Accélération de protons par laser à ultra-haut contraste

Ce travail s’inscrit dans la thématique de l’accélération d’ions par interaction entre une impulsion laser ultra-intense et ultra-courte et une cible solide mince. Ces faisceaux d’ions ont de nombreuses applications potentielles, aussi bien dans le domaine médical que pour la production d’énergie ou l’astrophysique. On s’accorde aujourd’hui à dire que le principal moteur de l’accélération est le champ électrostatique qui se forme en face arrière de la cible lors de l’interaction. Les électrons, directement accélérés par le laser, traversent la cible et sont retenus par séparation de charge lorsqu’ils atteignent la face arrière, générant ainsi un fort champ électrostatique. Cela dit, l’ensemble des études menées jusqu’à aujourd’hui ont été effectuées avec des impulsions laser précédées d’un piédestal capable de générer un plasma bien avant l’arrivée de l’impulsion principale. Celle-ci n’interagit donc plus avec une cible solide mais un plasma en expansion qui altère le processus d’accélération. Grâce au double miroir plasma implanté sur le laser UHI10 du SPAM, le piédestal précédant l’impulsion passe au-dessous du seuil d’endommagement de la cible, nous affranchissant du pré-plasma formé en face avant. Grâce à ces conditions expérimentales bien contrôlées, nous avons ainsi montré que l’accélération est optimisée via un processus particulier de chauffage électronique par l’impulsion laser. De plus, nous avons procédé à une caractérisation complète du faisceau de protons émis de chaque côté de la cible, étude essentielle pour les applications ultérieures.