Faisceaux de protons générés par l'interaction d'un laser ultra court avec une cible solide

Proton beam generated by ultra short laser pulse interaction with solid foils

• Auteur / Autrice : Alain Guemnie Tafo
• Direction : Victor Malka, Laurent Schwartz
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique des plasmas
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Palaiseau, Ecole polytechnique
• Jury : Président / Présidente : Patrick Audebert
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Vladimir Tikhonchuk, Philippe Martin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Protonthérapie

Plasmas produits par laser

Protons

Plasmas (gaz ionisés)

Résumé

L'accélération de protons par laser a connu une expansion exponentielle ces dernières années principalement grâce à une amélioration des lasers de puissance associée à une diminution de la taille et du coût de telles installations. Les applications envisagées de ces faisceaux sont nombreuses, tant dans le domaine médical (proton thérapie, création d'isotopes pour la TEP. . . ) que dans le domaine énergétique (fusion inertielle, allumeur rapide. . . ). L'interaction entre un faisceau laser intense et une cible solide permet de générer différents types de rayonnement ionisant, notamment des électrons, ions, neutrons, rayons X et protons. L'intérêt de ma thèse est de caractériser les faisceaux de protons produits par laser (divergence, energie, spectre, stabilité. . . ) en fonction des différents paramètres laser, afin d'optimiser la conversion de l'énergie laser en protons énergétiques, pour, à plus long terme, une utilisation éventuelle de ce faisceau lors de traitements en proton thérapie. Ceci nous a amené, dans un premier temps, à développer des diagnostics adaptés pour une détection en temps réel du faisceau de protons puis, dans un deuxième temps, à ouvrir une discussion sur les paramètres laser d'intérêt intervenant dans la génération du faisceau de protons. L'énergie maximale des protons atteinte avec des impulsions courtes est de 10 MeV (LOA), en utilisant des impulsions plus longues (et plus d'énergie laser), le record est de 58 MeV (LNL). Ces résultats sont prometteurs et encourageants pour l'avenir, mais encore bien loin de la gamme 70 - 200 MeV nécessaire pour des traitements en proton thérapie.