Institut des
NanoSciences de Paris
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Agrégats et Surfaces sous excitations intenses

Interaction laser intense – agrégats de gaz rare

Dans le milieu des années 90, les premières études avec des impulsions laser femtoseconde ont démontré un couplage énergétique extrêmement fort entre le rayonnement incident et la matière ; beaucoup plus efficace qu’avec une cible atomique voire même une cible solide. L’éjection d’électrons « chauds » d’énergie supérieure au keV, la formation d’ions fortement multichargés et rapides et la production d’un taux important de rayonnement d’X dans le domaine du keV ont été mis en évidence.
Néanmoins, la compréhension et la modélisation théorique de cette interaction complexe est loin d’être complète à cause du manque de données quantitatives obtenues dans des conditions où tous les paramètres sont contrôlés. Cela fait l’objet aujourd’hui d’âpres débats dans la communauté laser – matière. C’est dans ce cadre que nous avons réalisé des études quantitatives des taux d’émission X lors de l’irradiation d’agrégats de gaz rare (Ar, Kr, Xe), de taille nanométrique (entre 103 et 106 atomes), par des impulsions laser femtosecondes d’énergie par impulsion jusqu’à 100 mJ et de durée d’impulsion minimale de 50 fs. Nous avons étudié précisément l’influence des différents paramètres expérimentaux pouvant gouverner l’interaction comme l’intensité, la longueur d’onde et la durée d’impulsion pour le laser, ou encore la taille et le numéro atomique des atomes de l’agrégat. Des résultats « inattendus » comme un seuil en éclairement laser particulièrement bas ou encore un effet de saturation en taille des agrégats ont été mis en évidence et par là même remettent en cause tous les modèles couramment utilisés.
Très récemment, en appliquant à ce type d’interaction, des concepts théoriques issus du domaine des collisions des ions avec la matière, nous avons pu simuler, pour la première fois, les mécanismes responsables de la production de rayonnement X et reproduire quantitativement les taux observés.
Les expériences que nous avons effectuées sur cette thématique ont été réalisées auprès du Laser UltraCourt Accordable (LUCA) du CEA/Saclay.