Etudes théorique et expérimentale des plasmas produits par laser en vue de leur application à l'analyse chimique des matériaux en environnement complexe.

• Main Author: Clair, Guillaume
• Language: FRE
• Published: Université de la Méditerranée - Aix-Marseille II 2011
• Subjects: [INFO:INFO_MO] Computer Science/Modeling and Simulation; [INFO:INFO_MO] Informatique/Modélisation et simulation; Interaction laser-matière; plasmas produits par laser; LIBS; LIPS; ablation laser; plasmas; comparaison expériences-modélisation; modélisation; mécanique des fluides; schéma numérique; lois de conservation; formulation lagrangienne
• Online Access: http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00925927; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/92/59/27/PDF/these.pdf

Ce travail présente une étude originale de l'interaction laser-matière en régime nanoseconde à l'aide d'une double approche expériences-modélisation numérique. L'approche expérimentale vise à caractériser les plasmas produits par laser et l'empreinte laissée par le faisceau laser sur la cible. L'approche numérique s'appuie sur un modèle 1D qui permet de décrire le chauffage de la cible par le laser, l'ablation de matière et la formation d'un plasma dans cette matière ablatée due à l'interaction avec le laser. Des comparaisons des résultats obtenus par les deux approches permettent d'évaluer le degré de précision des résultats issus du modèle. Ces comparaisons se limitent aux 100 premières nanosecondes d'expansion du plasma. Nous montrons ainsi que le modèle décrit assez bien l'écrantage du faisceau laser par le plasma, l'expansion du plasma et la propagation de l'onde de choc dans le gaz ambiant. De plus, les valeurs des seuils d'ablation et de formation du plasma sont calculées avec une bonne précision. En revanche, des écarts sont constatés pour la modélisation des processus d'interaction entre le laser et la cible. Le degré de précision du modèle est au final suffisamment bon pour nous permettre d'étudier précisément l'effet du gaz ambiant sur les propriétés et la dynamique du plasma.