Ce travail s'inscrit dans le cadre du développement des sources XUV impulsionnelles cohérentes, et plus particulièrement des lasers XUV. Alors que la plupart des lasers XUV fonctionnent en régime d'émission spontanée amplifiée, c'est ici une géométrie de type oscillateur-amplificateur inspirée des lasers de puissance qui est étudiée. L'amplificateur, un plasma de krypton ionisé 8 fois par un champ laser intense, est injecté par un rayonnement harmonique d'ordre élevé à la même longueur d'onde. La source ainsi créée est étudiée aussi bien expérimentalement que numériquement, et l'accent est mis sur l'effet de l'amplification du faisceau harmonique par le plasma sur les caractéristiques spatiales du faisceau résultant (profil spatial, cohérence transverse et front d'onde), et ses caractéristiques spectro-temporelles. Il est entre autres démontré que, du fait du filtrage spatial par l'amplificateur, le faisceau possède des qualités optiques dignes du domaine visible (forte cohérence et proche de la limite de diffraction) et que son profil spatial peut être contrôlé entre un profil gaussien et un profil de Bessel. Ce faisceau se compose par ailleurs d'impulsion µJ de durée ps en limite de Fourier. Afin d'augmenter l'intensité de ces impulsions, on se propose également de guider l'impulsion de pompe dans un canal plasma préformé par laser à densité quasi-critique. Le guidage a été démontré et des résultats prometteurs ont ainsi été obtenus en régime non-injecté.

Les décharges capacitives basse pression sont couramment utilisées dans l'industrie des écrans plats pour le dépôt de couches minces sur des substrats de plus en plus grande surface. L'augmentation de la fréquence d'excitation (typiquement de 13.56 MHz à 200 MHz) produit des sources denses avec des ions peu énergétiques conduisant à l'augmentation de la vitesse des procédés. Cependant, les modèles théoriques prévoient de fortes non-uniformités du dépôt de puissance dans la décharge lorsque la longueur d'onde d'excitation est comparable à la taille du réacteur. Nous avons réalisé des mesures d'uniformité du flux d'ions et de l'énergie des ions dans une décharge capacitive carrée grande surface excitée de 13.56 MHz à 81.36 MHz dans l'argon jusqu'à 200 mTorr. A haute fréquence, le flux d'ions est fortement non uniforme à cause de l'effet d'onde stationnaire. L'énergie des ions est uniforme dans les mêmes conditions. L'influence de la pression et du mélange de gaz est aussi investiguée.

L'accélération de protons par laser a connu une expansion exponentielle ces dernières années principalement grâce à une amélioration des lasers de puissance associée à une diminution de la taille et du coût de telles installations. Les applications envisagées de ces faisceaux sont nombreuses, tant dans le domaine médical (proton thérapie, création d'isotopes pour la TEP...) que dans le domaine énergétique (fusion inertielle, allumeur rapide...). L'interaction entre un faisceau laser intense et une cible solide permet de générer différents types de rayonnement ionisant, notamment des électrons, ions, neutrons, rayons X et protons. L'intérêt de ma thèse est de caractériser les faisceaux de protons produits par laser (divergence, energie, spectre, stabilité...) en fonction des différents paramètres laser, afin d'optimiser la conversion de l'énergie laser en protons énergétiques, pour, à plus long terme, une utilisation éventuelle de ce faisceau lors de traitements en proton thérapie. Ceci nous a amené, dans un premier temps, à développer des diagnostics adaptés pour une détection en temps réel du faisceau de protons puis, dans un deuxième temps, à ouvrir une discussion sur les paramètres laser d'intérêt intervenant dans la génération du faisceau de protons. L'énergie maximale des protons atteinte avec des impulsions courtes est de 10 MeV (LOA), en utilisant des impulsions plus longues (et plus d'énergie laser), le record est de 58 MeV (LNL). Ces résultats sont prometteurs et encourageants pour l'avenir, mais encore bien loin de la gamme 70 - 200 MeV nécessaire pour des traitements en proton thérapie.

L'objectif de ce travail est d'étudier les interactions du Vent Solaire (VS) avec Mercure et Mars par le biais de la simulation numérique. Dans le contexte des observations effectuées lors des seules missions ayant exploré l'environnement de Mercure, Mariner 10 et MESSENGER, et de la préparation de la mission Bepi Colombo, nous avons développé un modèle hybride tridimensionnel parallèle de l'interaction du VS avec la magnétosphère de Mercure. Nous avons également étudié la réflexion de particules incidentes sur un choc planétaire courbe, celui de Mars, grâce à un modèle de particules-tests combiné aux résultats de simulations hybrides. Les observations, bien qu'indispensables à l'étude de l'interaction du VS avec un obstacle planétaire, ne sont pas suffisantes et la modélisation numérique est un outil nécessaire. Dans le second chapitre nous présentons les différents modèles de simulation utilisés pour analyser les interactions du VS avec Mercure et Mars. Nous décrivons en particulier la construction de notre modèle hybride de Mercure. Les résultats sur l'environnement Herméen, obtenus à l'aide de modèles antérieurs au notre sont décrits dans la première partie du Chapitre 3. Dans la suite de ce chapitre nous présentons nos résultats sur le champ intrinsèque et le plasma magnétosphérique de Mercure. Dans le Chapitre 4, nous décrivons le modèle hybride et le programme de particules-tests que nous avons utilisés pour étudier la réflexion des protons du VS et des protons planétaires sur l'onde de choc Martienne. Nous montrons par la suite les résultats obtenus. Bien que cette analyse ait été menée sur l'onde de choc de Mars, elle peut être adaptée au cas de Mercure.

Le contrôle de la turbulence dans les tokamaks est essentiel dans le cadre de la production d'énergie en régime stationnaire. Par ailleurs, les systèmes de chauffage produisent des particules énergétiques. Lorsque turbulence et particules énergétiques coexistent, leur interaction doit être prise en compte. Ceci constitue le cadre de ce manuscrit. Nous analysons (1) la génération de particules énergétiques et (2) l'impact de ces particules sur la turbulence. La génération de particules énergétiques est étudiée en quantifiant l'effet des particules énergétiques sur les propriétés des décharges ICRH d'ITER et introduisons la possibilité d'une anisotropie dans l'espace de vitesses, essentielle pour la modélisation de scénarios ICRH. Ceci est fait à travers le couplage d'un code full-wave 3D appelé EVE et d'un module appelé AQL, qui résout l'équation de Fokker-Planck en vitesse parallèle et perpendiculaire. L'effet des particules énergétiques sur la turbulence est mis en évidence à travers le code GYSELA en deux étapes. Dans un premier temps, nous démontrons l'excitation d'une classe de mode de particules énergétiques dans le domaine de la fréquence acoustique (EGAMs). Dans un second temps, les EGAMs sont excités en la présence de turbulence dans des simulations à forçage par le flux. Nous montrons que les EGAMs et la turbulence interagissent d'une manière extrêmement complexe. Notamment, nous montrons que le contrôle de la turbulence à travers un cisaillement oscillant excité par des particules énergétiques n'est pas immédiat. D'une part, la turbulence semblerait se propager en la présence d'EGAMs. D'autre part, le transport turbulent est modulé à la fréquence EGAM.

PEGASES est un nouveau propulseur conçu et développé au LPP. Un propulseur électrique classique éjecte de la matière positive à grande vitesse depuis un plasma électropositif pour générer la poussée. La nouveauté introduite par PEGASES est le fait que la poussée est générée par l'accélération successive d'ions positifs et d'ions négatifs issus d'un plasma ion-ion continu. Le propulseur PEGASES est composé de trois étages: (i) un étage d'ionisation constitué d'une source radiofréquence (rf) pour le couplage inductif d'un plasma électronégatif à partir d'un gaz contenant des halogènes, (ii) un étage de filtrage magnétique des électrons pour obtenir un plasma ion-ion, et (iii) l'étage d'accélération des ions utilisant des grilles polarisées alternativement pour créer un champ électrique dont le sens varie dans le temps. Durant ma thèse, j'ai travaillé essentiellement sur les premier et troisième étages sur deux prototypes de PEGASES. Un plasma ion-ion a été obtenu dans le premier prototype à partir de SF6 grâce à un filtrage magnétique important. Mais des limitations inhérentes et significatives rendent les performances insuffisantes pour le processus d'accélération voulu. Afin d'obtenir une source d'ions électriquement performante, le second prototype utilise une source inductive plane avec une bobine à noyau de ferrite et une boîte d'accord d'impédance comportant un transformateur à faibles pertes. Le couplage capacitif parasite a été réduit en optimisant la boîte d'accord et les progrès sont évalués grâce à la mesure du spectre du potentiel plasma par sonde capacitive. Le plasma est étudié à l'aide de sondes de Langmuir et d'un analyseur de l'énergie des ions (RFEA) dans les deux prototypes. Le potentiel d'un plasma ion-ion peut être contrôlé par une électrode polarisée en contact avec le plasma. L'accélération des ions issus du plasma ion-ion est étudiée dans le cas continu où la polarisation des grilles est fixée puis en imposant une tension créneau d'amplitude comprise entre 0 et ± 350 V avec une fréquence de 1 kHz. Dans le cas alternatif, les ions positifs et les ions négatifs sont accélérés durant les demi-périodes de polarisation positive et négative respectivement. L'énergie respective des deux populations d'ions peut être contrôlée indépendamment, en continu et en alternatif. Avec ces résultats est démontrée la faisabilité du concept PEGASES et l'étude du propulseur peut passer à l'étape de développement et réalisation.

The possibility and feasibility is investigated of including in the modelling of nuclear cluster reactions a unified treatment of the effects both of the non-orthogonalities between transfer channels, and of the antisymmetrisation required by the Pauli Principle. The deuteron - nucleus interaction, the simplest cluster reaction, is considered in detail within the Coupled Channels framework. The Coupled Channels formalism was chosen because it accurately handles inelastic and transfer couplings of arbitary strengths. The fact that transfer channels are orthogonal to each other only asymptotically is taken into account by reallocating the wave function in the internal region, from the deuteron channels to the transfer channels, taking components from the deuteron channels in ways exactly analogous to the way the antisymmetrisation requirements remove blocked deuteron-core components. Thus a unified treatment of the two effects is facilitated. It is found further that when all possible transfer channels are included, along with all Pauli blockings from the core nucleons, then under certain conditions at low energies, the wave function in the deuteron channel is small and oscillatory in the internal region, leaving the deuteron as a cluster to have largely asymptotic significance. In this limit, the exact non-local potential governing the deuteron channel simplifies considerably in one approximation to be replaceable by just several orthogonality conditions, and these are easily modelled in solving the coupled equations for the radial wave functions. This simplified and unified model has the advantage, since the deuteron's internal wave form is significant only asymptotically, of allowing automatically for arbitary deuteron polarisation by the core (though not vice-versa). Furthermore, the asymptotic matching is not at a fixed radius as in R-matrix theory, but is a continuous process that depends on the binding energies of the actual proton & neutron bound states in the residual nucleus.

The possibility and feasibility is investigated of including in the modelling of nuclear cluster reactions a unified treatment of the effects both of the non-orthogonalities between transfer channels, and of the antisymmetrisation required by the Pauli Principle. The deuteron - nucleus interaction, the simplest cluster reaction, is considered in detail within the Coupled Channels framework. The Coupled Channels formalism was chosen because it accurately handles inelastic and transfer couplings of arbitary strengths. The fact that transfer channels are orthogonal to each other only asymptotically is taken into account by reallocating the wave function in the internal region, from the deuteron channels to the transfer channels, taking components from the deuteron channels in ways exactly analogous to the way the antisymmetrisation requirements remove blocked deuteron-core components. Thus a unified treatment of the two effects is facilitated. It is found further that when all possible transfer channels are included, along with all Pauli blockings from the core nucleons, then under certain conditions at low energies, the wave function in the deuteron channel is small and oscillatory in the internal region, leaving the deuteron as a cluster to have largely asymptotic significance. In this limit, the exact non-local potential governing the deuteron channel simplifies considerably in one approximation to be replaceable by just several orthogonality conditions, and these are easily modelled in solving the coupled equations for the radial wave functions. This simplified and unified model has the advantage, since the deuteron's internal wave form is significant only asymptotically, of allowing automatically for arbitary deuteron polarisation by the core (though not vice-versa). Furthermore, the asymptotic matching is not at a fixed radius as in R-matrix theory, but is a continuous process that depends on the binding energies of the actual proton & neutron bound states in the residual nucleus.

The possibility and feasibility is investigated of including in the modelling of nuclear cluster reactions a unified treatment of the effects both of the non-orthogonalities between transfer channels, and of the antisymmetrisation required by the Pauli Principle. The deuteron - nucleus interaction, the simplest cluster reaction, is considered in detail within the Coupled Channels framework. The Coupled Channels formalism was chosen because it accurately handles inelastic and transfer couplings of arbitary strengths. The fact that transfer channels are orthogonal to each other only asymptotically is taken into account by reallocating the wave function in the internal region, from the deuteron channels to the transfer channels, taking components from the deuteron channels in ways exactly analogous to the way the antisymmetrisation requirements remove blocked deuteron-core components. Thus a unified treatment of the two effects is facilitated. It is found further that when all possible transfer channels are included, along with all Pauli blockings from the core nucleons, then under certain conditions at low energies, the wave function in the deuteron channel is small and oscillatory in the internal region, leaving the deuteron as a cluster to have largely asymptotic significance. In this limit, the exact non-local potential governing the deuteron channel simplifies considerably in one approximation to be replaceable by just several orthogonality conditions, and these are easily modelled in solving the coupled equations for the radial wave functions. This simplified and unified model has the advantage, since the deuteron's internal wave form is significant only asymptotically, of allowing automatically for arbitary deuteron polarisation by the core (though not vice-versa). Furthermore, the asymptotic matching is not at a fixed radius as in R-matrix theory, but is a continuous process that depends on the binding energies of the actual proton & neutron bound states in the residual nucleus.

The possibility and feasibility is investigated of including in the modelling of nuclear cluster reactions a unified treatment of the effects both of the non-orthogonalities between transfer channels, and of the antisymmetrisation required by the Pauli Principle. The deuteron - nucleus interaction, the simplest cluster reaction, is considered in detail within the Coupled Channels framework. The Coupled Channels formalism was chosen because it accurately handles inelastic and transfer couplings of arbitary strengths. The fact that transfer channels are orthogonal to each other only asymptotically is taken into account by reallocating the wave function in the internal region, from the deuteron channels to the transfer channels, taking components from the deuteron channels in ways exactly analogous to the way the antisymmetrisation requirements remove blocked deuteron-core components. Thus a unified treatment of the two effects is facilitated. It is found further that when all possible transfer channels are included, along with all Pauli blockings from the core nucleons, then under certain conditions at low energies, the wave function in the deuteron channel is small and oscillatory in the internal region, leaving the deuteron as a cluster to have largely asymptotic significance. In this limit, the exact non-local potential governing the deuteron channel simplifies considerably in one approximation to be replaceable by just several orthogonality conditions, and these are easily modelled in solving the coupled equations for the radial wave functions. This simplified and unified model has the advantage, since the deuteron's internal wave form is significant only asymptotically, of allowing automatically for arbitary deuteron polarisation by the core (though not vice-versa). Furthermore, the asymptotic matching is not at a fixed radius as in R-matrix theory, but is a continuous process that depends on the binding energies of the actual proton & neutron bound states in the residual nucleus.