Imagerie acoustique de la propagation d’un choc dans un métallique
Résumé
Nous présentons une méthode pour imager la propagation d'une onde de choc dans une couche métallique épaisse et opaque. [1] L'onde de choc est générée par une source laser impulsionnelle de puissance (>GW/cm², ~10 ns) focalisée en surface d’une cible métallique (épaisseur ~ 10 mm). Suite à un tel chargement laser, la surface de la cible est sublimée en un plasma dense qui, en se détendant, induit la propagation d’un choc dans le volume du matériau, d’intensité crête quelques GPa ou centaines de m/s en vitesse. Les applications du choc laser vont de l'ingénierie [2] à la caractérisation des diagrammes de phase aux hautes pressions et températures. [3] Cette dernière application a été l'une des principales motivations au développement des lasers à électrons libres (X-FEL), pour des applications d’astrophysique. La détection X est essentiellement liée à une variation locale de densité générée par le choc. Ici, une onde sonde plane ultrasonore (15 MHz), contra-propagative par rapport au choc, est émise par une barrette linéaire multi-éléments (x128). Cette onde est pour partie diffractée par la variation d’impédance acoustique engendrée par le choc. Cette diffraction est détectée par la même sonde multi-éléments. Un délai d’émission entre le choc et l’onde sonde permet d’imager la propagation du choc dans l’ensemble du volume de l’échantillon. Une détection résolue en temps et en espace, et permettant d’imager la propagation du choc dans le cœur de la structure, est ainsi obtenue. Des éléments théoriques, proposés par Burgers et Brillouin au milieu du 20ème siècle, et complétés par nos propres études théoriques et numériques, permettent une première interprétation des résultats expérimentaux. [1] Ducousso et al., Phys. Rev. Applied, 15 (2021) [2] Ducousso et al., Appl. Phys. Lett., 112 (2018). [3] Denoeud et al., PNAS, 113 (2016).