Je te décris pas à pas ce qui se passe quand 5 TW – 1 ps frappent cet objet précis.

Données du tir (ordre de grandeur)

• Puissance crête : 5 TW

• Durée : 1 ps

• Énergie totale :

  E=P×t=5×1012×10−12=5 JE = P \times t = 5\times10^{12} \times 10^{-12} = \mathbf{5\ J}E=P×t=5×1012×10−12=5 J

• Focalisation typique accidentelle :
  spot ~ 10–50 µm (parfois pire…)

👉 On est bien au-delà :

• seuil d’ablation

• seuil plasma

• seuil de fusion

• seuil de choc thermique

Principe fondamental du beam catcher

Il ne cherche PAS à absorber l’énergie.
Il cherche à la rendre inoffensive le plus vite possible.

C’est une différence clé.

Séquence physique réelle (picoseconde par picoseconde)

⏱️ t = 0 → 50 fs

Interaction électrons libres

• Le champ optique est colossal

• Ionisation multiphotonique immédiate

• Les électrons deviennent quasi libres

• Le métal cesse d’être un solide optique

➡️ Le matériau devient plasma dense avant tout échauffement macroscopique.

⏱️ t = 50 fs → 500 fs

Formation d’un plasma opaque

• La surface cuivre / pointe émet un plasma

• Densité électronique > densité critique

• Le plasma devient réfléchissant / diffusant

👉 Le reste de l’impulsion ne pénètre plus.

C’est le point clé :

le beam catcher se protège lui-même en devenant opaque.

⏱️ t ≈ 1 ps (fin de l’impulsion)

• L’énergie n’a pénétré que sur :

  • quelques dizaines de nm

• Le volume affecté est microscopique

• Aucune conduction thermique possible (temps trop court)

➡️ Pas de propagation de dégâts.

Pourquoi la géométrie est cruciale

🔺 Pointe centrale

• Champ renforcé localement

• Plasma initié au centre, pas sur les parois

• Pas de réflexion spéculaire dangereuse

• Diffusion conique vers l’intérieur du tube

🟫 Tube cuivre épais

• Grande masse thermique

• Très haute conductivité

• Supporte l’onde de choc locale

• Évite toute sortie arrière

⚫ Support isolant

• Aucun arc

• Pas de chemin parasite

• Mécaniquement stable après choc

• Ce qu’il FAIT réellement au faisceau

Il combine 4 mécanismes simultanés :

1️⃣ Plasma shielding
→ le faisceau s’éteint sur son propre plasma

2️⃣ Diffusion angulaire
→ l’énergie est répartie dans le volume interne

3️⃣ Ablation sacrificielle localisée
→ quelques µg de matière disparaissent, pas plus

4️⃣ Pas de réflexion cohérente
→ aucune rétro-propagation destructrice

Pourquoi il peut “arrêter” 5 TW

Parce que :

• 5 J, ce n’est PAS énorme en énergie

• 1 ps, c’est trop court pour détruire un volume

• Le plasma se forme avant que le matériau ne souffre

👉 On détruit la surface, pas l’objet.

Après le tir : que reste-t-il ?

• Une micro-cratérisation interne

• Un dépôt de suie/plasma condensé

• L’optique en amont est sauvée

• Le beam catcher reste fonctionnel (souvent plusieurs tirs)

C’est exactement ce qu’on lui demande.

Un beam catcher arrête un faisceau TW non pas en l’absorbant, mais en le forçant à s’auto-éteindre dans un plasma qu’il génère lui-même.

Très belle pièce. Et très bon œil 👀🔥