proposition de stage - Laboratoire de l`Accélérateur Linéaire

PROPOSITION DE STAGE 2011
Master 2 (stage de pré-thèse)
STAGE DE THESE
Groupe du laboratoire : PHYSIQUE DES ACCELERATEURS
Responsable du stage : Christelle BRUNI
Adresse et lieu du stage : LAL – Bât. 209a
 : 01 64 46 83 51
 : 01 64 46 85 00
e-mail : [email protected]
Titre du stage :
Optimisation d’un faisceau d’électrons libres sub-picoseconde
pour les nouvelles sources d’accélération laser plasma
Précisions sur le sujet proposé :
Dans l’approche actuelle de développer des accélérateurs plus compacts, l’accélération
laser plasma est une des voies les plus prometteuse. Un laser de puissance cède de l'énergie
aux électrons d'un plasma. Les électrons séparés spatialement des ions oscillent autour d’une
position d’équilibre et créent un champ électrique accélérateur. Le gradient élevé ainsi produit
est typiquement de l’ordre de 10GV/m. Le laser doit être focalisé sur une longueur supérieure
à la longueur de Rayleigh afin d'accélérer des électrons à haute énergie. Un guidage par
capillaire développé par le Laboratoire de Physique des Gaz et des Plasmas (LPGP), permet
d'obtenir une propagation de type guide d'onde, qui limite ainsi la divergence du faisceau
laser, qui limite ainsi la divergence du faisceau laser et augmente la longueur d’interaction.
Un schéma prometteur pour l’amélioration de la qualité des faisceaux produits est
l’alliance entre une source d’électrons classique, un photoinjecteur, et l’accélération laser
plasma. Les paquets d’électrons sont ainsi produits par un photoinjecteur qui peut délivrer des
faisceaux de qualité grâce à l’emploi de laser illuminant une photocathode. La difficulté
provient du fait que l’injection et la synchronisation dans un accélérateur laser plasma
nécessitent des paquets d’électrons sub-ps à basse énergie. Or des phénomènes comme la
force de charge d’espace, tendent à augmenter les dimensions du paquet, rendant la barrière
sub-ps, ainsi que la forte focalisation dans le tube capillaire difficile à atteindre.
Le stage portera principalement sur la modélisation de sources d’électrons optimisées afin
de produire des paquets courts, de forte charge, de fort courant crête pour l’injection dans un
tube capillaire. Ce paquet doit aussi être adapté en dimension transverse. Le faisceau de
quelques millimètres de dimension transverse doit être focalisé à la dizaine de micromètres
pour l’injection dans un tube capillaire. Le transport du faisceau d’électrons est d’autant plus
important qu’il peut dégrader la qualité des paquets d’électrons Un goût pour la simulation est
nécessaire puisque le stagiaire devra se familiariser avec des codes de calculs tels que beta,
parmela, astra. Ce stage pourra être poursuivi dans le cadre d’une thèse.
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