Etude de l'influence des plasmas dans les diodes à électrons pour la radiographie éclair

Content Provider	Semantic Scholar
Author	Plewa, Jérémie-Marie
Copyright Year	2018
Abstract	La radiographie eclair par faisceau X intense est specifique en ce sens qu'elle doit permettre de photographier la matiere soumise a des conditions extremes de densification, de temperature et de vitesse de deplacement. Le succes de ce type de radiographie repose sur la qualite de la source X qui doit necessairement etre penetrante (quelques MeV), intense (plusieurs rads), breve (quelques dizaines de ns) et de petite dimension (quelques mm). L'impulsion X est ainsi generee a partir du rayonnement de freinage emis lors de l'interaction avec une cible en metal d'un faisceau focalise d'electrons de haute energie (MeV) et de haute intensite (kA). Ce procede lie tres fortement les proprietes du faisceau d'electrons a ceux du faisceau X et donc a la qualite de la radiographie. Dans ce contexte, la these porte sur la comprehension de la dynamique du faisceau dans la diode a l'electron (c'est-a-dire juste avant son entree dans la ligne acceleratrice) ainsi que sur la caracterisation du plasma de velours dont sont issus les electrons qui composent le faisceau. Dans un premier temps, la dynamique du faisceau intense d'electrons a ete etudiee a l'aide du code LSP reposant sur la methode " Particle-In-Cell ". Les simulations realisees ont ete comparees avec des mesures effectuees sur l'injecteur d'un accelerateur lineaire a induction, implante au CEA Valduc sur l'installation Epure. Grâce au modele de simulation developpe, une nouvelle diode a electrons mono-impulsion a ete concue, dimensionnee et realisee pendant ce travail de these afin d'augmenter l'intensite du faisceau d'electrons de 2,0 kA a 2,6 kA permettant ainsi d'ameliorer les performances radiographiques de l'installation. Dans un second temps, un modele permettant d'etudier les mecanismes mis en jeu dans la production du faisceau d'electrons au niveau de plasma de cathode a ete developpe. Ce dernier est un modele collisionnel-radiatif (MCR) 0D qui permet de decrire l'evolution de la densite des especes d'un plasma dont la composition est directement liee aux molecules et atomes desorbes par la cathode de velours. Trois differents melanges ont ete etudies impliquant de l'hydrogene, de l'oxygene et du carbone dont les proportions ont ete estimees par des mesures LIBS (spectroscopie de plasma induit par laser). Les coefficients de reactions ont ete calcules a partir des sections efficaces des collisions et des fonctions de distribution en energie des electrons estimees a partir de la solution de l'equation de Boltzmann stationnaire. Le plasma a ete caracterise experimentalement par des mesures de spectroscopie d'emission optique permettant de valider le modele. Ce modele a permis d'etudier l'evolution des densites des especes et de l'energie des electrons en fonction des melanges et de la densite de courant du faisceau. L'identification des mecanismes principaux qui gouvernent l'evolution des especes chargees a permis de reduire considerablement la quantite d'especes et de reactions a prendre en consideration dans le MCR sans affecter la qualite des resultats. Ce travail ouvre les perspectives d'implementation d'un modele de plasma dans des codes de type " PIC - Monte Carlo Collisions " afin d'etudier, notamment, un eventuel fonctionnement multi-impulsions de la diode a electrons qui demeure un enjeu majeur sur les grandes installations de radiographie eclair dans le monde.
File Format	PDF HTM / HTML
Alternate Webpage(s)	http://thesesups.ups-tlse.fr/4071/1/2018TOU30156.pdf
Language	English
Access Restriction	Open
Content Type	Text
Resource Type	Article