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Université de Bordeaux I

1. Leguay, Pierre-Marie. Dynamique structurelle ultra-rapide lors de la transition solide-plasma dense et tiède produite par laser : Ultrafast structural dynamics during the laser-driven solid-warm dense plasma transition.

Degree: Docteur es, Astrophysique, plasma, nucléaire, 2013, Université de Bordeaux I

La matière dense et tiède (WDM pour Warm Dense Matter) est caractérisée par des températures proches de celle de Fermi et des densités proches du solide. Cette thèse présente des études expérimentales de la WDM éventuellement hors équilibre électron-ion, à l'aide de la spectroscopie d'absorption X près des seuils (XANES) résolue en temps. Nous avons développé un dispositif expérimental de XANES résolu en temps, basé sur un spectromètre à deux cristaux de Bragg, qui permet d'obtenir d'une part le signal émis par la source X utilisée, et d'autre part le signal transmis à travers un échantillon fin d'aluminium. La comparaison de ces deux grandeurs permet de mesurer l'absorption absolue de l'échantillon. L'échantillon est excité par un faisceau laser ultra-bref afin d'atteindre les conditions thermodynamiques attendues.Le dépôt laser étant réalisé sur les électrons de l'échantillon, les ions restent froids pendant l'interaction. L'équilibration thermique qui suit a une durée attendue de l'ordre de quelques picosecondes. Lors d'une première expérience, nous avons étudié la dynamique des transitions de phase subies par une feuille d'aluminium de 100 nm d'épaisseur, chauffée par un laser de 120 fs, avec un flux relativement élevé (6 J/cm²). La transition solide-liquide a lieu sur une échelle de temps plus faible que la résolution (environ 3 ps). La transition liquide-vapeur atomique a lieu après une vingtaine de picosecondes, en accord avec des simulations hydrodynamiques. Afin d'observer plus précisément la transition solide-liquide, nous avons réalisé une seconde expérience avec des flux plus faibles (< 1J/cm²). La feuille d'aluminium reste dans un état localement structuré aux temps longs. L'observation de la diminution progressive des modulations XANES, correspondant à une perte partielle d'ordre local, permet de déterminer la dynamique de l'augmentation de la température ionique. La comparaison des résultats expérimentaux avec des simulations hydrodynamiques, et de dynamique moléculaire quantique, a montré que le XANES est un diagnostic pertinent de la température ionique pendant et au delà de la fusion, permettant de suivre l'équilibration thermique électrons-ions. Nous avons constaté un temps caractéristique de l'équilibration significativement plus long qu'attendu, ce qui questionne la détermination du taux de collisions électrons-ions dans le régime dense et tiède. Ce même diagnostic a été exploité lors de deux expériences où nous avons étudié la silice comprimée par un choc laser jusqu'à des densités atteignant plus de deux fois celle du solide. Nous avons ainsi pu suivre l'évolution des structures électronique et ionique de la silice. Pour obtenir une meilleure résolution temporelle, nous avons réalisé deux autres expériences en utilisant une source X bêtatron et un laser X à électrons libres. La faisabilité d'expériences de XANES avec des résolutions femtosecondes a ainsi été démontrée.

Warm Dense Matter (WDM) is characterized by temperatures near the Fermi one and densities close to the solid. Experimental…

Advisors/Committee Members: Dorchies, Fabien (thesis director), Jouin, Hervé (thesis director).

Subjects/Keywords: Interaction laser femtoseconde-matière; Matière dense et tiède; Transitions de phase ultra-rapide; Diagnostic X résolu en temps; XANES résolu en temps; Physique hors équilibre; Équilibration électron-ion; Femtosecond laser matter interaction; Warm dense matter; Ultrafast phase transition; Time-resolved X-ray diagnostic; Time-resolved XANES; Out of equilibrium physics; Electron-ion equilibration

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APA (6th Edition):

Leguay, P. (2013). Dynamique structurelle ultra-rapide lors de la transition solide-plasma dense et tiède produite par laser : Ultrafast structural dynamics during the laser-driven solid-warm dense plasma transition. (Doctoral Dissertation). Université de Bordeaux I. Retrieved from http://www.theses.fr/2013BOR15249

Chicago Manual of Style (16th Edition):

Leguay, Pierre-Marie. “Dynamique structurelle ultra-rapide lors de la transition solide-plasma dense et tiède produite par laser : Ultrafast structural dynamics during the laser-driven solid-warm dense plasma transition.” 2013. Doctoral Dissertation, Université de Bordeaux I. Accessed September 18, 2019. http://www.theses.fr/2013BOR15249.

MLA Handbook (7th Edition):

Leguay, Pierre-Marie. “Dynamique structurelle ultra-rapide lors de la transition solide-plasma dense et tiède produite par laser : Ultrafast structural dynamics during the laser-driven solid-warm dense plasma transition.” 2013. Web. 18 Sep 2019.

Vancouver:

Leguay P. Dynamique structurelle ultra-rapide lors de la transition solide-plasma dense et tiède produite par laser : Ultrafast structural dynamics during the laser-driven solid-warm dense plasma transition. [Internet] [Doctoral dissertation]. Université de Bordeaux I; 2013. [cited 2019 Sep 18]. Available from: http://www.theses.fr/2013BOR15249.

Council of Science Editors:

Leguay P. Dynamique structurelle ultra-rapide lors de la transition solide-plasma dense et tiède produite par laser : Ultrafast structural dynamics during the laser-driven solid-warm dense plasma transition. [Doctoral Dissertation]. Université de Bordeaux I; 2013. Available from: http://www.theses.fr/2013BOR15249

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