Etude theorique et numerique des champs magnetiques autogeneres dans l'interaction laser-matiere a haut flux

Self generated magnetic fields in laser-matter interaction. A theoretical and numerical study

• Auteur / Autrice : Nicolas Grandjouan
• Direction : Jean Virmont
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1990
• Etablissement(s) : Paris 11

Mots clés

Mots clés contrôlés

Interactions laser-matière

Simulation par ordinateur

Champs magnétiques

Magnétohydrodynamique

Résumé

Un plasma chaud et dense se forme quand le faisceau d'un laser pulse de grande puissance est focalise en une nanoseconde sur une cible solide. Des champs magnetiques tres importants sont generes dans le plasma si l'energie delivree par le laser est de l'ordre de la centaine de joules et si la tache focale ne mesure que quelques centaines de micrometres. La mesure de ces champs par des moyens optiques est difficile voire impossible a haute densite. La simulation et l'experimentation numerique sont donc des outils necessaires a l'etude de la generation de ces champs, de leurs deplacements dans la cible et de leurs influences sur les proprietes de transport du plasma. Cette these presente des simulations numeriques bidimensionnelles du champ magnetique autogenere dans l'interaction laser-matiere. Les resultats les plus spectaculaires sont, d'une part l'accumulation du champ magnetique dans des regions denses de la cible situees sur les bords de la tache focale du laser, et d'autre part une importante convection laterale de la chaleur et du champ a basse densite. On decrit egalement l'ensemble des efforts theoriques et numeriques necessaires au developpement du modele. C'est un code fluide, eulerien, operant dans une geometrie cartesienne a deux dimensions. L'effet de l'inertie des electrons, jusqu'ici negligee dans les modeles fluides, est pris en compte. Les processus de transport anisotrope sont decrits par les coefficients classiques de braginskii. Le comportement convectif de certains d'entre eux nous a conduit a mettre au point un schema numerique inedit. C'est un algorithme de transport a correction de flux. La technique d'analyse des proprietes du schema classique par la methode de l'equation equivalente met en evidence des erreurs de troncature non lineaires, inaccessibles a l'analyse de fourier. Leur compensation conduit a la definition d'un nouveau schema. Quand le champ de vitesses