LIBRA : un consortium pour les faisceaux induits par laser

Le conseil de recherche Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC) a accordé sur quatre ans un financement d’environ 4,6 millions de livres (environ 6,8 millions d’euros) à un consortium d’universités britanniques, intitulé LIBRA pour Laser Induced Beams of Radiation and their Applications. Le projet, dirigé par la Queen’s University de Belfast, propose de développer une nouvelle génération de sources d’ions laser. Les sources sont obtenues en pointant le faisceau d’un puissant laser sur un petit échantillon de métal, de plastique ou un liquide. L’énergie du laser provoque l’émission de faisceaux très énergétiques de rayonnement ionisé (par exemple des faisceaux d’ions, de protons, de neutrons, d’électrons, de rayons X ou gamma).

Principe de création d’un fiasceau induit par laser

Source/crédit : LIBRA (www.libra-bt.co.uk)

Le type de rayonnement émis dépend des dimensions et de la composition des cibles ainsi que de l’énergie et de la fréquence du laser. Les caractéristiques de la cible déterminent également les propriétés spatiales et temporelles uniques des sources, qui sont de très petite taille (de l’ordre du micron) et émettent des impulsions de rayonnement ultra-courtes (d’une durée de l’ordre de la picoseconde). De plus, les chercheurs estiment que, si le matériau cible est très fin (de l’ordre de quelques nanomètres), il est possible de contrôler d’autres propriétés des impulsions, comme leur spectre énergétique par exemple. Cette technologie pourrait alors permettre de développer des sources compactes et flexibles, présentant les propriétés optimales pour l’utilisation dans les domaines industriels ou médicaux.

Les scientifiques britanniques ont choisi de concentrer leurs efforts sur les faisceaux de protons, d’ions et de rayons gamma car ils les considèrent comme les plus prometteurs en terme de bénéfice pour la société. Des applications pourraient alors être envisagées dans les domaines suivants :

• Médecine :
   traitement du cancer par faisceaux d’ions ou de protons (protonthérapie), à un coût inférieur au coût actuel et avec une nécessité moindre de blindage contre les rayonnements ;
   études radiobiologiques utilisant des rayonnements simultanés multiples pour simuler les effets des rayons cosmiques au cours des voyages aériens et spatiaux.
• Industrie :
   radiographie « éclair » in situ par exemple pour détecter des défauts dans des composants en mouvement rapide comme les pales de turbines ;
   test de tenue des satellites aux rayonnements ;
   diagnostics en ingénierie ;
   contrôle de la fabrication et de la qualité des semiconducteurs.
• Science : possibilités de production à usages multiples de faisceaux intenses et synchronisés à partir d’une source compacte et robuste, permettant ainsi de mener des expériences nécessitant plusieurs types de rayonnement (cas de la spectroscopie pompe-sonde par exemple). Une source de ce type pourrait permettre de réaliser des expériences actuellement effectuées sur les synchrotrons.
• Sécurité :
   détection rapide de matériaux ou explosifs dissimulés en utilisant la tomographie 3D à rayons gamma ;
   techniques d’activation pour l’analyse chimique rapide.

[(Les membres du consortium LIBRA

• Queen’s Mary University de Belfast, Ecole de physique et de mathématiques ;
• Science and Technology Facilities Council (SFTC), Central Microstructure Facility ;
• Central Laser Facility (STFC) ;
• Université de Birmingham, Département de cancérologie ;
• Imperial College London, Département de physique ;
• Université du Surrey, Surrey Ion Beam Centre, Institut de technologie avancée ;
• Université de Strathclyde, Département de physique ;
• Université de Southampton, Département d’électronique et d’informatique ;
• Université de Paisley, Département de physique ;
• National Physical Laboratory (NPL), Département de dosimétrie de rayonnement.)]

Sources : Université du Surrey ; EPSRC ; LIBRA

Auteur : D^r Anne Prost