INTERPRÉTATION ET ANALYSE DE RÉSULTAS EXPÉRIMENTAUX

INTERPRÉTATION ET ANALYSE DE RÉSULTAS EXPÉRIMENTAUX

Le code SCORCG permet l’analyse et l’interprétation de spectres obtenus à l’occa- sion d’expériences de spectroscopie plasma. En détaillant les faisceaux de transition, SCORCG peut non seulement lever les incertitudes sur la présence de certaines struc- tures, mais aussi valider des approches statistiques. À travers plusieurs interprétations d’expériences, nous envisageons différents apports de SCORCG à l’analyse de résultats expérimentaux.

Spectroscopie plasma

Peu accessible en laboratoire, la spectroscopie plasma à l’équilibre thermodynamique local est primordiale dans l’étude des plasmas rencontrés aussi bien en astrophysique qu’en fusion par confinement inertiel.Même si l’élargissement instrumental dépend de l’énergie spectrale, l’effet d’une faible variation de l’élargissement instrumental sur le spectre en transmission est peu dis- cernable. Le considérer uniforme sur la fenêtre du calcul en transmission a des effets négligeables sur l’interprétation du spectre expérimental.suit une loi normale, et la FWHM, qui est égale à environ 2,355 fois l’écart-type, est appelée largeur instrumentale. Pour prendre en compte l’erreur expérimentale, la transmission expérimentale doit être exprimée comme le quotient des deux produits de convolution .

Effet de la non-uniformité spatiale

Dans nos calculs de transmission, nous supposons que le milieu traversé par le rayon- nement est homogène, de température et densité uniformes. La réalité des plasmas de laboratoire, en particulier ceux produits par laser, est qu’il existe une multitude de gra- dients à un instant t dans un plasma qui se détend. Ces gradients sont dus à l’inhomo- généité du chauffage du plasma, qui est inévitable en spectroscopie de transmission. Dans beaucoup d’expériences, le plasma n’est chauffé que d’un côté [54]. L’étude de l’inhomogénéité de la densité est facilitée par le fait que l’opacité κρ(x) dx. Par contre, sur le plan (x, y) perpendiculaire à l’axe de propagation du rayonnement, l’inhomogénéité du plasma se traduit par une profondeur optique dépendante de la position dans le plan, dans la section droite S du faisceau de photons. Soit τ(x, y) dans le cas général. La plupart des cibles dans les expériences de plasmas chauffés par laser sont composées d’une tranche de métal prise en sandwich entre deux tranches de matériau léger dont les zones de raies sont nettement distinctes des zones de raies du métal dont on veut étudier l’opacité. Le profil thermodynamique d’un plasma chauffé par laser peut se résumer à une zone chaude et plus ou moins dense entourée par une zone froide assez dense. Si elle est constituée du même élément que la zone chaude, la densité de la zone froide est supérieure.

Protocoles expérimentaux

Étant donné qu’il est impossible de produire des plasmas chauds homogènes et à l’É. T. L., le but des dispositifs expérimentaux est de tendre le plus près possible de ces conditions idéales. Le procédé général consiste, comme le montre Fig. 9.2, à chauf- fer de manière isochorela nanoseconde –, à l’aide d’un rayonnement pénétrant. L’échantillon est porté à l’état de plasma, et ce plasma subit une expansion hydrodynamique où il se détend et se re- froidit. C’est ce plasma en expansion qui est utilisé pour la mesure de spectroscopie en transmission. Deux types de dispositifs sont utilisés pour les expériences de spectro- scopie.

Le premier type est mis en œuvre dans les machines Z, dont celle de Sandiaest le plus grand représentant. Dans ce type d’installation, un plasma à haute température (>keV) est engendré par une décharge électrique de très forte intensité. L’effet Z-pinch, ou striction magnétique, « pince » le plasma sur l’axe central, ce qui le rend plus conduc- teur, augmente l’intensité du courant et chauffe le plasma jusqu’à des températures de plusieurs keV, voire au-delà. Dans la phase de pincement, un rayonnement X à une tem- pérature de plusieurs centaines d’eV est émis par le plasma de Z-pinch, renforcé par le rayonnement à quelques dizaines d’eV crée par les parois de la cavité chauffées par cette source centrale. C’est l’addition des deux rayonnements qui chauffe l’échantillon et le fait passer à l’état de plasma. Lors de la phase de compression maximale du Z- pinch, ou stagnation, le rayonnement a une température de plusieurs keV et peut alors jouer le rôle de backlighter [56, 102]. Il faut cependant choisir le matériau de manière à éviter que des raies d’émission se trouvent dans la fenêtre spectrale.