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PROCEDE ET DISPOSITIF DE GENERATION D'UN FAISCEAU DE
PARTICULES CHARGEES FOCALISE DE FORT COURANT.
La présente invention est relative aux procédés de
génération d'un faisceau de particules chargées focalisé de
fort courant et aux dispositifs de génération de tels
faisceaux.
Plus particulièrement, l'invention se rapporte à un
procédé de génération d'un faisceau impulsionnel focalisé
de particules chargées de fort courant, le faisceau de
particules ayant par exemple une durée de l'ordre de la
picoseconde, un courant de l'ordre du kilo-ampère et étant
formé de particules ayant une énergie de l'ordre du
mégaélectronvolt.
On peut par exemple générer de tels faisceaux au
moyen une interaction entre un laser de forte puissance et
une cible solide ou gazeuse.
Ces faisceaux sont usuellement fortement divergents
et il est souhaitable de pouvoir les focaliser pour des
applications comme par exemple le sondage de phénomènes
physiques, la fusion inertielle ou la génération de
radiations intenses.
Malheureusement, l'intensité de tels faisceaux les
rend difficiles à focaliser. Ainsi, les aimants quadripôles
communément utilisés pour focaliser les faisceaux de
particules chargées dans les accélérateurs de particules
sont perturbés par le champ électromagnétique du faisceau
intense et ne fonctionnent pas convenablement.
On connait des dispositifs de focalisation
chromatiques, par exemple celui décrit dans Ultrafast
laser-driven microlens to focus and energy-select mega-
electron volt protons de T. Toncian et al. (SCIENCE, vol.
312, 21 avril 2006), cependant un tel dispositif
sélectionne une énergie dans le spectre du faisceau de
particules et une grande partie du faisceau n'est donc pas
2
focalisée.
Il existe donc un besoin pour un dispositif de
génération capable de générer un faisceau impulsionnel
focalisé de particules chargées de fort courant.
En accord avec un aspect, un procédé de génération
d'un faisceau de particules chargées focalisé est fourni. Le
procédé comporte au moins les étapes de:
a) générer un faisceau de particules chargées, ladite
génération comportant:
l'émission d'une impulsion laser de génération, et
la génération d'un faisceau de particules non-
focalisé au moyen d'une interaction de ladite impulsion
laser de génération avec une cible de génération;
b) émettre une seconde impulsion laser la seconde
impulsion laser comportant une impulsion laser principale et
des pré-impulsions se propageant juste avant l'impulsion
laser principale;
C) générer une structure de champ magnétique
focalisante dans une seconde cible au moyen d'une
interaction de ladite seconde impulsion laser avec ladite
seconde cible; et
d) faire pénétrer au moins partiellement le faisceau
de particules chargées dans ladite structure de champ
magnétique focalisante,
dans lequel, au cours de l'étape b), on augmente un
contraste laser de la seconde impulsion laser par diminution
de l'intensité desdites pré-impulsions de seconde impulsion
laser par rapport à ladite impulsion laser principale
seconde impulsion laser.
En accord avec un autre aspect, un dispositif de
génération d'un faisceau de particules chargées focalisé est
fourni. Le dispositif comporte:
des moyens de générer un faisceau de particules
chargées , les moyens de générer un faisceau de particules
chargées comportant
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2a
une source laser pour émettre une impulsion laser de
génération; et
une cible de génération pour générer un faisceau de
particules chargées lors d'une interaction de ladite
impulsion laser de génération avec ladite cible de
génération;
une source laser pour émettre une seconde impulsion
laser , la seconde impulsion laser comportant une impulsion
laser principale et des pré-impulsions se propageant juste
avant l'impulsion laser principale;
une seconde cible pour générer une structure de champ
magnétique focalisante au moyen d'une interaction de ladite
seconde impulsion laser avec ladite seconde cible, ledit
faisceau de particules chargées pénétrant au moins
partiellement dans ladite structure de champ magnétique,
ledit dispositif de génération d'un faisceau de
particules chargées focalisé comporte en outre un dispositif
d'augmentation du contraste laser pour augmenter un
contraste laser de l'impulsion laser par diminution de
l'intensité desdites pré-impulsions de la seconde impulsion
laser par rapport à ladite impulsion laser principale de la
seconde impulsion laser.
En accord avec un autre aspect, un procédé de
génération d'un faisceau de particules chargées focalisé est
fourni. Le procédé comporte au moins les étapes de
a) générer un faisceau de particules chargées ;
b) émettre une impulsion laser ;
c) générer une structure de champ magnétique
focalisante dans une cible au moyen d'une interaction de
ladite impulsion laser avec ladite cible; et
d) faire pénétrer au moins partiellement le
faisceau de particules chargées dans ladite structure de 15
champ magnétique focalisante.
Grâce à ces dispositions, une structure de champs
magnétiques intense et compacte peut être générée dans la
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2b
cible. L'amplitude de ces champs est suffisante pour
focaliser un faisceau impulsionnel de particules chargées
de fort courant sans qu'ils soient sensiblement perturbés
par le champ généré par ledit faisceau. La focalisation
peut être stable durant toute la durée de passage du
faisceau de particules chargée, par exemple plusieurs
picosecondes, ce qui permet une focalisation achromatique
du faisceau impulsionnel de particules chargées.
L'intensité de focalisation est réglable en fonction
de l'intensité de l'impulsion laser. La focalisation
de particules chargées positivement ou négativement
est possible simplement en changeant la direction de
propagation de l'impulsion laser générant la structure de
champs magnétique par rapport à la direction de propagation
du faisceau impulsionnel de particules chargées.
Dans des modes de réalisation préférés de
1 ' invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à
l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes :
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- l'impulsion laser possède
une puissance
sensiblement comprise entre un térawatt et une centaine de
térawatts ;
- l'impulsion laser possède une durée sensiblement
comprise entre une dizaine de femtosecondes et une dizaine
de picosecondes ;
- au cours de l'étape c), l'impulsion laser est
focalisée sur la cible au niveau d'une tache focale et au
cours de l'étape d), le faisceau de particules chargées
traverse au moins partiellement ladite tâche focale ;
- la cible est faite au moins en partie d'un
métal ;
- la cible est faite au moins en partie d'un métal
choisi dans une liste comprenant l'or, le cuivre et
l'aluminium ;
- la cible s'étend sensiblement selon un plan
d'extension entre une face avant et une face arrière,
lesdites faces étant opposées l'une à l'autre suivant une
direction d'épaisseur perpendiculaire au plan d'extension
et séparées par une épaisseur mesurée selon ladite
direction d'épaisseur, et au cours de l'étape d), ledit
faisceau traverse la cible sensiblement selon ladite
direction d'épaisseur ;
- l'épaisseur de la cible est sensiblement comprise
entre 500 nanomètres et une centaine de micromètres ;
- l'étape a) de génération d'un faisceau de
particule comporte l'émission d'une impulsion laser de
génération et la génération d'un faisceau de particules
non-focalisé au moyen d'une interaction de ladite impulsion
laser de génération avec une cible de génération.
L'invention a également pour objet un dispositif de
génération d'un faisceau de particules chargées focalisé
comportant
des moyens de générer un faisceau de particules
chargées ;
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une source laser pour émettre une impulsion laser ;
une cible pour générer une structure de champ
magnétique focalisante au moyen d'une interaction de ladite
impulsion laser avec ladite cible, ledit faisceau de
particules chargées pénétrant au moins partiellement dans
ladite structure de champ magnétique.
Dans des modes de réalisation préférés de
l'invention, les moyens de générer un faisceau de
particules chargées peuvent éventuellement comporter
une source laser pour émettre une impulsion
laser de génération; et
une cible de génération pour générer un faisceau de
particules chargées lors d'une interaction de ladite
impulsion laser de génération avec ladite cible de
génération.
D'autres caractéristiques et avantages de
l'invention apparaîtront au cours de la description
suivante de plusieurs de ses formes de réalisation, données
à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins
joints.
Sur les dessins :
- la figure 1 est une illustration schématique
d'un dispositif de focalisation d'un faisceau de particules
chargées de fort courant et d'un dispositif de génération
de faisceau de particules chargées focalisé de fort
courant selon un mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 2 est une illustration schématique
détaillée d'une interaction entre une première impulsion
laser et une première cible dans un mode de réalisation
d'un procédé de génération de faisceau de particules
chargées focalisé de fort courant selon un mode de
réalisation de l'invention ;
- les figures 3a et 3b sont des illustrations
schématiques de deux modes de réalisation d'un dispositif
de focalisation d'un faisceau de particules chargées de
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fort courant et d'un dispositif de génération de faisceau
de particules chargées focalisé de fort courant selon
l'invention ;
- la figure 4 est une illustration schématique
5 détaillée d'un procédé de focalisation de faisceau de
particules chargées de fort courant selon un mode de
réalisation de l'invention ; et
- la figure 5 est un organigramme d'un mode de
réalisation d'un procédé de génération de faisceau de
particules chargées focalisé de fort courant selon un mode
de réalisation de l'invention ;
Sur les différentes figures, les mêmes références
désignent des éléments identiques ou similaires.
L'invention se rapporte à un procédé de génération
d'un faisceau impulsionnel focalisé de particules chargées
de fort courant 10.
Un tel faisceau de particules 10 peut avoir une
durée de l'ordre de la picoseconde, par exemple entre
quelques dizaines de femtosecondes et quelques dizaines de
picosecondes, par exemple trois cent femtosecondes.
Un tel faisceau de particules 10 peut avoir un
courant de l'ordre du kilo-ampère, par exemple de quelques
ampères à quelques méga-ampères, et être formé de
particules ayant une énergie pouvant aller jusqu'à quelques
dizaines de mégaélectronvolts, par exemple jusqu'à soixante
mégaélectronvolts.
Avantageusement le faisceau de particules 10 peut
comprendre une fraction importante de particules avec une
énergie supérieure au mégaélectronvolt, par exemple plus de
la moitié des particules.
De tels faisceaux sont par exemple utilisés dans
des applications comme le sondage de phénomènes physiques,
la fusion inertielle ou la génération de radiations
intenses.
En référence aux figures 1 à 5, un tel faisceau 10
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peut par exemple être généré par une interaction entre une
impulsion laser de génération de forte puissance 20 et une
cible de génération 30.
L'impulsion laser de génération 20 peut avoir une
puissance élevée, par exemple une centaine de térawatts.
Le faisceau laser peut par exemple être constitué
d'une impulsion ayant une énergie d'environ trente joules
et une durée d'environ trois cent femtosecondes. Dans
d'autres modes de réalisation, l'intensité de la première
impulsion laser peut par exemple être comprise entre
quelques Joules et quelques kilojoules, et la durée de
l'impulsion laser peut être comprise entre quelques
dizaines de femtosecondes et quelques dizaines de
picosecondes.
L'impulsion laser de génération 20 peut être
générée 1100 par une première source laser 21 de forte
puissance et se propager selon une direction de propagation
La cible de génération 30 peut être une cible
solide, liquide ou gazeuse, par exemple un film d'aluminium
de 15 micromètres d'épaisseur, comme décrit dans
Ultrafast laser-driven microlens to focus and energy-
select mega-electron volt protons de T. Toncian et al.
(SCIENCE, vol. 312, 21 avril 2006) et les références citées
dans cet article.
Elle peut s'étendre substantiellement selon un plan
d'extension YTiZn.
Une interaction 1200 entre l'impulsion de
génération 20 et la cible de génération 30 peut être
obtenue en focalisant au moins partiellement ladite
impulsion sur ladite cible.
Ainsi, l'impulsion laser de génération 20 est
focalisée, au moyen de dispositifs de focalisation optique,
sur une face avant 31 de la cible de génération 30 au
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niveau d'une tache focale 32 de dimensions réduites, par
exemple d'environ 5 micromètres de largeur à la moitié de
l'intensité maximale ( FWHM ).
Cette impulsion laser 20 crée un plasma 34 au
niveau de la face avant 31 de la cible de génération 30 en
ionisant les atomes de la cible 30 situés au niveau de la
tache focale 32.
L'impulsion laser 20 chauffe la cible de génération
30 et communique aux électrons de ladite cible 30 une
énergie thermique importante qui peut amener une partie 35
desdits électrons à traverser la cible pour s'en échapper
au niveau de la face arrière 33, ladite face arrière 33
étant une face de la cible de génération 30 opposée par
rapport à la face avant 31 selon une direction d'épaisseur
Xn de la première cible, ladite direction d'épaisseur Xn
étant par exemple sensiblement perpendiculaire au plan
d'extension de la première cible YnZn.
Dans un mode de réalisation, la direction
d'épaisseur Xn de la cible de génération 30 et la
direction de propagation de la première impulsion laser Xn
peuvent être sensiblement colinéaires.
En variante, la direction de propagation Xn du
laser peut être inclinée par rapport à ladite direction
d'épaisseur de la première cible Xn, par exemple de 45 ou
plus.La première impulsion laser 20 génère donc un
déplacement d'électrons 35 dans l'épaisseur de la cible de
génération 30 qui constitue un faisceau d'électrons 35 mis
mouvement sensiblement suivant la direction d'épaisseur Xn
de la cible de génération 30.
En s'étendant hors de la cible au niveau de la face
arrière, ces électrons peuvent engendrer des champs
électriques 36 importants au niveau de ladite face arrière
33 (de l'ordre du tera-volt par mètre).
Ces champs électriques 36 peuvent en particulier
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être suffisamment intenses pour arracher des ions 11 de la
face arrière (par exemple des impuretés piégées sur la
surface opposée) et engendrer 1200 ainsi un faisceau 10 de
particules chargées 11.
L'énergie desdites particules chargées 11 peut par
exemple aller jusqu'à soixante ou cent mégaélectronvolts et
les doses peuvent par exemple être de l'ordre de 10'11 à
1013 particules par impulsion.
Une impulsion d'un tel faisceau 10 peut par exemple
durer moins d'une picoseconde, c'est-à-dire sensiblement la
durée de la première impulsion laser et le courant généré
peut ainsi être de l'ordre de quelques kilo-ampères à
quelques centaines de kilo-ampères.
Le faisceau d'électrons 35 mis mouvement dans
l'épaisseur de la cible de génération 30 par la première
impulsion laser 20 peut être divergent. Le faisceau de
particules 10 chargées créé peut ainsi lui aussi être
divergent.
Ceci nécessite de focaliser ledit faisceau de
particules pour pouvoir l'utiliser dans plusieurs
applications dont celles mentionnées ci-avant.
Ainsi, en référence aux figures 1 à 5, un procédé
de génération d'un faisceau de particules chargées focalisé
de fort courant peut comporter les étapes suivantes.
Une étape a) comprend la génération d'un faisceau
de particules 10, par exemple au moyen des opération
décrites ci-avant.
Une seconde étape b) 2100 peut comprendre
l'émission d'une seconde impulsion laser 40.
Cette seconde impulsion laser 40 peut avoir une
puissance de quelques térawatts, quelques dizaines de
térawatts ou plus.
Cette seconde impulsion laser 40 peut avoir une
durée comprise entre une dizaine de femtosecondes et
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quelques dizaines de picosecondes.
La seconde impulsion laser 40 peut être émise par
une seconde source laser 41, comme illustré sur la figure 1
ou, alternativement, elle peut être émise par la première
source laser 21 de forte puissance comme illustré sur la
figure 3a et par exemple refocalisée au moyen de
dispositifs de focalisation 42 tels par exemple que des
miroirs en contournant la première cible 30.
La seconde étape b) 2100 peut également comprendre
l'augmentation du contraste laser de ladite seconde
impulsion laser 40 tel qu'il va maintenant être décrit plus
en détail.
La seconde impulsion laser 40 comporte usuellement
des pré-impulsions de seconde impulsion laser 40 se
propageant juste avant l'impulsion laser principale de la
seconde impulsion laser 40.
Un dispositif d'augmentation du contraste laser
peut en particulier augmenter le contraste laser de la
seconde impulsion laser 40.
Dans un mode de réalisation de l'invention, un
dispositif d'augmentation du contraste laser est un
dispositif apte à diminuer de façon importante l'intensité
des pré-impulsions de la seconde impulsion laser 40 par
rapport à l'impulsion laser principale de la seconde
impulsion laser 40.
On définit par exemple un rapport entrant comme
étant un rapport entre l'intensité maximale de l'impulsion
laser principale de la seconde impulsion laser 40 et
l'intensité maximale des pré-impulsions de seconde
impulsion laser 40, pour une seconde impulsion laser 40 se
propageant en amont du dispositif d'augmentation du
contraste laser.
On définit par exemple en outre un rapport sortant
comme étant un rapport entre l'intensité maximale de
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l'impulsion laser principale de la seconde impulsion laser
40 et l'intensité maximale des pré-impulsions de seconde
impulsion laser 40 pour une seconde impulsion laser 40 se
propageant en aval du dispositif d'augmentation du
5 contraste laser.
Un dispositif d'augmentation du contraste laser
peut par exemple être tel que le rapport sortant est
environ dix fois supérieur au rapport entrant.
Dans une variante, un dispositif d'augmentation du
10 contraste laser peut par exemple être tel que le rapport
sortant est environ cent fois supérieur au rapport entrant
Le dispositif d'augmentation du contraste laser
peut en particulier être intégré à un dispositif de
focalisation 42 de la façon suivante.
Le dispositif de focalisation 42 peut par exemple
comprendre une lame transparente pour la longueur d'onde du
laser, par exemple une lame de verre transparente.
La seconde impulsion laser 40 peut frapper ledit
dispositif de focalisation 42 avec un angle d'incidence
écarté de la normale.
La seconde impulsion laser 40 peut en outre avoir
une fluence telle que des pré-impulsions de la seconde
impulsion laser 40 soient d'intensité suffisamment faible
pour passer à travers ledit dispositif de focalisation 42,
ou n'être réfléchies que de quelques pourcents d'intensité.
L'intensité de l'impulsion laser principale de la
seconde impulsion laser 40 étant plus forte, l'impulsion
laser principale de la seconde impulsion laser 40, en
particulier un front de montée de ladite l'impulsion laser
principale de la seconde impulsion laser 40, peut
déclencher un plasma sur une surface du dispositif de
focalisation 42.
Ledit plasma sur la surface du dispositif de
focalisation 42 peut en particulier être apte à réfléchir,
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par exemple à réfléchir de cinquante pourcents à quatre-
vingt pourcents d'intensité, l'impulsion laser principale
de la seconde impulsion laser 40 en une seconde impulsion
laser réfléchie.
Par plasma sur une surface du dispositif de
focalisation , on entend ainsi un miroir plasma apte à
réfléchir au moins une portion de l'impulsion laser
principale de la seconde impulsion laser 40.
Ladite seconde impulsion laser réfléchie peut alors
constituer la seconde impulsion laser 40 refocalisée au
moyen de dispositifs de focalisation 42 pour la suite de la
présente description.
Un tel dispositif d'augmentation du contraste
laser, comprenant une lame transparente, peut par exemple
être tel que le rapport sortant est environ dix fois
supérieur au rapport entrant.
Un dispositif d'augmentation du contraste laser,
comprenant une lame transparente munie d'un traitement
antireflet, peut par exemple être tel que le rapport
sortant est environ cent fois supérieur au rapport entrant.
Une troisième étape c) 2200 peut comporter la
génération d'une structure de champ magnétique focalisante
60 dans une seconde cible 50 au moyen d'une interaction de
la seconde impulsion laser 40 avec ladite cible 50.
La seconde cible 50 peut par exemple être une cible
solide. Elle peut être une cible métallique.
La seconde cible 50 peut par exemple comprendre une
partie en or, en aluminium ou en cuivre.
La seconde cible 50 peut par exemple s'étendre
sensiblement selon un plan d'extension YT2ZT2, et comporter
une face avant 51 et une face arrière 53 opposées l'une par
rapport à l'autre selon une direction d'épaisseur XT2
perpendiculaire audit plan d'extension YT2ZT2.
Lesdites faces avant 51 et arrière 53 peuvent être
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séparées par une épaisseur mesurée selon la direction
d'épaisseur Xu et par exemple comprise entre 500
nanomètres et une centaine de micromètre, par exemple d'une
dizaine de micromètres.
Une interaction entre la seconde impulsion 40 et la
seconde cible 50 peut être obtenue en focalisant au moins
partiellement ladite impulsion sur ladite cible.
Ainsi, la seconde impulsion laser 40 peut être
focalisée sur la face avant 51 de la seconde cible en une
tache focale 52 de dimensions réduites, par exemple
d'environ 6 micromètres de largeur à la moitié de
l'intensité maximale ( FWHM ).
Dans un mode de réalisation, la seconde impulsion
laser 40 peut se propager suivant une direction de
propagation Xu, par exemple sensiblement colinéaire à la
direction d'épaisseur horizontale Xn.
En variante, la direction de propagation Xu du
laser peut être inclinée par rapport à ladite direction
d'épaisseur de la seconde cible Xn.
En référence à la figure 4, l'interaction entre la
seconde impulsion laser 40 et la seconde cible 50 créé un
premier déplacement d'électrons 55 selon un mécanisme
similaire au mécanisme décrit ci-avant relativement à
l'interaction entre la première impulsion laser et la
première cible.
Dans un mode de réalisation, la face avant 51 de la
seconde cible 50 peut être sculptée, par exemple par des
motifs en relief, de façon à contrôler ledit premier
déplacement d'électrons 55.
Ce premier déplacement d'électrons 55 peut être
dirigé de la face avant 51 vers la face arrière 53 de la
seconde cible 50 et peut générer des courants de
déplacement dans la seconde cible 50, orientés sensiblement
selon la direction d'épaisseur Xn de la seconde cible, et
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localisés dans le prolongement de la tache focale 52 en
suivant la direction d'épaisseur Xu de la seconde cible 50.
Du fait dudit premier déplacement d'électrons 55,
la densité électronique dans une zone 54 de la seconde
cible 50 située à proximité de la tache focale 52 sur la
face avant 51 de la seconde cible peut être abaissée.
Cet abaissement de la densité électronique peut
engendrer un second déplacement d'électrons 56, cette fois
ci depuis l'ensemble de la seconde cible 50 vers ladite
zone 54 de la seconde cible située à proximité de la tache
focale, de façon à rétablir la neutralité électronique dans
ladite zone 54.
Ce second déplacement d'électrons 56 peut générer
des courants de retour dans la seconde cible.
Ces courants de retour peuvent être orientés
différemment des courants de déplacement.
Les courants de déplacement et les courants de
retour peuvent alors engendrer des champs magnétiques 60
dans la seconde cible 50.
Ces champs magnétiques 60 peuvent constituer une
structure de champs magnétique focalisante 60 qui va
maintenant être décrite.
Les courants de déplacement peuvent être orientés
selon la direction d'épaisseur Xu de la seconde cible 50,
les champs magnétiques 60 peuvent donc être
perpendiculaires à ladite direction d'épaisseur Xu de la
seconde cible 50.
Les courants de retour peuvent être orientés au
moins en partie selon une direction radiale à la direction
d'épaisseur Xu de la seconde cible (c'est-à-dire ayant au
moins une composante non-nulle selon une direction radiale
à la direction d'épaisseur Xn), lesdits champs magnétiques
60 peuvent ainsi comporter au moins une composante non-
nulle selon une direction circonférentielle (ou ortho-
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radiale), perpendiculaire à la direction d'épaisseur Xn de
la seconde cible 50 et à une direction radiale à ladite
direction d'épaisseur Xu.
Les champs magnétiques 60 situés de part et d'autre
d'une direction axiale sensiblement colinéaire à la
direction d'épaisseur Xn de la seconde cible 50 peuvent
ainsi comporter des composantes de sens opposés.
La structure de champs magnétique focalisante 60
formée par lesdits champs magnétiques 60 peut ainsi
présenter une symétrie axiale par rapport à un axe
colinéaire à la direction d'épaisseur Xu de la seconde
cible 50.
Ainsi, la structure de champs magnétique
focalisante 60 formée par les champs magnétiques 60 peut
avoir une géométrie toroïdale ou solénoïdale autour de la
direction d'épaisseur Xn de la seconde cible 50.
Au cours d'une quatrième étape d) 2300, un faisceau
de particules chargées de fort courant 10 tel que celui
décrit ci-avant peut pénétrer au moins partiellement dans
ladite structure de champ magnétique focalisante 60.
Le faisceau de particules 10 peut par exemple se
propager selon une direction de propagation Xp, par exemple
une direction de propagation sensiblement colinéaire avec
la direction d'épaisseur Xu de la seconde cible 50.
La direction de propagation du faisceau de
particules 10 peut par exemple être entendue comme étant la
moyenne vectorielle des directions de propagation des
particules 11 composant le faisceau.
Le faisceau de particules 10 peut être placé de
façon à pénétrer au moins partiellement dans la seconde
cible 50, par exemple au niveau de sa face avant 51, par
exemple au niveau de la tache focale 52 située sur la face
avant 51.
Les particules 11 composant le faisceau 10 étant
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chargées, elles peuvent être déviées par la structure de
champs magnétique focalisante 60.
En particulier, la structure de champ magnétique
focalisante 60 générée par l'interaction entre la seconde
5 impulsion laser 40 et la seconde cible 50 peut ainsi
permettre de focaliser ledit faisceau de particules
chargées 10 en déviant au moins une fraction importante des
particules du faisceau 11.
Lesdites particules 11 peuvent être en particulier
10 déviées en direction de la direction de propagation Xp
dudit faisceau 10. C'est-à-dire que les particules 11
peuvent être déviées selon une direction radiale à la
direction de propagation Xp du faisceau.
Selon le signe de la charge de chacune des
15 particules 11 composant le faisceau de particules 10, la
structure de champ magnétique focalisante 60 peut dévier
ladite particule 11 du faisceau en direction de la
direction de propagation Xp dudit faisceau ou dans la
direction opposée, c'est-à-dire focaliser ou défocaliser
ledit faisceau de particules.
Dans un mode de réalisation alternatif illustré
figure 3b, le faisceau de particule 10 peut être placé de
façon à pénétrer au moins partiellement dans la seconde
cible 50 au niveau de sa face arrière 53 et se propager
dans la seconde cible 50 en direction de la face avant 51.
Dans ce mode de réalisation, la structure de champs
magnétique focalisante 60 est inverse de la structure 60
décrite dans le mode de réalisation des figures 1 et 3a,
c'est-à-dire que les directions des champs magnétiques 60
de la structure sont opposées aux directions des champs
magnétiques 60 de la structure du mode de réalisation
précédent. La déviation de chacune de particules du
faisceau 11 est ainsi inversée par rapport au mode de
réalisation précédent et le faisceau 10 sera défocalisé ou
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WO 2014/064380 PCT/FR2013/052517
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focalisé selon la charge des particules 11 le composant de
façon inverse par rapport au mode de réalisation des
figures 1 et 3a.
La distance de focalisation d'un tel dispositif de
focalisation 100 ou de génération 200 peut être modulée.
Ainsi par exemple, en diminuant l'intensité du
second laser 40, les déplacements d'électrons 55, 56 et
donc les courants générés dans la seconde cible 50 peuvent
être diminués. De cette façon, les champs magnétiques
générés 60 peuvent être diminués et la déviation des
particules 11 du faisceau de particules 10 sera plus
faible.
La focalisation réalisée par le dispositif de
focalisation 100 ou le dispositif de génération 200 peut
ainsi être moins importante et la distance focale plus
élevée.
A l'inverse, en augmentant par exemple l'intensité
du second laser 40, la focalisation réalisée par le
dispositif de focalisation 100 ou le dispositif de
génération 200 peut être augmentée et la distance focale
diminuée.
L'utilisation de matériaux différents pour la
seconde cible 50 permet également d'influencer la
focalisation réalisée par le dispositif de focalisation 100
ou le dispositif de génération 200.
L'homme du métier pourra choisir différents
matériaux permettant de varier l'importance du champ
magnétique généré, en particulier en fonction de la
résistivité dudit matériau et de la dynamique d'ionisation
et de chauffage du matériau tel que décrit par exemple dans
l'article Dynamic Control over Mega-Ampere Electron
Currents in Metals Using Ionization-Driven Resistive
Magnetic Field de Y. Sentoku et al. (Physical Review
Letters, vol. 107, 135005, 2011) et les références citées
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dans cet article.
Un dispositif de focalisation d'un faisceau de
particules chargées de haute intensité 100 ou un dispositif
de génération de faisceau de particules chargées focalisé
de haute intensité 200 selon un mode de réalisation de
l'invention peuvent en outre comporter différents modules
additionnels.
Ainsi, une chambre à vide 70 peut accueillir
lesdits dispositifs 100,200 et en particulier au moins un
laser 40 et une cible 50.
La chambre à vide 70 peut être munie d'une fenêtre
71 permettant audit faisceau de particules chargées 10 de
quitter la chambre à vide.
La chambre à vide 70 peut être munie d'un
collimateur 80 permettant d'arrêter des rayonnements ou des
particules périphériques à la sortie du dispositif 100,200.
La chambre à vide 70 peut être munie d'un module
d'arrêt de radiations, par exemple comprenant un matériau à
numéro atomique élevé tel que du fer, du plomb ou de
l'uranium.
La chambre à vide 70 peut également être munie d'un
module de déviation de faisceau permettant de séparer le
faisceau de particules chargée et des radiations ayant une
direction de propagation proche, par exemple un module de
déviation à base de champs magnétiques.
La chambre à vide 70 peut être mise et maintenue
sous vide au moyen d'une ou de plusieurs pompes à vide 72.
