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Univ. Paris-Saclay
Étude expérimentale du transport de l'énergie radiative dans les plasmas denses par spectroscopie d'absorption et d'émission.
Maylis Dozières
IRAMIS/LIDYL
Vendredi 25/11/2016, 14:00-17:00
Amphi. Bloch, Bât. 774, Orme des Merisiers, CEA-Saclay

Manuscrit de la thèse.

Résumé :

Le travail présenté est une étude expérimentale basée sur la spectroscopie d'émission et d'absorption de plasmas chauds et denses créés par une impulsion laser nanoseconde. La physique atomique au sein de ce type de plasmas représente un sujet complexe et de grand intérêt, notamment dans les domaines de l'astrophysique ou de la fusion par confinement inertiel. Que ce soit pour prédire l'évolution de certaines étoiles ou bien le bilan d'énergie au sein d'une capsule de D-T en fusion, il est primordial de bien connaître et d'être à même de prédire le comportement de ce type de plasmas. Du point de vue de la physique atomique, cela revient à déterminer des paramètres tels que l'ionisation moyenne ou l'opacité en fonction de la température électronique et de la densité de matière du milieu. Les modèles de physique atomique ont besoin de données expérimentales pour se développer et être validés afin qu'ils soient prédictifs sur une large gamme de plasmas.

Avec ce travail nous nous concentrons sur des plasmas dont la température électronique varie de dix à plus d'une centaine d'électronvolts pour des densités de matière allant de 10-5 à 10-2 g/cm3. Nous distinguons deux types de mesures spectroscopiques qui sont toutes les deux utiles au domaine :

  • des spectres d'absorption de Cu, de Ni et d'Al obtenus avec des plasmas proches de l'équilibre thermodynamique local;
  • des spectres d'émission de C, d'Al et de Cu obtenus avec des plasmas hors de l'équilibre thermodynamique local.

Ce travail met en lumière différentes techniques expérimentales ainsi que diverses comparaisons avec des codes de physique atomique (SCO-RCG et OPAMCDF) et d'hydrodynamique (FCI2 et MULTI).

Les mesures ont permis de collecter un grand nombre de spectres de qualité aussi bien dans le domaine X que XUV.

Mots clés : Diagnostics X et XUV, Physique atomique, Expérience laser-plasma, Spectroscopie d'absorption, Spectroscopie d'émission.


Experimental study of radiative energy transport in dense plasmas by emission and absorption spectroscopy

Abstract:

This PhD work is an experimental study, based on emission and absorption spectroscopy of hot and dense nanosecond laser-produced plasmas. Atomic physics in such plasmas is a complex subject and of great interest especially in the fields of astrophysics or inertial confinement fusion. On the atomic physics point of view, this means determining parameters such as the average ionization or opacity in plasmas at given electronic temperature and density. Atomic physics codes then need of experimental data to improve themself and be validated so that they can be predictive for a wide range of plasmas.

With this work we focus on plasmas whose electronic temperature varies from 10 eV to more than a hundred and whose density range goes from 10⁻⁵ à 10⁻² g/cm³. In this thesis, there are two types of spectroscopic data presented which are both useful and necessary to the development of atomic physics codes because they are both characteristic of the state of the studied plasma:

  • some absorption spectra from Cu, Ni and Al plasmas close to local thermodynamic equilibrium;
  • some emission spectra from non local thermodynamic equilibrium plasmas of C, Al and Cu.

This work highlights the different experimental techniques and various comparisons with atomic physics codes and hydrodynamics codes.

Keywords: X and XUV diagnostics, Emission spectroscopy, Laser-plasma experiments, Absorption spectroscopy, Atomic physics.

 


Plan d'accès à l'Amphi. Bloch, Orme des merisiers, CEA-Saclay.

Contact : Frederic THAIS

 

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