Accélération des électrons

Les accélérateurs modernes utilisent des cavités RF pour accélérer les électrons, mais leurs limites techniques nécessitent la construction de plusieurs cavités pour atteindre les énergies électroniques requises. À titre d’exemple, dans les lasers à électrons libres à rayons X durs, la longueur des sections d’accélération peut atteindre plusieurs kilomètres.

Lasers ultra-rapides permettant la LWFA

Les lasers ultra-rapides et intenses ont révolutionné le monde des accélérateurs en ouvrant de nouvelles voies pour l’accélération des électrons, appelées accélération par sillage laser (LWFA). Cette technologie permet d’augmenter le gradient d’accélération de trois ordres de grandeur, ouvrant ainsi la voie à des accélérateurs compacts.
La communauté scientifique travaille activement à exploiter cette capacité unique afin d’intégrer cette brique technologique dans les nouvelles architectures d’accélérateurs.

Les paramètres clés de ce processus d’accélération sont l’énergie de l’impulsion, la durée de l’impulsion, la fréquence de répétition et le contraste temporel.
Amplitude possède une longue expérience dans le développement et la fourniture de lasers intenses basés sur la technologie Ti:Saph, avec une attention particulière portée à la qualité des impulsions afin de garantir une formation optimale du plasma.

De plus, Amplitude améliore continuellement la disponibilité du taux de répétition des lasers Ti:Saph, démontrant récemment 700 TW à 10 Hz, et fournissant des solutions à un taux de répétition de 100 Hz et au-delà.

Enfin, Amplitude augmente continuellement l’énergie et la puissance moyenne de la technologie Ytterbium, ouvrant bientôt la voie à l’accélération d’électrons à un taux de répétition de plusieurs kilohertz.

Electron accelaration lasers for science - Amplitude Laser

Composants et processus clés

Les accélérateurs conventionnels reposent sur des cavités RF, qui nécessitent des kilomètres de structures pour atteindre des énergies électroniques élevées. L’accélération par sillage laser (LWFA) utilise des lasers ultra-rapides et intenses pour obtenir des gradients d’accélération jusqu’à 1 000 fois plus élevés, ce qui permet de concevoir des accélérateurs compacts. Les principaux paramètres du laser sont l’énergie de l’impulsion, la durée de l’impulsion, la fréquence de répétition et le contraste temporel :

  • Lasers Ti:Sapphire : impulsions extrêmement intenses avec une qualité optimisée pour la formation de plasma, récemment démontrées à 700 TW (10 Hz) et évolutives jusqu’à 100 Hz et au-delà.
  • Lasers Ytterbium : énergie et puissance moyenne en augmentation constante, offrant des solutions robustes pour les architectures d’accélérateurs de nouvelle génération.

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