Projet ANR-12-JS04-0004 – FENICS : Source Compton Energetique Femtoseconde et Intense
Programme : JCJC - SIMI 4 - Physique des milieux condensés et dilués (JCJC SIMI 4) 2012
Année de financement : 2012
Coordinateur du projet : Monsieur Kim TA PHUOC (Laboratoire d'Optique Appliquée)
Partenaires : Laboratoire d'Optique Appliquée
Montant : 205920.0 euros
Date de début : 2012
Durée : 36 mois
Résumé : Un défi majeur de la recherche sur le rayonnement X est de réussir à produire une source de rayonnement qui combine compacité, haute brillance, durée femtoseconde, accordabilité des X-mous au rayons Gamma, et une taille de source micrométrique. Aucune sources actuelle ne combine ces propriétés. L'émergence d'une telle source satisferait au besoin d'un grand nombre d'applications et pourrait permettre à des laboratoires universitaires d'accéder à un outil puissant pour l'étude de la matière. Par exemple, le rayonnement X femtoseconde, synchronisé avec un laser, permet d'étudier les dynamiques atomiques le plus rapides. Une taille de source micrométrique permet d'atteindre des résolution extrêmes en imagerie. Une haute énergie permet de radiographier des objets opaques pour les sources X standard. Le projet FENICS a pour vocation de développer une source de rayonnement combinant toutes ces propriétés. Le projet s’appuie sur une première démonstration expérimentale réalisée au LOA pendant l’été 2011. Nous avons pu produire, de manière très simple, des faisceaux de rayonnement femtoseconde intenses, émis par une source de quelques microns, jusqu’à des énergies de plusieurs centaines de kiloelectronvolts. Cette nouvelle source est basée sur un schéma très simple de diffusion Thomson arrière dans un accélérateur laser plasma, où des électrons relativistes diffusent les photons d’un laser contre-propagatif pour produire du rayonnement X. L’objectif du projet est d’exploiter le fort potentiel de cette nouvelle source. Nous allons démontrer qu’il est possible de produire, efficacement et simplement, une source intense de rayonnement, accordable des X au gamma, en utilisant des lasers compacts. Nous démontrerons également que cette source est déjà utile pour des applications en imagerie. La source développée va produire du rayonnement dont la brillance est de cinq ordres de grandeur supérieure aux sources basées sur les accélérateurs, et dont la taille de source est 100 fois inférieure. Comparée aux sources plasma les plus récentes, telle que le Betatron, notre nouveau schéma utilise des électrons d’énergie 100 fois plus faible, le rayonnement produit peut atteindre des énergies 100 fois plus élevées, et notre source peut être accordable et monochromatique. Le développent proposé sera donc une avancée majeure et pourrait faire émerger une nouvelle génération de sources de rayonnement X. Le programme de recherche est ambitieux mais réalisable dans la durée du projet. Il repose sur des résultats préliminaires et sur l'expérience de notre équipe, composée exclusivement de jeunes chercheurs et ingénieurs, spécialistes de l’interaction laser plasma en régime relativiste. Nous demandons le soutien de l’ANR car un financement est désormais essentiel pour faire émerger cette thématique de recherche. Nous sommes sur le point de produire la source X-durs basée sur l’interaction laser la plus avancée et cela aura un impact important, en particulier dans le contexte actuel ou de nombreux projets sont financés pour produire des sources de rayonnement X femtoseconde et promouvoir leurs applications.