Rayonnement Synchrotron basé sur l’interaction laser-plasma en régime relativiste

Les procédés chimiques, physiques et biologiques fondamentaux se produisent sur une échelle de temps comparable à la période de vibration des atomes, de l’ordre de 10-13s. Ainsi, l’étude de ces procédés requiert une source de rayons X femtoseconde. Des travaux réalisés au LOA on permis la mise en évidence d’une nouvelle source de rayons X durs, entièrement basée sur l’interaction laser-plasma en régime relativiste. Cette source reprend les principales propriétés d’un faisceau X issu d’un synchrotron, une faible divergence et un spectre large, avec en plus une durée d’impulsion femtoseconde. Lors de l’interaction entre un laser ultra intense (100 TW) et ultra bref, et un jet de gaz, la force pondéromotrice, proportionnelle au gradient d’intensité de l’énergie lumineuse du laser, expulse les électrons du plasma d’hélium vers les régions de plus basse intensité, formant ainsi une bulle ionique dans le sillage de l’impulsion laser. Des électrons sont alors piégés à l’arrière de cette bulle et, étant soumis à un champ électrique longitudinal résultant de la séparation de charges ions/électrons, ils peuvent être accélérés jusqu’à des énergies atteignant 200 MeV. La séparation de charges est aussi à l’origine d’un champ électrique transverse, et les électrons vont alors osciller (oscillations « bétatron ») dans ce canal ionique. Comme dans un synchrotron, mais à petite échelle, ces électrons en mouvement vont produire un faisceau de rayons X polychromatiques et ultrabrefs. Après un bref rappel des propriétés théoriques de cette source ainsi que ses caractéristiques expérimentales globales, les derniers résultats expérimentaux seront présentés. Le spectre de la source a notamment été étudié entre 1 et 5 keV à l’aide d’un système composé d’un miroir torique et d’un cristal, augmentant ainsi la résolution spectrale des mesures auparavant présentées. Dans le cas présent, un miroir torique focalise le faisceau sur un cristal diffractant de TlAP. Cette source de rayons X ouvre des perspectives nouvelles dans le domaine de la physique des matériaux. En effet, les expériences de diffraction X résolues en temps déjà réalisées avec des sources basées sur l’interaction laser-plasma pourront être étendues à des expériences d’absorption (EXAFS).