CA2888713C - Procede et dispositif de generation d'un faisceau de particules chargees focalise de fort courant - Google Patents

Abstract

Procédé de génération d'un faisceau de particules chargées focalisé comportant au moins les étapes de a) générer un faisceau de particules chargées (10); b) émettre une impulsion laser (40); c) générer une structure de champ magnétique focalisante dans une cible (50) 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 champ magnétique focalisante.

Description

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 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 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 :

3 - 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 ;

4 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 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

6 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

7 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

8 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

9 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 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,

11 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

12 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

13 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-

14 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 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

16 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

17 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.

Claims (9)

REVENDICATIONS

1. Un procédé de génération d'un faisceau de particules chargées focalisé comportant 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.

2. Le procédé selon la revendication 1, dans lequel la seconde impulsion laser possède une puissance sensiblement comprise entre un térawatt et une centaine de térawatts.

3. Le procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la seconde impulsion laser possède une durée sensiblement comprise entre une dizaine de femtosecondes et une dizaine de picosecondes.

4. Le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel au cours de l'étape c), la seconde impulsion laser est focalisée sur la cible au niveau d'une tache focale et dans lequel, au cours de l'étape d), le faisceau de particules chargées traverse au moins partiellement ladite tâche focale.

5. Le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la seconde cible est faite au moins en partie d'un métal.

6. Le procédé selon la revendication 5, dans lequel la seconde impulsion cible est faite au moins en partie d'un métal choisi dans une liste comprenant l'or, le cuivre et l'aluminium.

7. Le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la seconde cible s'étend sensiblement selon un plan d'extension (Y T2, Z T2) entre une face avant et une face arrière, lesdites faces étant opposées l'une à l'autre suivant une direction d'épaisseur (X T2) perpendiculaire au plan d'extension et séparées par une épaisseur mesurée selon ladite direction d'épaisseur, et dans lequel, au cours de l'étape d), ledit faisceau traverse la seconde cible sensiblement selon ladite direction d'épaisseur.

8. Le procédé selon la revendication 6 ou 7, dans lequel l'épaisseur de la seconde cible est sensiblement comprise entre 500 nanomètres et une centaine de micromètres.

9. Un dispositif de génération d'un faisceau de particules chargées focalisé comportant:

des moyens de générer un faisceau de particules chargées , les moyens de générer un faisceau de particules chargées comportant 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.