Thèse sur le développement de diagnostics pour les faisceaux d’électrons relativistes accélérés par sillage laser-plasma (h/f)

Le projet de thèse proposé porte sur la conception et la mise au point de diagnostics permettant de caractériser le faisceau d’électrons relativistes issu d’une cellule de gaz, en position et en temps, à chaque tir. La précision requise est de l’ordre du micron pour le positionnement dans la direction transverse à la propagation et de l’ordre de la femtoseconde dans la direction longitudinale. Les diagnostics développés seront testés lors de campagnes d’expériences laser-plasma sur des installations françaises et européennes.
Participer à la conception des diagnostics d’électrons pour les expériences avec des cellules plasma, réaliser les campagnes d’expériences avec des laser intenses (dans la gamme 100TW au PW suivant attribution du temps laser), contribuer à l’optimisation par des méthodes d’intelligence artificielle, analyser les résultats et rédiger les rapports d’avancement, publier les résultats.
Compétence :
Connaissances générales en Physique, optique, électromagnétisme, physique des plasmas
Intérêt pour la physique expérimentale et les développement techniques impliquant de l'optique, des lasers, l'interaction d'ondes avec la matière.
Capacité à programmer en relation avec les développements expérimentaux (analyse de données, contrôle des diagnostics à distance)
Intérêt pour le travail en équipe
capacité à communiquer les analyses et résultats (rapports écrits, présentations orales)
Autonomie et capacité d'organisation, bonne connaissance de l'anglais


Contexte de travail

Les travaux proposés s’insèrent dans le cadre du projet européen PACRI, qui a pour objectif de faire progresser les technologies accélérateur plasma. Cette activité est aussi liée étroitement au projet EuPRAXIA, qui prévoit de construire le premier accélérateur plasma à haute énergie au monde avec une qualité de faisceau industrielle et des zones utilisateurs. Le LPGP est partenaire des projets PACRI et EuPRAXIA et contribute à la definition des concepts d’accélération, et des techniques laser-plasma qui seront utilisées pour réaliser et caractériser les faisceaux d’électrons relativistes.
Le mécanisme du sillage laser-plasma permet d’accélérer les électrons grâce à l’onde engendrée par une impulsion laser ultra-courte, sur laquelle viennent « surfer » les électrons. Cette méthode futuriste présente de nombreux avantages par rapport aux techniques électrostatiques traditionnelles. Les gradients d’accélération sont beaucoup plus élevés, des électrons d’énergies de l’ordre du GeV peuvent donc être atteintes dans des dispositifs de quelques centimètres. Elle fournit des faisceaux d’électrons relativistes intenses et de courte durée, dans des dispositifs compacts. Elle possède de nombreuses applications potentielles notamment en physique des particules et dans le médical.
Cependant, cette technique est encore en développement. Il est notamment important d’arriver à de meilleures stabilités et reproductibilités des caractéristiques du faisceau. L’utilisation du sillage laser-plasma nécessite donc la mise au point de diagnostiques tir à tir non destructifs pour le faisceau.
L’équipe ITFIP, au sein de laquelle est proposée cette thèse, a mis au point une cellule plasma permettant d’obtenir des faisceaux d’électrons de bonne qualité avec des énergies ajustables dans la gamme 100-200 MeV. L’injection de ce faisceau d’électrons dans un deuxième plasma pour atteindre des énergies encore plus élevées est en cours d’étude.


Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.


Contraintes et risques

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