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055 Laser XUV à Argon 46.9nm



Construction d'un laser XUV à Argon ionisé.

Pour le pompage de ce laser j'utilise un générateur capable de produire une décharge de 50kA à 100kV durant 20ns.

Le tube de décharge est en Alumine fritté Al2O3 de 4.8mm de diamètre intérieur et 9.6mm de diamètre extérieur et 410mm de long.
Le gaz d'Argon se trouve à l'intérieur à une pression de 40 - 80 Pa.

Avant la décharge principale,on pré-ionise la colonne de gaz au moyen d'une décharge de 40A sous 90kV pour produire un plasma homogène et conducteur. Après quelques microsecondes on produit une décharge  de 50kA sous 180kV se qui va ionisé l'argon et produire in pincement de la colonne gazeuse par l'effet Z-pinch produit par le fort courant qui parcourt le plasma. Le diamètre est alors réduit à environ 50-100 microns et la pression à environ 2000 bars et la température à 120 eV !




   








Vue de la tête laser XUV  comprenant la capacité à eau, la sortie du rayonnement XUV à 46.9nm soit 23eV dans un conduit sous vide pour être détecter au moyen d'une cellule CCD sous vide.
Le rayonnement à cette longueur d'onde ionise tous les gaz donc il faut travailler sous vide à 10-6 Torr.








Lors de la décharge le fort courant par collision électronique excite le ion d'Argon (Ar+8 ).
De ce niveau 1s2 2s2 2p5 3p  la transition à lieu sur le niveau 1s2 2s2 2p5 3s avec une émission super-radiante à 46.9nm puis un retour à l'état fondamental .
La phase d'émission à lieu durant le refroidissement du plasma quand celui-ci se trouve en dessous de 30eV.

Pour pompé un gaz permettant d'obtenir une émission à 46.9nm il faut une puissance de pompage de 10TW par cm3!


Par la suite si ce laser fonctionne bien je vais réalisé
la construction d'un laser à rayon X émettant sur la raie Balmer alpha des ions N6+ dont l'émission à lieu à 13,4nm (XUV)

Par contre là la décharge doit être encore 100 x plus énergétique ( 1PW/cm3) pour cela il faudra miniaturisé le laser , le gain étant plus élevé une longueur de décharge de 30mm sera suffisante.
Une configuration multi BLUMLEIN radial avec la cavité au centre, en travaillant avec de l'eau sous une pression statique de 150 bars on peut réalisé des décharge de 1-5ns.
On augmente d'un ordre de grandeur le facteur de mérite  (E2.epsilon1/2).


Le générateur se compose d'une alimentation THT 120kV 5mA DC polarité au choix positif ou négatif (très important avec l'utilisation des capacité à eau).
D'un générateur de Marx de 2 étages utilisant un éclateur E4 pour la pré-ionisation et un éclateur pour la mise en série des condensateurs non inductif de 0.33 uF 100kV MAXWELL. Un éclateur E1 pour la charge rapide (moins d'une microseconde pour de l'eau déionisée de
1MOhm.cm)
La capacité coaxial à eau sert de compression du pulse avec l'éclateur E2 qui sera (pas encore déterminé eau ou SF6) cela dépend des calculs et de la facilité de construction. Cette capacité coaxial à eau aura une capacité de 80nF et est calculée pour 200kV prévu pour d'autre utilisation (canon à électron, mini plasma focus)




 



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