Développement d'un accélérateur laser-plasma à haut taux de répétition pour des applications à la diffraction ultra-rapide d'électrons - ENSTA Paris - École nationale supérieure de techniques avancées Paris Access content directly
Theses Year : 2016

Development of a high repetition rate laser-plasma accelerator for ultra-fast electron diffraction experiments

Développement d'un accélérateur laser-plasma à haut taux de répétition pour des applications à la diffraction ultra-rapide d'électrons

Benoit Beaurepaire
  • Function : Author
  • PersonId : 1004726

Abstract

Electronic microscopy and electron diffraction allowed the understanding of the organization of atoms in matter. Using a temporally short source, one can measure atomic displacements or modifications of the electronic distribution in matter. To date, the best temporal resolution for time resolved diffraction experiments is of the order of a hundred femtoseconds (fs). Laser-plasma accelerators are good candidates to reach the femtosecond temporal resolution in electron diffraction experiments. Such accelerators used to work at a low repetition rate, so that it was necessary to develop a new one operating at a high repetition rate in order to accumulate a large amount of data. In this thesis, a laser-plasma accelerator operating at the kHz repetition rate was developed and built. This source generates electron bunches at 100 keV from 3 mJ and 25 fs laser pulses. The physics of the acceleration has been studied, and the effect of the laser wavefront on the electron transverse distribution has been demonstrated.
La microscopie électronique et la diffraction d’électrons ont permis de comprendre l’organisation des atomes au sein de la matière. En utilisant une source courte temporellement, il devient possible de mesurer les déplacements atomiques ou les modifications de la distribution électronique dans des matériaux. A ce jour, les sources ultra-brèves pour les expériences de diffraction d’électrons ne permettent pas d’atteindre une résolution temporelle inférieure à la centaine de femtosecondes (fs). Les accélérateurs laser plasma sont de bons candidats pour atteindre une résolution temporelle de l’ordre de la femtoseconde. Ce type d’accélérateurs fonctionnaient jusqu’alors à faible taux de répétition, il était alors nécessaire d’en développer un à haut taux de répétition afin d’accumuler un grand nombre de données. Dans cette thèse, un accélérateur laser fonctionnant au kHz a été développé et construit. Les électrons sont accélérés à une énergie de 100 keV environ à partir d’impulsions laser d’énergie 3 mJ et de durée 25 fs. La physique de l’accélération a été étudiée, démontrant entre autres l’effet du front d’onde laser sur la distribution transverse des électrons.
Fichier principal
Vignette du fichier
Thèse_Benoit_Beaurepaire_Finale.pdf (22.51 Mo) Télécharger le fichier
Loading...

Dates and versions

tel-01496310 , version 1 (27-03-2017)

Identifiers

  • HAL Id : tel-01496310 , version 1

Cite

Benoit Beaurepaire. Développement d'un accélérateur laser-plasma à haut taux de répétition pour des applications à la diffraction ultra-rapide d'électrons. Physique [physics]. Ecole Polytechnique (EDX), 2016. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01496310⟩
212 View
55 Download

Share

Gmail Facebook X LinkedIn More