Université Paul Sabatier - Bat. 3R1b4 - 118 route de Narbonne 31062 Toulouse Cedex 09, France


Accueil > Événements > Séminaires 2016

Accélération d’électrons par laser et application à la diffraction d’électrons femtoseconde

Jérôme FAURE

11 mars 2016 à 14 heures

Lorsqu’on focalise un laser femtoseconde à très haute intensité, il est possible d’obtenir des champs électriques gigantesques, supérieurs à 10 TV/m. De tels champs, bien que transverses et oscillants, peuvent être utilisés pour accélérer des électrons vers l’avant. Ce processus, dit « d’accélération dans le vide » permet ainsi d’accélérer des électrons à des énergies relativistes en quelques dizaines de microns seulement, et de produire des paquets de durée femtoseconde [1].

Dans la première partie de cette présentation, je détaillerai les mécanismes physiques et les résultats expérimentaux récents qui démontrent pour la première fois le potentiel de l’accélération dans le vide : nous avons accéléré des électrons de 1.5 MeV à environ 10 MeV sur simplement 80 µm, avec des charge supérieures à 100 picoCoulombs [2]. Cette expérience a nécessité l’utilisation d’un laser de classe 100 TW, soit environ 1 J d’énergie par impulsion et un taux de répétition de 10 Hz.

Pour pouvoir fournir une source d’électrons utilisable par les utilisateurs, il serait préférable d’utiliser un laser de plus haute cadence, 1 kHz par exemple. Dans la deuxième partie de cette présentation, nous montrerons comment on peut également accélérer des électrons en focalisant une impulsion laser dans un plasma sous-dense. L’impulsion laser excite des ondes plasma dans son sillage et les électrons peuvent par la suite être accélérés dans les champs du plasma [3].

Récemment, nous avons montré que cette méthode, dite « d’accélération laser-plasma » peut être utilisée avec des lasers de quelques millijoules seulement et fonctionnant au kHz [4,5]. Cela nous a permis de développer une véritable source d’électrons de haute qualité au kHz et de réaliser des expériences de diffraction d’électrons résolue en temps sur des matériaux solides, ouvrant ainsi la porte à l’observation de la dynamique structurelle de la matière à l’échelle femtoseconde.