Etude expérimentale et théorique de la structure électronique de l'aluminium en conditions extrêmes par spectroscopie d'absorption X - PASTEL - Thèses en ligne de ParisTech Access content directly
Theses Year : 2013

Experimental and theoretical study of electronic structure of Aluminum in extreme conditions with X-ray absorption spectroscopy

Etude expérimentale et théorique de la structure électronique de l'aluminium en conditions extrêmes par spectroscopie d'absorption X

Abstract

Matter in extreme conditions belongs to Warm Dense Matter regime which lays between dense plasma regime and condensed matter. This regime is still not well known, indeed it is very complex to generate such plasma in the laboratory to get experimental data and validate models. The goal of this thesis is to study electronic structure of aluminum in extreme conditions with X-ray absorption spectroscopy. Experimentally aluminum has reached high densities and high temperatures, up to now unexplored. An X-ray source has also been generated to probe highly compressed aluminum. Two spectrometers have recorded aluminum absorption spectra and aluminum density and temperature conditions have been deduced thanks to optical diagnostics. Experimental spectra have been compared to ab initio spectra, calculated in the same conditions. The theoretical goal was to validate the calculation method in high densities and high temperatures regime with the study of K-edge absorption modifications. We also used absorption spectra to study the metal-non metal transition which takes place at low density (density < solid density). This transition could be study with electronic structure modifications of the system.
La matière en conditions extrêmes appartient au régime de la Warm Dense Matter qui se situe à la frontière entre le régime plasma dense et le régime de la matière condensée. Son comportement est encore mal connu et mal décrit. En effet, sa description théorique est très complexe et il est difficile de générer cet état de matière en laboratoire pour obtenir des données expérimentales pouvant valider les modèles. Ce travail de thèse a pour objectif d'étudier la structure électronique de l'aluminium en conditions extrêmes par le diagnostic de la spectroscopie d'absorption X. Expérimentalement l'aluminium a été porté dans des conditions de fortes densités et fortes températures jusque-là inexplorées. Par ailleurs, une source X capable de sonder l'aluminium sous choc a été générée. Deux spectromètres X ont permis l'acquisition des spectres d'absorption de l'aluminium dans ces conditions et des diagnostics optiques ont permis de déduire les conditions de densité et de température de l'aluminium de façon indépendante. En parallèle, des calculs ab initio ont été réalisés pour obtenir des spectres d'absorption dans les mêmes conditions afin de les comparer aux spectres expérimentaux. Du point de vue théorique, l'objectif était de valider les méthodes de calcul des spectres d'absorption X dans ce régime de fortes densités et fortes températures en analysant les modifications du flanc d'absorption. Le diagnostic de l'absorption X a également été utilisé pour étudier le phénomène physique de la transition métal-non métal qui a lieu à basse densité (densité < densité du solide). Cette transition peut alors être étudiée par les changements de la structure électronique du système étudié.
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Dates and versions

pastel-00904122 , version 1 (13-11-2013)

Identifiers

  • HAL Id : pastel-00904122 , version 1

Cite

Floriane Festa. Etude expérimentale et théorique de la structure électronique de l'aluminium en conditions extrêmes par spectroscopie d'absorption X. Physique des plasmas [physics.plasm-ph]. Ecole Polytechnique X, 2013. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨pastel-00904122⟩
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