Vitesse du choc

Je rappelle ici sch´ematiquement, sur la figure 5.19, le principe des diagnostic transverses. Comme on peut l’observer, le faisceau sonde traverse diff´erentes couches dans la structure du choc radiatif. Une partie est absorb´ee (le choc, en noir sur la figure) car la densit´e ´electronique est surcritique. Dans les faits, on est capable de sonder le milieu seulement lorsque sa densit´e ´electronique est telle que lors de sa propagation le laser sonde est peu ou pas absorb´e, donc typiquement au moins un ordre de grandeur plus bas que la densit´e critique (Nc ≈ 4×10²¹cm⁻³).

Choc Précurseur

LaserPrincipal

Laser sonde

Cellule

Pousseur

Xénon

Milieu au repos Système Optique

VISAR

Streak transverse

2005

Streak transverse

2002

Figure 5.19 Sch´ema des diagnostics transverses : passage du laser sonde `a l’int´erieur de la cellule.

5.3.1.1 Exp´erience de 2002

Examinons une image typique obtenue avec le diagnostic d’interf´erom´etrie transverse (figure 5.20). Sur la gauche on montre le tir de r´ef´erence, c’est-`a-dire une prise d’image avant le tir du laser principal. Ce tir est fait pour tous les diagnostics simultan´ement quelques minutes avant le vrai tir et nous permet d’avoir un rep`ere : dans ce cas, on observe `a la fois la partie sombre `a gauche de l’image qui nous donne la position du pousseur (trac´ee en traits pointill´es sur la figure 5.20), et `a la fois le syst`eme des franges non-perturb´ees.

Ch oc

:6 5k

m /s

Temps10.6ns

850µm Face arrière de la cible au repos

Temps10.6ns

850µm

E2ω= 85J

Figure 5.20 Images du diagnostic d’interf´erom´etrie transverse (exp´erience 2002). Sur la gauche : r´ef´erence. Sur la droite : tir laser.

On observe `a droite sur la figure 5.20 la prise des donn´ees lors du tir du laser de puissance. A partir d’un moment, les franges disparaissent et seul le faisceau de r´ef´erence demeure (celui qui ne traverse pas la cible), comme cela est indiqu´e sur la figure 4.34). La ligne qui symbolise cette disparition des franges au cours du temps est trac´ee sur l’image en trait plein. L’absorption du faisceau sonde est effective `a des densit´es ´electroniques plus faibles que celles qui existent dans le choc. Par cons´equent la vitesse d´eduite ne peut pas ˆetre, `a priori, associ´ee `a la vitesse du choc.

En r´ealit´e l’´ecart entre la position du front de choc et ce point dit de « der-ni`ere lumi`ere » est tr`es proche : l’´ecart augmente au cours du temps, mais dans nos conditions et pendant notre temps de mesure (≤ 10 ns) il est de quelques microns. Nous avons v´erifi´e ce point grˆace `a une simulation num´erique, dans les conditions du tir de la figure 5.20. En effet les rayons lumineux du laser sonde disparaissent soit par absorption sur le front du choc, soit par r´efraction sur le gradient du front de choc mˆeme (comme on le verra dans la suite lors de la mesure de la densit´e ´electronique, figure 5.46 et 5.47).

Nous avons effectu´e au cours de cette campagne un grand nombre de tirs en

13 2 10¹⁴ 20

30 40 50 60 70 80 90

40 50 60 70 80 90 100

Vitesse du choc [km/s]

Energie [J]

0.1 bar 0.2 bar

0.1 bar

0.1 bar

0.1 bar

0.2 bar

0.1 bar

(2ω)

Intensité Laser [W/cm ] 4 10

Figure 5.21 Relation entre l’´energie laser, l’intensit´e num´erique et la vitesse du choc dans le X´enon (exp´erience de 2002).

modifiant l’´energie laser. Sur la figure 5.21, je repr´esente la variation de la vitesse du front de choc dans le X´enon en fonction de l’´energie incidente (mesur´ee) du laser `a 2ω, en rappelant la calibration pour la conversion energie-intensit´e laser (figure 5.21), on observe une augmentation sensible de la vitesse avec l’´energie laser, celle ci est en accord avec les exp´eriences pr´ec´edentes [Koenig et al. 1994].

Temps10ns

750µm Eω=1.3 kJ

Ch oc

:55

km /s Face arrière de la cible au repos

Pousseur: U s(CH)=33km/s

750µm

Figure 5.22 Image du diagnostic VISAR transverse (exp´erience 2005).

5.3.1.2 Exp´erience de 2005

Accélération: 1.67^{0.2 bar} 0.2 bar

0.1 bar

0.3 bar

0.1 bar

48 50 52 54 56 58 60 62

30 (6.5) 32 (7.5) 34 (8.5) 36 (9.6)

Vitesse du choc dens le gaz [km/s]

Vitesse du choc [km/s] et Pression ([Mbar]) dans le pousseur 0.1 bar

0.1 bar

Figure 5.23 Relation entre la vitesse du choc dans le pousseur (on note la pression correspondante entre parenth`eses) et la vitesse du choc dans le X´enon.

Xénon Pousseur

Choc Xe 56 km/s Bouclier (Ti)

CH

Choc CH 34 km/s

accélération=1.64

Figure 5.24 Acc´el´eration du choc lors du passage entre le plastique et le X´enon.

De la mˆeme fa¸con que pour l’exp´erience de 2002, on mesure la vitesse du choc dans le X´enon par l’absorption du faisceau laser sonde transverse, r´esolue en temps sur la cam´era streak. A diff´erence de la campagne pr´ec´edente, dans

cette configuration, un seul faisceau du laser sonde passait par la cible. Donc au passage du front de choc on perd compl`etement le signal.

On peut donc repr´esenter, sur la figure 5.23, la vitesse du choc g´en´er´e en fonction de la vitesse du choc dans le pousseur. On voit donc une acc´el´eration du choc lors du passage entre la derni`ere couche du pousseur et le gaz de X´enon.

On mesure un rapport des vitesses du choc de 1.7, cette valeur confirme l’acc´el´eration pr´evue par [Teyssier et al.2000] et [Koenig et al. 1999] de 1.6-1.7 ; de plus, l’acc´el´eration donn´ee par les simulations num´eriques est de 1.6 (voir la figure 5.24).