Imagerie ultrarapide à l'échelle nanométrique par diffraction XUV cohérente

• Main Author: Ge, Xunyou
• Language: English
• Published: Université Paris Sud - Paris XI 2012
• Subjects: [PHYS:COND:CM_GEN] Physics/Condensed Matter/Other; [PHYS:COND:CM_GEN] Physique/Matière Condensée/Autre; Diffraction cohérente; Imagerie sans lentille; Génération d'harmoniques d'ordre élevé; Source UV-X; Filtrage modal; Holographie par transformée de Fourier; Références holographiques étendues; Rapport signal sur bruit; Diffusion élastique résonante; Sonde simple tir; Spectroscopie ultrarapide; Nano-magnétisme
• Online Access: http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00828058; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/82/80/58/PDF/VD2_GE_XUNYOU_11122012.pdf; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/82/80/58/ANNEX/VD2_GE_XUNYOU_11122012_annexe.pdf

Imager des objets non-périodiques à une échelle nanométrique et à une échelle femto seconde est un vrai challenge à notre époque. Les techniques d'imagerie " sans lentille " sont des moyens puissants pour répondre à ce besoin. En utilisant des sources ultrarapide (~fs) et cohérente (ex. laser à électron libre ou harmoniques d'ordres élevés), ces techniques nous permettent de reconstruire des objets à partir de leur figure de diffraction, remplaçant les optiques conventionnelles du système d'imagerie par un algorithme informatique. Dans ce travail de thèse, je présent des expériences d'imageries en utilisant un rayonnement extrême-UV (15~40 nm) produit par la génération d'harmoniques d'ordre élevé d'un laser infrarouge puissant. Ce manuscrit est constitué d'une introduction, un chapitre de background théorique, trois chapitres de travail de thèse et une conclusion générale avec perspectives. La première partie du travail de thèse porte sur les développements et caractérisations de la ligne de lumière avec l'objectif de générer maximum de photons harmoniques cohérents avec un front d'onde plat. La deuxième partie est consacrée aux expériences et analyses de trois techniques d'imageries " sans lentille " : Imagerie par diffraction cohérente (CDI), Holographie par la transformée de Fourier (FTH) et Holographie avec références étendues (HERALDO). Ces derniers nous permettent de reconstruire des objets avec une résolution spatiale de 78 nm dans le cas de CDI et de 112 nm dans le cas de HERALDO, tous les deux avec une résolution temporaire de 20 fs. La troisième partie est une première application physique de l'imagerie sur la ligne harmonique. Il s'agit des études statiques et dynamiques de nano-domaines magnétique avec une résolution spatiale sub-100 nm à l'échelle femto seconde. Perspective des techniques d'imagerie 3D et développement potentiel de la ligne d'harmoniques sont présentés à la fin.