OPTICAL PROBING OF LASER GENERATED SHOCK LOADED SAMPLES

Résumé
Afin de dépasser les limitations du tir isolé dans les procédés classiques de générations de chocs tels que les fusils à gaz ou les détonations explosives, nous avons étudié les propriétés des ondes de compression créées par laser dans le but d'examiner la possibilité de sonder simultanément l'état moléculaire de la matière en utilisant un second faisceau laser. Deux procédés de chocs par laser sont décrits ici : (1) création d'ondes de compression au moyen de plasmas confinés produits par laser, et (2) création d'ondes de compression en utilisant des feuilles laminées accélérées par laser. Nos progrès expérimentaux réalisés à ce jour, nous encouragent à penser qu'une telle approche est grandement prometteuse pour les études chimiques et physiques des chocs en phase condensée. Les propriétés fluorescentes de plusieurs molécules telles que longueurs d'onde et temps d'émission, sont affectées par la pression locale, la température, la viscosité, la symétrie cristalline et la nature chimique des molécules avoisinantes. Plusieurs expériences ont été effectuées pour étudier la fluorescence provoquée par l'addition de traces de colorants à des liquides chargés par choc. Pour chaque type de colorant ou de solvant choisi pour notre étude, des estimations corrélatives de pression de choc de température ou de viscosité pourraient être relevées. Outre la mesure des paramètres d'état, il est important d'identifier ce qui se passe au niveau moléculaire. Dans cet article, on passe rapidement en revue les spectroscopies par laser disponibles adaptées à l'identification des espèces en temps réel (fluorescence, absorption, processus Raman spontanés et cohérents). On les met en compétition en fonction de leurs avantages et inconvénients respectifs.

Abstract
In an effort to bypass the single shot limitations of conventional shock generation schemes such as gas guns or explosive detonation, we have been studying the properties of laser-driven compressional waves to assess the feasibility of simultaneously probing the molecular state of matter using a second laser beam. Two laser-driven shock schemes will be described : (1) generation of compressional waves by confined laser created plasmas and (2) by laser-accelerated flyer plates. Our experimental progress to date encourages us to believe that this approach has considerable promise in condensed phase shock chemistry and physics studies. The fluorescence properties of many molecules, such as wavelength and emission time are affected by such quantities as local pressure, temperature, viscosity, crystal symmetry, and the chemical nature of nearby molecules. Several experiments have been performed to study the fluorescence from trace quantities of dyes added to shock loaded liquids. Depending on the dye and solvent chosen for study, estimates of the shock pressure, temperature or viscosity could be obtained. Besides measuring state parameters, it is important to identify events occurring at the molecular level. In this paper, a brief survey of available laser spectroscopies, suitable for use in real time species identification, will be presented (fluorescence, absorption, spontaneous and coherent Raman processes). These will be contrasted as to their advantages and disadvantages.