Particle acceleration with beam driven wakefield

Résumé : Les acc?l?rateurs par onde de sillage plasma produites par faisceaux de particules (PWFA) ou par faisceaux laser (LWFA) appartiennent ? un nouveau type d?acc?l?rateurs de particules particuli?rement prometteur. Ils permettent d?exploiter des champs acc?l?rateurs jusqu?? cent Giga?lectronvolt par m?tre alors que les dispositifs conventionnels se limitent ? cent Mega?lectronvolt par m?tre. Dans le sch?ma d?acc?l?ration par onde de sillage plasma, ou par onde de sillage laser, un faisceau de particules ou une impulsion laser se propage dans un plasma et cr?? une structure acc?l?ratrice dans son sillage : c?est une onde de densit? ?lectronique ? laquelle sont associ?s des champs ?lectromagn?tiques dans le plasma. L?un des principaux r?sultats de cette th?se a ?t? la d?monstration de l?acc?l?ration par onde de sillage plasma d?un paquet distinct de positrons. Dans le sch?ma utilis?, un plasma de Lithium ?tait cr?? dans un four, et une onde plasma ?tait excit?e par un premier paquet de positrons (le drive ou faisceau excitateur) et l??nergie ?tait extraite par un second faisceau (le trailing ou faisceau t?moin). Un champ acc?l?rateur de 1,36 GeV/m a ainsi ?t? obtenu durant l?exp?rience, pour une charge acc?l?r?e typique de 40 pC. Nous montrons ?galement ici la possibilit? d?utiliser diff?rents r?gimes d?acc?l?ration qui semblent tr?s prometteurs. Par ailleurs, l?acc?l?ration de particule par sillage laser permet quant ? elle, en partant d?une impulsion laser femtoseconde de produire un faisceau d??lectron quasi-mono?nerg?tique d??nergie typique de l?ordre de 200 MeV. Nous pr?sentons les r?sultats d?une campagne exp?rimentale d?association de ce sch?ma d?acc?l?ration par sillage laser avec un sch?ma d?acc?l?ration par sillage plasma. Au cours de cette exp?rience un faisceau d??lectrons cr?? par laser est refocalis? lors d?une interaction dans un second plasma. Une ?tude des ph?nom?nes associ?s ? cette plateforme hybride LWFA-PWFA est ?galement pr?sent?e. Enfin, le sch?ma hybride LWFA-PWFA est prometteur pour optimiser l??mission de rayonnement X par les ?lectrons du faisceau de particule cr?e dans l??tage LWFA de la plateforme. Nous pr?sentons dans un dernier temps la premi?re r?alisation exp?rimentale d?un tel sch?ma et ses r?sultats prometteurs.
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Thèse
Plasma Physics [physics.plasm-ph]. Université Paris-Saclay, 2018. English. 〈NNT : 2018SACLX023〉
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Soumis le : lundi 16 avril 2018 - 15:09:07
Dernière modification le : mardi 13 novembre 2018 - 16:44:18

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Antoine Doche. Particle acceleration with beam driven wakefield. Plasma Physics [physics.plasm-ph]. Université Paris-Saclay, 2018. English. 〈NNT : 2018SACLX023〉. 〈tel-01767745〉

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