mm de long dans laquelle on peut

Figure 2.6 – Image de l’´ecran de phosphore prise par la cam´era CCD, d’un spectre g´en´er´e dans l’argon `

2.2. Mesure du minimum de Cooper dans le spectre harmonique

contrˆoler la pression d’argon.

Les conditions de stabilit´e du TOPAS ´etant fortement d´ependantes du faisceau de pompe `a 800 nm, on ne peut modifier l’´energie en entr´ee du TOPAS sans en affecter sa stabilit´e. Pour modifier l’´energie par impulsion en sortie du TOPAS, on utilise une pellicule en nitrocellulose (d’´epaisseur 30 microns) dont la transmissivit´e varie avec l’angle d’incidence sans modifier le profil du faisceau au foyer ni d´ecaller significativement le faisceau latt´eralement.

2.2.2.1 Filtrage du deuxi`eme ordre du r´eseau

Il est n´ecessaire de prendre des pr´ecautions si on veut mesurer de fa¸con correcte des structures ´eventuelles dans le spectre harmonique, et en particulier il faut s’affranchir du second ordre de diffraction du r´eseau XUV. Le r´eseau que nous utilisons est blaz´e pour l’ordre 1, et son efficacit´e de diffraction pour l’ordre 2 est inf´erieure d’environ un ordre de grandeur par rapport `a celle de l’ordre 1 ([Edelstein 84]). La contribution de l’ordre 2 du r´eseau peut pourtant ne pas ˆetre n´egligeable, en particulier lorsque l’ordre 1 passe par un minimum.

La formule des r´eseaux :

sin θ + sin θi =

p.λ

a (2.30)

montre que pour un angle de d´eviation donn´e, correspondant `a une position donn´ee sur les galettes de microcanaux, on observe des photons de longueur d’onde λ diffract´es `a l’ordre 1 et des photons de longueur d’onde λ/2 diffract´es `a l’ordre 2.

En fait, une harmonique n = 2k + 1 `a l’ordre 1 et une harmonique n0 = 2k0 + 1 `a l’ordre 2 ne peuvent pas correspondre `a la mˆeme position sur le d´etecteur. En effet, en r´einjectant dans l’´equation 2.30, on aurait :

1 2k + 1 =

2

2k0_{+ 1} (2.31)

ce qui est impossible pour k et k0 entiers. Une harmonique dispers´ee `a l’ordre deux va donc se retrouver entre des harmoniques dispers´ees `a l’ordre 1.

Le probl`eme ne se pose pas quand on travaille `a 800 nm. Pour cette longueur d’onde de g´en´eration, les harmoniques sont suffisamment s´epar´ees pour que l’on puisse distinguer les harmoniques diffract´ees `a l’ordre 1 de celles diffract´ees `a l’ordre 2 si elles apparaissaient dans le spectre. De plus, lorsqu’on travaille `a 800 nm, le spectre n’est g´en´eralement pas assez ´etendu pour avoir des probl`emes de recouvrement des diff´erents ordres du r´eseau (sauf en g´en´erant dans des esp`eces `a fort Ip comme l’h´elium).

Par contre, en g´en´erant `a 1800 nm, il est n´ecessaire de filtrer le deuxi`eme ordre de diffraction du r´eseau. En effet, le spectre observ´e autour de 50 eV par le spectrom`etre contient :

– le « vrai » spectre `a 50 eV, diffract´e par le r´eseau `a l’ordre 1

– la partie du spectre autour de 100 eV diffract´e `a l’ordre 2 (avec une intensit´e mul- tipli´ee par l’efficacit´e de diffraction pour l’ordre 2)

Or, au dessus de 80 eV, le spectrom`etre n’a pas une r´esolution suffisante pour r´esoudre les diff´erentes harmoniques. Au lieu d’un spectre de raies, la partie diffract´ee `a l’ordre

Chapitre 2. Minimum de Cooper dans le spectre harmonique de l’argon

2 correspond donc `a un spectre quasi-continu. Contrairement `a la g´en´eration `a 800 nm, on ne peut identifier les diff´erentes harmoniques `a l’ordre 2 et on ne peut donc pas les soustraire facilement du spectre brut pour obtenir le spectre « r´eel ». La superposition des ordres est alors gˆenante si on veut caract´eriser des modulations d’amplitudes ´eventuelles apparaissant dans le spectre harmonique, car ces modulations peuvent provenir de l’un ou l’autre des ordres de diffraction.

Pour supprimer la contribution de l’ordre 2 du r´eseau, nous avons utilis´e un filtre en aluminium de 100 nm d’´epaisseur entre la fente d’entr´ee du spectrom`etre XUV et le r´eseau. Les valeurs de transmission du filtre ont ´et´e obtenues grˆace au Centre for X-Ray Optics ([CXRO ]) et sont repr´esent´ees sur la figure 2.7(b) (trait pointill´e noir). Ces valeurs prennent en compte la pr´esence de deux couches d’alumine Al2O3 de 50 ˚A,

dues `a l’oxydation en surface du filtre par l’oxyg`ene de l’air ([Mott 40]). On voit que la transmission du filtre est l´eg`erement croissante pour les basses ´energies de photons puis pr´esente ensuite une nette coupure vers 73 eV, permettant de limiter de plus d’un ordre de grandeur la contribution du second ordre de diffraction dans la r´egion du minimum.

Afin de v´erifier cette courbe de transmission, nous avons enregistr´e des spectres dans l’argon avec et sans filtre (figure2.7(a)) pour mesurer la transmission r´eelle de notre filtre (voir figure2.7(b)). L’accord entre les valeurs tabul´ees et exp´erimentales est globalement bon. La transmission est un peu plus faible que pr´evue sur les basses ´energies, mais on retrouve bien la coupure `a 73 eV. Au dessus de 100 eV, le signal enregistr´e avec le filtre est trop faible et les mesures de transmission deviennent bruit´ees. La bonne superposition des coupures exp´erimentales et tabul´ees du filtre en aluminium nous permet ´egalement de v´erifier la calibration de notre spectrom`etre.

D’autres m´ethodes de filtrage du deuxi`eme ordre sont envisageables, notamment des m´ethodes de filtrages num´eriques des spectres. Le spectre harmonique enregistr´e est le produit du spectre harmonique r´eel par une matrice de transformation. Cette matrice est diff´erente de la matrice identit´e en raison de la contribution du deuxi`eme ordre de diffrac- tion du r´eseau mais ´egalement de la transmission non constante des diff´erents ´elements du spectrom`etre. Afin d’obtenir le spectre r´eel, on peut multiplier le spectre mesur´e par l’inverse de la matrice de transformation. Cette technique n´ecessite l’enregistrement des spectres dans des conditions particuli`eres [Shiner 09b], que nous n’avions pas n´ecessaire- ment respect´ees. Pour l’instant, elles se sont donc r´ev´el´ees inefficaces sur les spectres que nous avons enregistr´es au CELIA.