Les lasers intenses offrent la capacité unique de générer des électrons, des protons ou des neutrons dans une configuration compacte et avec des contraintes de radioprotection réduites. Les mécanismes impliqués diffèrent d’une particule à l’autre, mais tous reposent sur un laser à haute intensité. Lorsqu’il est focalisé sur une cible gazeuse ou solide, l’impulsion laser génère d’abord un plasma, dans lequel les électrons subissent une forte accélération induite par le champ électrique élevé de l’impulsion laser intense. Les électrons accélérés transfèrent ensuite leur énergie à des protons, des neutrons ou des particules alpha.
Génération de protons et de neutrons
Pour la génération de protons, parmi les nombreux procédés utilisés, le plus courant est l’accélération normale de la cible (TNSA). Ce mécanisme utilise une feuille métallique fine de quelques micromètres éclairée par un faisceau intense focalisé, fournissant une émission directionnelle de protons avec une énergie de plusieurs MeV, une durée d’impulsion courte et une petite taille de spot. La compacité et la directivité de la source rendent cette source de protons très intéressante pour cibler sélectivement les tumeurs à des fins thérapeutiques.
Pour la génération de neutrons, le processus repose sur la génération d’électrons rapides ou de protons rapides, suivie d’une réaction nucléaire. Par conséquent, le processus nécessite dans les deux cas un laser à haute intensité conçu pour l’accélération des électrons par accélération laser-wakefield ou l’accélération des protons par accélération par couche normale cible.
Expertise en matière de contraste temporel et d’amplitude
Le processus de génération de protons est très sensible au contraste temporel et à la qualité temporelle, ce qui nécessite des efforts spécifiques pour minimiser les prépulsions et le bruit de fond ASE d’un côté, et la phase spectrale de l’autre.
Amplitude possède plus de 20 ans d’expérience dans la métrologie du contraste grâce à son instrument dédié, le Sequoia, qui a permis à Amplitude d’améliorer le contraste des lasers pétawatts à base de Ti:Sa. Les techniques étaient initialement basées sur des absorbeurs saturables, puis sur XPW dans une architecture CPA double, et plus récemment sur un seeder OPCPA afin de répondre aux exigences de contraste pour une génération de protons efficace et fiable. Cette expertise est bien sûr applicable à toutes les technologies d’amplification, du TiSa à l’ytterbium, au néodyme ou à l’amplification paramétrique (OPCPA).
De plus, Amplitude met en œuvre le façonnage spectral et la correction de phase spectrale pour obtenir la meilleure compression temporelle et la puissance de crête la plus élevée.
