Reproductibilité de faisceaux d'électrons générés par accélération sillage laser dans des...
Preview:
Citation preview
- Page 1
- Reproductibilit de faisceaux d'lectrons gnrs par acclration
sillage laser dans des tubes capillaires F. G. Desforges 1, M.
Hansson 2, J. Ju 1, L. Senje 2, S. Dobosz-Dufrnoy 3, A. Persson 2,
T. L. Audet 1, O. Lundh 2, C.-G. Wahlstrm 2 and B. Cros 1. 1
Laboratoire de Physique des Gaz et Plasmas, CNRS-Universit
Paris-Sud, France 2 Department of Physics, Lund University, Sweden
3 Service des Photons, Atomes et Molcules, CEA Saclay, France
- Page 2
- Quantifier la reproductibilit des faisceaux dlectrons
gnrs/acclrs par sillage laser dans des tubes capillaires, Objectifs
du Travail 16/10/2013F. Desforges & al., ROSCOFF 2013
- Page 3
- Quantifier la reproductibilit des faisceaux dlectrons
gnrs/acclrs par sillage laser dans des tubes capillaires,
Identifier les sources de fluctuations des proprits des lectrons,
Objectifs du Travail 16/10/2013F. Desforges & al., ROSCOFF
2013
- Page 4
- Quantifier la reproductibilit des faisceaux dlectrons
gnrs/acclrs par sillage laser dans des tubes capillaires,
Identifier les sources de fluctuations des proprits des lectrons,
Etudier le rayonnement X btatron associ. Objectifs du Travail
16/10/2013F. Desforges & al., ROSCOFF 2013
- Page 5
- Quantifier la reproductibilit des faisceaux dlectrons
gnrs/acclrs par sillage laser dans des tubes capillaires,
Identifier les sources de fluctuations des proprits des lectrons,
Etudier le rayonnement X btatron associ. Objectifs du Travail
16/10/2013F. Desforges & al., ROSCOFF 2013 Objectif LONG TERME
: Dvelopper une source laser-plasma stable de faisceaux
dlectrons.
- Page 6
- Plan de lExpos 16/10/2013F. Desforges & al., ROSCOFF 2013
Injection & Acclration dlectrons du plasma par sillage
laser
- Page 7
- Plan de lExpos 16/10/2013F. Desforges & al., ROSCOFF 2013
Injection & Acclration dlectrons du plasma par sillage laser
Guide Laser & Confinement du Gaz : Tube Capillaire
- Page 8
- Plan de lExpos 16/10/2013F. Desforges & al., ROSCOFF 2013
Injection & Acclration dlectrons du plasma par sillage laser
Guide Laser & Confinement du Gaz : Tube Capillaire Expriences
au LLC: Stabilit Electrons Relation Laser / Electron
- Page 9
- Injection & Acclration dlectrons du plasma par sillage
laser Guide Laser & Confinement du Gaz : Tube Capillaire
Expriences au LLC: Stabilit Electrons Relation Laser / Electron
Plan de lExpos 16/10/2013F. Desforges & al., ROSCOFF 2013
- Page 10
- 16/10/2013F. Desforges & al., ROSCOFF 2013 W. Lu et al.,
Physical Review Special Topics Accelerators and beams 10, 061301
(2007) Injection & Acclration des Electrons LASER
- Page 11
- 16/10/2013F. Desforges & al., ROSCOFF 2013 W. Lu et al.,
Physical Review Special Topics Accelerators and beams 10, 061301
(2007) LASER Injection & Acclration des Electrons Compression
et Auto- focalisation de limpulsion,
- Page 12
- 16/10/2013F. Desforges & al., ROSCOFF 2013 W. Lu et al.,
Physical Review Special Topics Accelerators and beams 10, 061301
(2007) LASER Injection & Acclration des Electrons Compression
et Auto- focalisation de limpulsion, Expulsion des e - : cration
dune bulle compose dions,
- Page 13
- 16/10/2013F. Desforges & al., ROSCOFF 2013 W. Lu et al.,
Physical Review Special Topics Accelerators and beams 10, 061301
(2007) Injection & Acclration des Electrons Compression et
Auto- focalisation de limpulsion, Expulsion des e - : cration dune
bulle compose dions, Electrons auto-injects larrire de la bulle par
le champ acclrateur focalisant,
- Page 14
- 16/10/2013F. Desforges & al., ROSCOFF 2013 W. Lu et al.,
Physical Review Special Topics Accelerators and beams 10, 061301
(2007) Injection & Acclration des Electrons Compression et
Auto- focalisation de limpulsion, Expulsion des e - : cration dune
bulle compose dions, Electrons auto-injects larrire de la bulle par
le champ acclrateur focalisant, Beam loading : Larrire de la bulle
est modifie par linjection dlectrons, stoppant linjection.
- Page 15
- 16/10/2013F. Desforges & al., ROSCOFF 2013 Guide Laser
& Confinement du Gaz : Tube Capillaire
- Page 16
- 16/10/2013F. Desforges & al., ROSCOFF 2013 Entre Laser
Sortie Laser Guide Laser Fentes dentre de gaz Guide Laser &
Confinement du Gaz : Tube Capillaire
- Page 17
- 16/10/2013F. Desforges & al., ROSCOFF 2013 Guide Laser
& Confinement du Gaz : Tube Capillaire Entre Laser Sortie Laser
Guide Laser Fentes dentre de gaz Paramtres du capillaire : Diamtre
interne : 76 - 254 m, Longueur : 8 - 30 mm, Gaz : H 2 avec / sans
impurets (Ar, N 2 ), Pression rservoir : 100-500 mbar avec contrle
de la densit.
- Page 18
- Paramtres du capillaire : Diamtre interne : 76 - 254 m,
Longueur : 8 - 30 mm, Gaz : H 2 avec / sans impurets (Ar, N 2 ),
Pression rservoir : 100-500 mbar avec contrle de la densit.
16/10/2013F. Desforges & al., ROSCOFF 2013 Contrle de
linjection, effets de linteraction laser-plasma sur de longues
distances, Guide Laser & Confinement du Gaz : Tube Capillaire
Entre Laser Sortie Laser Guide Laser Fentes dentre de gaz
- Page 19
- Campagne Exprimentale au Lund Laser Centre (LLC) 16/10/2013F.
Desforges & al., ROSCOFF 2013 Expriences sur linstallation
Laser du Lund Laser Centre (Sude) en Dcembre 2012 / Janvier
2013,
- Page 20
- Campagne Exprimentale au Lund Laser Centre (LLC) 16/10/2013F.
Desforges & al., ROSCOFF 2013 Expriences sur linstallation
Laser du Lund Laser Centre (Sude) en Dcembre 2012 / Janvier 2013,
Proprits Laser Longueur donde 0,8 m Energie E avant compresseur 1,3
J au foyer sous vide 0,8 J Dure dimpulsion 40 fs Puissance sur
cible P18 TW Waist w 0 17 m Longueur focale f0,76 m Intensit
I3,6.10 18 W/cm 2
- Page 21
- Campagne Exprimentale au Lund Laser Centre (LLC) 16/10/2013F.
Desforges & al., ROSCOFF 2013 Expriences sur linstallation
Laser du Lund Laser Centre (Sude) en Dcembre 2012 / Janvier 2013,
Laser contrl en point ( 4 rad), Proprits Laser Longueur donde 0,8 m
Energie E avant compresseur 1,3 J au foyer sous vide 0,8 J Dure
dimpulsion 40 fs Puissance sur cible P18 TW Waist w 0 17 m Longueur
focale f0,76 m Intensit I3,6.10 18 W/cm 2
- Page 22
- Campagne Exprimentale au Lund Laser Centre (LLC) 16/10/2013F.
Desforges & al., ROSCOFF 2013 Expriences sur linstallation
Laser du Lund Laser Centre (Sude) en Dcembre 2012 / Janvier 2013,
Laser contrl en point ( 4 rad), Capillaire : 178 m, 10 mm, Proprits
Laser Longueur donde 0,8 m Energie E avant compresseur 1,3 J au
foyer sous vide 0,8 J Dure dimpulsion 40 fs Puissance sur cible P18
TW Waist w 0 17 m Longueur focale f0,76 m Intensit I3,6.10 18 W/cm
2
- Page 23
- Campagne Exprimentale au Lund Laser Centre (LLC) 16/10/2013F.
Desforges & al., ROSCOFF 2013 Expriences sur linstallation
Laser du Lund Laser Centre (Sude) en Dcembre 2012 / Janvier 2013,
Laser contrl en point ( 4 rad), Capillaire : 178 m, 10 mm, Densit
lectronique de H 2 : (10 2) x 10 18 cm -3. Proprits Laser Longueur
donde 0,8 m Energie E avant compresseur 1,3 J au foyer sous vide
0,8 J Dure dimpulsion 40 fs Puissance sur cible P18 TW Waist w 0 17
m Longueur focale f0,76 m Intensit I3,6.10 18 W/cm 2
- Page 24
- Dispositif Exprimental 16/10/2013F. Desforges & al.,
ROSCOFF 2013
- Page 25
- Dispositif Exprimental 16/10/2013F. Desforges & al.,
ROSCOFF 2013
- Page 26
- Dispositif Exprimental 16/10/2013F. Desforges & al.,
ROSCOFF 2013 Stabilit laser de 2% en nergie et dure dimpulsion
- Page 27
- Caractrisation des Faisceaux dElectrons 16/10/2013F. Desforges
& al., ROSCOFF 2013 1cm Aprs 40 cm de propagation sous vide 8,5
mm 100 tirs conscutifs, lectrons chaque tir, Image typique du LANEX
:
- Page 28
- Caractrisation des Faisceaux dElectrons 16/10/2013F. Desforges
& al., ROSCOFF 2013 1cm Aprs 40 cm de propagation sous vide 8,5
mm Proprits analyses : -Q tot, -Q(E), -Q(), -, -E max, -(E), -.
Proprits analyses : -Q tot, -Q(E), -Q(), -, -E max, -(E), -. 100
tirs conscutifs, lectrons chaque tir, Image typique du LANEX :
- Page 29
- Stabilit de la Charge / 100 Tirs 16/10/2013F. Desforges &
al., ROSCOFF 2013 1cm Aprs 40 cm de propagation sous vide 8,5 mm
GraphE (MeV)Q (a) > 4066 pC 11 % 40 - 458 pC 25 % (b)45 - 5512
pC 23 % (c)55 - 10033 pC 12 % (d)> 10013 pC 23 %
- Page 30
- Stabilit de la Charge / 100 Tirs 16/10/2013F. Desforges &
al., ROSCOFF 2013 1cm Aprs 40 cm de propagation sous vide 8,5 mm
Diminution de la charge totale, Modification de la rpartition des
charges en nergie. GraphE (MeV)Q (a) > 4066 pC 11 % 40 - 458 pC
25 % (b)45 - 5512 pC 23 % (c)55 - 10033 pC 12 % (d)> 10013 pC 23
% 45 55 MeV 40 45 MeV 55 100 MeV > 100 MeV > 40 MeV
- Page 31
- Stabilit de la Charge / 100 Tirs 16/10/2013F. Desforges &
al., ROSCOFF 2013 1cm Aprs 40 cm de propagation sous vide 8,5 mm
Diminution de la charge totale, Modification de la rpartition des
charges en nergie. GraphE (MeV)Q (a) > 4066 pC 11 % 40 - 458 pC
25 % (b)45 - 5512 pC 23 % (c)55 - 10033 pC 12 % (d)> 10013 pC 23
% 45 55 MeV 40 45 MeV 55 100 MeV > 100 MeV > 40 MeV
Conclusion : Un contrle prcis de lnergie laser est ncessaire.
Conclusion : Un contrle prcis de lnergie laser est ncessaire.
Diminution nergie laser de 10%
- Page 32
- Stabilit en Energie / 100 Tirs 16/10/2013F. Desforges &
al., ROSCOFF 2013 1cm Aprs 40 cm de propagation sous vide = 65 MeV
+/- 9% E max = 120 MeV +/- 10%
- Page 33
- Stabilit de la Divergence / 100 Tirs 16/10/2013F. Desforges
& al., ROSCOFF 2013 1cm Aprs 40 cm de propagation sous
vide
- Page 34
- Stabilit de la Divergence / 100 Tirs 16/10/2013F. Desforges
& al., ROSCOFF 2013 1cm Aprs 40 cm de propagation sous
vide
- Page 35
- Stabilit de la Divergence / 100 Tirs 16/10/2013F. Desforges
& al., ROSCOFF 2013 1cm Aprs 40 cm de propagation sous vide = 9
mrad +/- 14 %, Diminution de la divergence corrle lnergie
laser.
- Page 36
- Stabilit du Point / 100 Tirs 16/10/2013F. Desforges & al.,
ROSCOFF 2013 Retrait du spectromtre 1cm Aprs 40 cm de propagation
sous vide
- Page 37
- Stabilit du Point / 100 Tirs 16/10/2013F. Desforges & al.,
ROSCOFF 2013 1cm Aprs 40 cm de propagation sous vide Retrait du
spectromtre 2,3 mrad ( 17 % de FWHM ) ou aprs 40 cm de propagation
sous vide : X,Y 450 m
- Page 38
- Verrouillage du point laser & Proprits des Electrons
16/10/2013F. Desforges & al., ROSCOFF 2013 Point laser Charge
QEnergie maximale E max Divergence FWHM Verrouill40 pC 18%125 MeV
9%23 mrad 27% Dverrouill18 pC 63%120 MeV 13 %19 mrad 47% Tube
capillaire : 152 m, 20 mm Densit lectronique : (13 2) x 10 18 cm
-3
- Page 39
- Verrouillage du point laser & Proprits des Electrons
16/10/2013F. Desforges & al., ROSCOFF 2013 Tube capillaire :
152 m, 20 mm Densit lectronique : (13 2) x 10 18 cm -3 Dtrioration
prmature du capillaire Point laser Charge QEnergie maximale E max
Divergence FWHM Verrouill40 pC 18%125 MeV 9%23 mrad 27%
Dverrouill18 pC 63%120 MeV 13 %19 mrad 47%
- Page 40
- Verrouillage du point laser & Proprits des Electrons
16/10/2013F. Desforges & al., ROSCOFF 2013 Tube capillaire :
152 m, 20 mm Densit lectronique : (13 2) x 10 18 cm -3 Dtrioration
prmature du capillaire AVANT Point laser Charge QEnergie maximale E
max Divergence FWHM Verrouill40 pC 18%125 MeV 9%23 mrad 27%
Dverrouill18 pC 63%120 MeV 13 %19 mrad 47%
- Page 41
- Verrouillage du point laser & Proprits des Electrons
16/10/2013F. Desforges & al., ROSCOFF 2013 Tube capillaire :
152 m, 20 mm Densit lectronique : (13 2) x 10 18 cm -3 Dtrioration
prmature du capillaire APRES Point laser Charge QEnergie maximale E
max Divergence FWHM Verrouill40 pC 18%125 MeV 9%23 mrad 27%
Dverrouill18 pC 63%120 MeV 13 %19 mrad 47%
- Page 42
- Conclusion 16/10/2013F. Desforges & al., ROSCOFF 2013 Pour
produire des faisceaux reproductibles dlectrons par sillage laser
dans des tubes capillaires, il est ncessaire de : Contrler
prcisment lnergie laser, Verrouiller le point laser. Verrouillage
du point laser augmente la dure de vie des tubes capillaires.
- Page 43
- Conclusion 16/10/2013F. Desforges & al., ROSCOFF 2013 Etude
statistique des proprits de faisceaux dlectrons gnrs par sillage
laser dans des tubes capillaires pour 100 tirs laser conscutifs :
Point de dpart pour le projet ELISA Proprits lectrons std( X ) Q96
pC17% 65 MeV9 % E max 120 MeV10 % FWHM 9 mrad14 % / 2,3 mrad
- Page 44
- 16/10/2013F. Desforges & al., ROSCOFF 2013 Merci pour votre
attention Des questions?