Modélisation dans un code « particle-in-cell » des collisions élastiques électron-atome et électron-ion
Commissariat A Le Energie Atomique
DAM Île-de-France,
il y a 1 mois

Description de l'offre

Résumé : L'objet de ce stage consiste à modéliser dans un code particle-in-cell les collisions Coulombiennes élastiques entre les électrons et les atomes neutres ou partiellement ionisés d’un plasma.

Contexte : Interaction laser-matière ou électrons-matière Projet : Les collisions électron-atome ou électron-ion jouent un rôle important lors de l’interaction d’un faisceau laser ou électronique avec une cible gazeuse ou solide.

Par les déflexions angulaires qu’elles occasionnent, elles contribuent à dissiper en chaleur les courants électroniques incidents ou induits (par une onde laser ou un flux de particules chargées énergétiques).

En particulier, elles déterminent la conductivité électrique d’un milieu dense, et donc l’efficacité du chauffage de celui-

ci sous l’action d’un courant externe. Dans le cas d’une impulsion laser femtoseconde se propageant dans un gaz, elles sont responsables de la dissipation des courants transverses issus de la photo-

ionisation et influent donc sur leur rayonnement, notamment dans la gamme THz activement étudiée dans notre groupe. Les codes cinétiques particle-

in-cell (PIC) constituent les outils les plus efficaces et précis pour la simulation numérique de tels systèmes. Ces codes, d’abord conçus pour résoudre les équations de Vlasov-

Maxwell, ont été progressivement enrichis de modules de physique avancés décrivant, généralement à l’aide d’une technique Monte Carlo, des phénomènes à courte portée (négligés dans l’équation de Vlasov) telles les collisions Coulombiennes survenant au sein de la sphère de Debye ou l’ionisation par impact.

Tel est le cas du code CALDER développé de longue date au CEA / DAM. Le but du stage est de perfectionner le module de collisions Coulombiennes implémenté dans le code CALDER.

Dans sa version actuelle, celui-ci ne modélise que les collisions élastiques entre particules chargées, de surcroît dans l’hypothèse d’un écrantage plasma de type Debye.

L’objectif est de l’adapter à des atomes neutres ou partiellement ionisés, et de tenir compte d’un écrantage mixte de type Thomas-

Fermi-Debye, de manière analogue à un développement récent, dans le même code, sur le rayonnement Bremsstrahlung.

MASTER

Fortran, Python, Matlab, code CALDER

BAC + 5

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