ICF靶用微球弹跳的影响因素分析

 通过对微球弹跳模型的建立,对微球弹跳过程进行了受力分析,解释了微球弹跳过程中遇到的微球粘连或“不跳”、弹跳率起伏不定及弹跳幅度高低不同等现象。通过对加载信号方向与大小、微球质量及尺寸大小、微球及反弹盘表面特性、环境湿度等影响微球弹跳效果因素的分析,提出了改善涂层表面粗糙度和弹跳效果的措施,包括根据微球大小调整微球弹跳激励方式、等离子体中和微球表面电荷、反弹盘表面改性减小球盘之间的相互作用力。     

脉冲敲击技术对PI微球表面粗糙度的影响

作为点火靶重要候选靶丸之一, 聚酰亚胺 (PI) 空心微球采用降解芯轴技术结合双单体气相沉积聚合法 (VDP) 制备. 在PI涂层过程中微球碰撞对表面质量影响较大, 为了减小碰撞提高表面质量, 选用筛网盘做样品盘, 激励方式由压电振动模式改为脉冲敲击模式进行对比. 实验数据表明微球运动过程中碰撞是引起表面质量变差的原因, 通过理论分析确认了筛网盘通过减少接触点可以减少微球与微球间、微球与样品盘间的碰撞, 并且将压电振动改为脉冲敲击模式可以减小微球碰撞次数. 脉冲敲击模式与压电振动模式相比, 其可控性、微球弹跳幅度、消除静电等方面均优于压电振动. 对于微球壁厚均匀性而言, 压电振动略好于脉冲敲击, 但相差较小. 单个微球的壁厚最大偏差前者为0.68 μm, 优于后者的0.73 μm; 单个微球壁厚平均值在同一批次内的最大起伏, 前者为0.26 μm, 优于后者0.57 μm. 白光干涉仪数据显示脉冲敲击起到了提高微球表面质量的作用, 其表面粗糙度Rq值由52–93 nm 减小到28–44 nm. 关键词： 脉冲敲击技术 聚酰亚胺靶丸 表面粗糙度 壁厚均匀性     

跳动模式对微球CH涂层表面粗糙度的影响

 采用低压等离子体化学气相沉积方法（LPPCVD）,结合反弹盘系统制备了微球CH涂层,研究了跳动模式对微球CH涂层表面形貌的影响。利用光学显微镜和扫描电镜(SEM)对微球涂层表面形貌进行了分析;利用原子力显微镜（AFM）测定了微球CH涂层表面均方根粗糙度（RMS）并对球形度进行了表征;利用X光照相技术对同心度进行了表征。结果表明：采用间歇跳动模式可有效改善微球CH涂层的表面形貌,降低中高模数的粗糙度。在间歇跳动模式下,减小占空比,可使CH涂层的表面粗糙度得到进一步降低。在占空比为1/4的间歇跳动模式下制备的厚度为30 mm的CH涂层,其表面均方根粗糙度低于30 nm,碳氢-聚苯乙烯（CH-PS）微球的球形度与同心度均优于99%。     

导流型热蒸发沉积制备微球表面聚酰胺酸涂层

 在自行研制的导流型热蒸发沉积装置上开展了微球表面聚酰胺酸（PAA）涂层制备工艺研究。探讨了单体原料处理和改变升温过程对沉积速率的影响。两种单体分别采用两个相互独立的蒸发源加热蒸发,使用两个晶振膜厚测量探头,通过对膜厚探头、样品盘和导流管端头三者的空间位置和对称关系的调整和实验标定,实现了两种单体近似等化学计量比的沉积。采用间歇性压电振动或敲击配合样品盘的旋转作为微球运动的激励方式,在聚-α-甲基苯乙烯（PAMS）微球上制备出均匀的表面质量好的PAA涂层。     

聚-a-甲基苯乙烯微球固化过程中的密度匹配

在采用乳液微封装技术制备聚-a-甲基苯乙烯（PAMS）空心微球的双重乳液固化过程中,为研究油包水（W1/O）复合液滴与外水相（W2）之间的密度匹配度对最终PAMS空心微球球形度的影响,理论研究了不同初始外径和油层厚度的复合液滴在不同固化时刻的平均密度;实验测量了W1/O复合液滴在固化过程中的油相质量分数及复合液滴的平均密度。研究结果表明:双重液滴固化过程的关键阶段为油相质量分数从20%增加至60%的过程。在双重乳液固化的关键阶段,当复合液滴与外水相的密度不匹配度由0.004 95 g/cm3降低至0.000 02 g/cm3时,微球球形偏离度值低于10 m的PAMS微球粒子分数从14.3%提高至93.3%;调节外水相的组分来降低双重乳液与外水相在固化关键阶段的密度不匹配度,可显著提高最终PAMS微球的球形度。     

聚-α-甲基苯乙烯空心微球制备过程中的缺损研究

基于二次乳化技术产生W1/O/W2双重乳液,采用乳液微封装技术制备聚--甲基苯乙烯(PAMS)空心微球,研究了部分工艺参数对PAMS微球缺损形态和比例的影响。实验结果表明:薄壁微球的低强度导致了微球表面缺损。当微球壁厚一定时,有3个因素影响缺损微球比例:W2相中聚乙烯醇质量分数、CaCl2质量分数和O/W2的相比,当它们分别为1.0%,1.5%,0.01时,薄壁(2 m)微球的缺损比例低于40%,球壳内也无气泡存在。     

相移干涉法测量ICF微球内表面粗糙度

 通过分析光线通过微球壳层后各界面的相位分布,讨论了相移干涉法测量微球内表面粗糙度的基本原理,研究了微球上部壳层对内表面粗糙度测量的影响,得到了聚苯乙烯,聚a甲基苯乙烯微球的内表面形貌特征图像,测量数据与原子力显微镜测量数据在同一量级。以微球壳层对超光滑碳化硅及单晶硅片表面形貌的调制作用为研究对象,讨论了微球的外表面粗糙度以及微球壁厚对内表面粗糙度测量结果的影响,确定了相移干涉法测量微球内表面粗糙度的不确定度,实验结果表明：对于表面粗糙度小于30 nm、厚度小于9 mm的微球,测量不确定度小于0.4 nm。     

载气组份对空心玻璃微球炉内成球过程的影响

为实现惯性约束聚变靶用空心玻璃微球的干凝胶法高效制备,从数值模拟和工艺实验两个方面研究了载气组份对干凝胶粒子炉内成球过程及最终空心玻璃微球性能的影响。结果表明:载气组份显著影响粒子/微球与载气之间的热量和质量传递过程,但载气组份对粒子/微球在炉内的下落速度影响很小;提高载气中氦气的体积分数可以显著提高干凝胶粒子在吸热阶段的升温速率,更为迅速有效地完成封装过程,这不仅使得干凝胶粒子发泡成为空心球的比例增大,而且还有利于制备得到大纵横比的空心玻璃微球;但是,在载气中保持适当体积分数的氩气,有利于提高玻璃微球的表面质量和成品率。当载气中氦气的体积分数在50%~80%时,干凝胶粒子的成球率较高,空心玻璃微球的球形度、同心度和表面粗糙度能满足制靶要求。     

精炼温度对空心玻璃微球性能的影响

为实现对惯性约束聚变（ICF）靶用空心玻璃微球（HGM）质量及性能的有效调控,研究了精炼温度对HGM批次产品中A级HGM百分数的影响,实验测试了不同精炼温度条件下HGM批次的平均直径和壁厚、抗张强度、对氘气的保气性能、表面粗糙度及其随时间的变化。测试结果表明:升高精炼温度并不是总有利于提高HGM的质量和性能; 当精炼温度低于1600 ℃时,满足ICF物理实验参数要求的HGM百分数随着精炼温度的增高而增加,但是,当精炼温度高于1600 ℃时,HGM的合格率则随着精炼温度的增高而显著下降; 随着精炼温度的升高,HGM的抗拉强度快速提高,表面粗糙度快速下降; HGM在室温下对氘气的阻气能力快速下降,且在大气中的潮解速率和程度显著降低。     

占空比对微球a-C:H薄膜制备的影响

采用低压等离子体化学气相沉积方法（LPPCVD）,以反式二丁烯（T₂B）和氢气（H₂）为工作气体,利用间歇跳动模式在微球表面制备30 μm厚a-C:H涂层.利用原子力显微镜（AFM）和X射线照相技术对涂层表面形貌及壁厚均匀性进行表征,结果表明：随占空比减小,制备出的微球a-C:H薄膜表面粗糙度呈下降趋势,而壁厚均匀性随占空比的减小变化不明显;当占空比为1/5时,在直径为（280±50） μm 的聚乙烯醇-聚苯乙烯（PVA-PS）双层球表面制备出30 μm厚的a-C:H涂层,表面均方根粗糙度（RMS）低于30 nm;占空比为1/7时,不能维持微球的稳定跳动. 关键词： 微球 a-C:H薄膜 粗糙度 壁厚均匀性     

Real time monitoring of coating status for microsphere target with digital image difference method

Digital image difference method monitorring coating status of microsphere targets automatically is suggested. A CCD micro-imaging system is developed for monitoring the status of bouncing and adherence between microspheres and the bouncing pan. A new bouncing pan with multiple holes is adopted for microsphere coating to enhance the microsphere coating efficiency.     

工作压强对空心玻璃微球表面形貌和性能的影响

采用化学气相沉积-氧化烧结法,在不同工作压强条件下,制备了惯性约束聚变靶用空心玻璃微球(HGM)。利用扫描电子显微镜、原子力显微镜、VMR显微镜系统和能谱仪对HGM的表面形貌、球形度、壁厚均匀性以及成分进行了表征。分析了工作压强对HGM表面形貌、球形度、壁厚均匀性和成分的影响以及相互关系。研究表明:HGM的表面形貌随工作压强的增大而变得平滑致密,表面均方根粗糙度逐渐减小。随工作压强增大,HGM的球形度没有发生明显变化,而壁厚均匀性得到不断提高,微球中C元素浓度逐渐降低,Si元素浓度不断升高,O元素浓度基本保持不变。     

表面粗糙度对玻璃钢材料放气速率影响的试验研究

设计了一套基于压差流量法的试验装置来测量不同表面粗糙度玻璃钢试样的放气速率;采用两种砂纸(100#和500#)打磨而得到两种不同表面粗糙度玻璃钢试样;采用扫描探针显微镜对试样表面粗糙度进行测量,测量了不同表面粗糙度试样在不同温度下的放气速率。试验结果表明:测量室温度越高,玻璃钢试样的放气速率越大;试样的表面粗糙度越大,其放气速率越大。     

Effect of surface roughness of chitosan-based microspheres on cell adhesion

Microspheres are novel candidate materials for microcarriers and tissue-engineering scaffolds. Chitosan microspheres were selected as the base materials because of their excellent properties for biomedical applications. But their smooth surfaces were not adapted for cell attachment. Hence, in order to improve the roughness of chitosan microspheres, β-TCP/chitosan composite microspheres were developed. From SEM photographs, the coarse surfaces of composite microspheres were observed, there were some ceramic particles standing out of the chitosan matrix. And their roughness measured by profilometers was about 2.0 μm. Mouse MC3T3-E1 osteoblasts were seeded on the microspheres for evaluating the attachment interaction between cells and materials. According to the ESEM photographs and MTT assay, the adherence and proliferation of osteoblasts on the surfaces of modified microspheres were better than those on the chitosan microspheres, which were mainly attributed to the improved roughness of surface.     

Preparation of hydrophobic coating on glass surface by dielectric barrier discharge using a 16 kHz power supply

A 16 kHz power supply was used to investigate the preparation of hydrophobic film on glass surface by means of atmospheric pressure dielectric barrier discharge (DBD). Air nonthermal plasma was induced between the two parallel electrodes with a glass plate as dielectric barrier. The process for hydrophobic film includes two parts: one is plasma pretreatment to produce active layer on glass surface, another is to form hydrophobic film on glass surface by means of the interaction between air plasma and polydimethylsiloxane oil. The surface changes were observed using contact angle measurement and atomic force microscope. The results show DBD can increase surface roughness, and effectively improve glass surface activation and form a hydrophobic coating on glass surface, and it is possibility to prepare hydrophobic glass with middle frequency power supply.