Compréhension des limitations et amélioration des performances des tubes à balayage de fente
Contexte :
Le Laser MégaJoule (LMJ) est une installation expérimentale exceptionnelle, construite sur le CESTA, centre CEA de Bordeaux, permettant de réaliser des expériences de fusion par confinement inertiel à l’aide de faisceaux laser focalisés sur une cible millimétrique disposée au centre d’une vaste chambre d’expérience. L’objectif est d’acquérir des données expérimentales permettant la validation de modèles numériques.
Un ensemble de systèmes de mesure ou Diagnostics permet de réaliser des images spécifiques de l’implosion dans le domaine des rayonnements X ou visible-proche UV grâce à une caméra ultra-rapide dont le coeur est un tube électronique dit tube à balayage de fente. Le fonctionnement de ce tube repose sur une conversion des photons incidents (X ou visibles) en électrons par une photocathode. Ces électrons sont accélérés et focalisés vers un écran luminophore dont l’image est enregistrée par une caméra CCD.
Les performances requises pour les nouveaux diagnostics nécessitent de concevoir une nouvelle génération de tubes avec des résolutions et une dynamique très améliorées
Objectif de la thèse :
Le principal but de la thèse sera d’augmenter la dynamique de mesure des tubes à balayage de fente, en améliorant la compréhension de l’impact de chaque étage du tube sur la défocalisation électronique par effet de charge d’espace. Le(a) doctorant(e) devra mener en parallèle une approche expérimentale, en mettant en évidence ces effets de défocalisations, soit sur des tubes complets, soit sur des systèmes plus simples (type diode), et une approche par simulation numérique à l’aide du code de calcul CST Particle Studio® (simulation en dynamique des trajets de faisceaux d’électrons à travers des optiques électroniques), qui lui permettra de modéliser les objets qu’il(elle) caractérisera expérimentalement.
Déroulement de la thèse :
Le travail de thèse débutera par l’appropriation des concepts de base :
- • Fonctionnement d’un tube à balayage de fente (photocathode, optiques électroniques, écran luminophore).
• Procédures et équipements permettant de le caractériser (lasers impulsionnels, générateurs de rampe haute tension, acquisition des images via la caméra CCD et traitements numériques associés).
• Recherche bibliographique approfondie sur les optiques électroniques et leurs facteurs limitants.
• Prise en main du code de simulation de tubes électroniques CST Particle Studio®.
Dans un premier temps, le(a) doctorant(e) devra mettre en place une expérience de base visant à mettre en évidence ces effets de charge d’espace et la simuler.
Par la suite, il serait judicieux d’étudier les effets de cette charge d’espace sur des systèmes plus simples, de type diode à focalisation de proximité.
A l’issue de ces expériences et de ces simulations, le(a) doctorant(e) aura apporté une contribution majeure à la compréhension des phénomènes physiques à l’origine des limitations induites par la charge d’espace et sera de ce fait en capacité de proposer et de réaliser une évolution vers une deuxième génération de structures de tube à balayage de fente avec une meilleure dynamique.
DIRECTEUR DE THESE
João Jorge SANTOS
joao.santos@u-bordeaux.fr
ECOLE DOCTORALE
ED 209
Sciences Physiques et de l’Ingénieur
351 cours de la liberation
CS 10004
33405 Talence Cedex
ENCADRANT
Stéphanie CHAMPEAUX
stephanie.Champeaux@cea.fr
CENTRE
DAM – Île-de-France
Bruyères-le-Châtel
91297 Arpajon
Tél. : 01-69-26-40-00