Amplification de rayonnement XUV dans les plasmas créés par laser : étude d'un schéma combiné d'excitation optique et collisionnelle dans les ions isoélectroniques du néon

Amplification of xuv radiation in laser produced plasmas: study of resonant photoexcitation scheme combined with collisional excitation in neon-like-ions

• Auteur / Autrice : Pascale Monier Garbet
• Direction : Jean-Paul André Gauthier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1987
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Paul André Gauthier, Marc Fitaire, Pierre Jaeglé, Jean Lachkar, Marguerite Cornille, Jean-François Wyart

Mots clés

Mots clés contrôlés

Rayons X

Rayonnement ultraviolet

Plasmas (gaz ionisés)

Mots clés libres

Laser à rayons X

Séquence isoélectronique du néon

Spectroscopie X et XUV

Excitation collisionnelle

Modélisation numérique

Excitation optique résonnante

Diagnostic spectroscopique

Résumé

Le rayonnement XUV émis par les plasmas produits par laser peut, dans certaines conditions, être amplifié par le milieu qui devient alors le siège d'un effet laser dans ce domaine de courtes longueurs d'onde (100 - 200 Å). Le but de ce travail est d'étudier la faisabilité d'un nouveau schéma d'inversion de population dans le strontium isoélectronique du néon, associant l'excitation collisionnelle et 11 excitation optique quasi-résonnante par le rayonnement de l'aluminium à 6. 059 Å. Une analyse spectroscopique du plasma de strontium au voisinage de 150 Å conduit à l'identification des raies néonoïdes sur lesquelles est attendue l'amplification de rayonnement. L'absorption X quasi-résonnante du rayonnement de l'aluminium par le strontium est mise en évidence dans une expérience à deux plasmas. Un modèle collisionnel-radiatif détaillé, SPHINX, permet de calculer le gain en fonction des conditions de plasma, et du taux d'excitation optique résonnante. Les transferts de population, à la fois optiques et collisionnels, sont soigneusement étudiés. Corrélativement les gains prévus par SPHINX dans le strontium, et dans le schéma d'excitation collisionnelle seul, sont comparés aux valeurs expérimentales observées au Lawrence Livermore National Laboratory sur les mêmes transitions dans le sélénium. Un très bon accord qualitatif est trouvé pour les deux transitions situées à 164. 08 Å et 166. 49 Å dans le strontium.

XUV radiation emitted by laser produced plasmas may, under particular conditions, be amplified by the medium, leading to a laser effect in this short wavelength range (100 - 200 Å). This work is intended to study the feasibility of a new population inversion scheme in neon-like strontium, combining collisional excitation and quasi resonant photoexcitation by aluminium radiation at 6. 059 Å. A detailed spectroscopic analysis of the strontium plasma near 150 Å has made possible the identification of the neon-like lines which are expected to be amplified. Quasi-resonant X-ray absorption of aluminium radiation by strontium is demonstrated in a two plasmas experiment. Gain is calculated as a function of the plasma conditions and of the resonant photoexcitation rate coefficient, using a detailed collisional-radiative model, SPHINX. Population transfers due to photon and collisional processes are carefully studied. At the same time, gains computed from SPHINX in strontium and in the collisional excitation scheme alone, are compared to experimental values observed at the Lawrence Livermore National Laboratory on the same transitions in selenium. A very good qualitative agreement is found for both transitions located at 164. 08 Å and 166. 49 Å in strontium.