Introduction
L’ionisation simple et multiple d’une molécule soumise à une impulsion laser intense est étudiée expérimentalement pour le développement de techniques d’imagerie comme la diffraction électronique et l’explosion coulombienne. La dynamique d’excitation à l’échelle du cycle optique, commune avec la génération d’impulsions XUV attoseconde, laisse espérer une résolution temporelle de l’ordre de la femtoseconde.
Ionisation tunnel et recollision
Lors de l’ionisation tunnel d’une molécule par un champ laser intense polarisé linéairement, le photoélectron oscillant dans le champ peut être émis directement ou bien recollisionner sur le cœur ionique.
La recollision de probabilité beaucoup plus faible donne lieu à la génération d’harmoniques par recombinaison et aux diffusions…
Diffraction électronique
Les collisions électron-molécule et électron-ion moléculaire jouent un rôle important dans la photophysique et la photochimie des atmosphères planétaires et dans les plasmas. La diffraction électronique induite par laser repose sur la recollision élastique du photoélectron oscillant dans la champ laser lors de l’ionisation tunnel.
La spécificité de l’excitation laser repose d’une part sur la possibilité de mesurer cette recollision sur des molécules alignées et orientées spatialement grâce à une première impulsion laser, et d’autre part sur la détection de collisions avec un angle de déviation de 180° difficilement réalisables avec un faisceau d’électrons. Une impulsion laser à 0.8 µm dans la gamme d’éclairement 1014 Wcm-2 caractéristique de l’ionisation..
Explosion coulombienne
L’ionisation multiple moléculaire est détectée aisément avec des impulsions femtosecondes dans la gamme d’éclairement 1014-1015 Wcm-2.
Les petits ions moléculaires de charge supérieure à 3 sont en général instables et se fragmentent en ions atomiques, dont l’énergie cinétique est dominée par la répulsion coulombienne.
Platerforme laser SOFOKLE
Le groupe Attophysique gère la chaîne laser Sofockle qui délivre des impulsions à la cadence de 3 kHz, de longueur d’onde 0.8 µm, de durée 40 fs, et d’énergie 700 µJ. Un banc optique de post-compression permet de réduire la durée à 10 fs avec une énergie en sortie de 200 µJ.
À côté des expériences d’explosion coulombienne et de diffraction électronique, le laser a accueilli plusieurs expériences dont le banc d’absorption transitoire d’Elsa Cassette (LUMIN, Université Paris-Saclay, précédemment dans le groupe DICO du LIDYL) pour l’étude de la dynamique…
