准动态柱腔充气靶制备工艺研究

主要研究了聚酰胺酸的合成和成膜，聚酰亚胺的热环化，柱腔充气靶的组装和检测，柱腔充气系统的研制，靶场装配和测量，采用准动态充气方式的充气工艺等。研究表明，在二胺和二酐按摩尔比1.01∶1~1.02∶1，反应温度0~5 ℃，反应时间2~3 h条件下，可以制备出厚度0.2~1.0 μm的聚酰亚胺薄膜；薄膜表面光洁度达0.3～0.4 nm，厚度起伏小于5％，薄膜厚度均匀性和表面光洁度都能满足充气靶端口膜的需要，可承受0.1 MPa的压力差；利用柱腔充气系统，可以实现打靶现场配气与充气，并准确控制和测量靶内的气压，测量的误差小于0.1%。     

ICF靶材料和靶制备技术研究进展

 主要介绍了中国工程物理研究院ICF靶材料科学与靶制备技术在材料研究、靶丸制备技术、薄膜制备技术、精密微工艺及靶参数测量等方面的主要研究进展。在靶材料研究方面,近年相继研制成功全氘代聚苯乙烯（D-PS）有机材料、微靶掺杂和激光吸收与X射线转换金属纳米或团簇材料;探索了新型有机气凝胶储氢材料,开展了金属小团簇理论研究和纳米金属复合材料的研究工作。在靶制备技术与工艺方面,完成了PS单层、双层和三层塑料空心微球的研制工作;利用低温等离子体聚合涂层技术,建立了微球表面沉积纯CH薄膜以及金属掺杂CH薄膜的工艺和技术;在玻璃微球充氩技术研究中,开展了原子力扫描显微镜对玻璃球壳钻孔工艺研究以及粒子辐照改性充气技术研究,等等。     

低真空条件下制备的银薄膜的电阻率特性及结构

研究了在2.2 Pa低真空条件下用直流溅射法制备的银薄膜的电阻率特性和薄膜结构.实验表明,薄膜厚度对薄膜电阻率有显著影响,随膜厚的增加薄膜电阻率降低,在膜厚大于200 nm时趋于稳定,电阻率为2.54×10-8Ω.m.薄膜表面和晶粒间界对传导电子的散射导致了银薄膜电阻率的尺寸效应.研究结果表明,可以在2.2 Pa的低真空条件下制备金属银薄膜,将银靶用于目前大学物理实验课中金属薄膜制备及金属薄膜电阻率测量实验是可行的.     

磁控溅射制备本征ZnO/Ag/ZnO透明导电薄膜的性质研究

室温下采用射频磁控溅射氧化锌（ZnO）粉末靶、银（Ag）靶,在玻璃衬底上制备ZnO/Ag/ZnO透明导电薄膜。首先,ZnO厚度为30 nm时,改变Ag厚度制备3层透明导电薄膜,研究Ag层厚度及膜层间配比对光电性能的影响;其次,按ZnO∶Ag厚度比为30∶11比例制备不同厚度的3层透明导电薄膜,研究多层厚度对薄膜光电性能的影响。结果表明：Ag厚度为8 nm及11 nm的ZnO/Ag/ZnO表面相对平整,结晶程度较好,在可见光范围内最高透过率达到90%及86%,并且方块电阻为6 Ω/□及3.20 Ω/□,具有优良的光电性;当按配比制备ZnO/Ag/ZnO 3层膜时,增加ZnO厚度对Ag层的增透作用反而减弱,同时增加Ag层厚度也会降低3层薄膜的整体光学性。     

激光加速实验超薄类金刚石碳靶的制备

采用过滤阴极真空弧法,制备了满足激光稳相加速机制要求的超薄自支撑类金刚石碳靶。室温下沉积,基片偏压为-32 V,薄膜沉积速率约为每脉冲0.002 nm。选取NaCl膜作脱膜剂,采用漂浮法进行脱膜。打捞板孔径为1 mm时,自支撑厚度范围为5~50 nm,自支撑成功率约为70%。利用拉曼光谱仪及原子力显微镜等仪器,测量了薄膜的结构、表面粗糙度等关键参数。     

薄膜-泡沫复合平面调制靶的制备

利用浇注法制备了具有正弦波调制图纹的溴代聚苯乙烯薄膜,并在此基础上将低密度聚-4-甲基-1-戊烯(PMP)泡沫溶胶浇注在薄膜调制图纹的表面,从而得到了薄膜-泡沫复合平面调制靶样品。较为详细的讨论了具有正弦波调制图纹的复合平面调制靶的制备方法并通过台阶仪、显微镜观测了薄膜表面条纹的起伏以及薄膜-泡沫截面的复合情况,实验结果发现,采用此种方法得到的复合平面调制靶样品,其薄膜厚度、泡沫密度易于控制,薄膜、泡沫调制界面清晰,易于微靶的加工与装配。     

碳气凝胶/聚苯乙烯双介质柱状靶的研制

 介绍了碳气凝胶/聚苯乙烯（CRF/CH）双介质柱状靶的制备方法。使用溶胶-凝胶法和微模具原位成型法制备了直径为820 μm的间苯二酚-甲醛（RF）气凝胶微柱,在氮气保护下进行高温碳化后得到直径为730 μm、密度为250 mg·cm^-3的CRF微柱;采用浸渍提拉法在CRF微柱柱面镀制一层厚度为26 μm 的CH薄膜, 形成CRF/CH双介质结构;采用机械微切割技术制备了长度为1 mm, 内径为730 μm,壁厚为26 μm的CRF/CH双介质柱状靶。实验研究了RF,CRF气凝胶微柱的制备工艺、微观形貌及CRF微柱轴向和径向的密度均匀性,探讨了影响CH薄膜厚度的主要因素,并对CH薄膜的表面形貌和两种材料之间的界面进行了表征。     

无源充气靶设计和制备

柱腔充气靶主体结构为三通金柱腔，其中一通相当于腔内气体的进出管道，另两个相对口为激光入射口。实验时，靶处于真空环境中，为了防止腔内气体在抽真空时跑掉，在诊断口和激光入射口都有阻气薄膜。准动态充气工艺是国外普遍采用的制备方法，但准动态充气靶存在一定的安全隐患，一旦控制阀门或靶室内的充气管道出现意外泄露，将对激光器真空系统和部分诊断设备造成严重损害，这是它在国内实验中使用受限制的主要原因。如果增加充气靶的安全系统，势必增加充气靶的死体积。     

无源柱腔充气靶制备技术

 分析了柱腔充气靶动态充气、准动态充气和静态充气3种充气方式的特点,完成了无源充气靶的设计和制备,测量了无源充气靶的保气半寿命,讨论了靶的储存和运输。研究表明:充Kr的玻璃柱腔充气靶保气半寿命不低于341 h,以打靶时间为3 h计算,靶内气体泄漏率不超过2%;采用高压保气罐对成品进行储存和运输,无源柱腔充气靶可实现异地打靶。     

电解抛光法制备金属钨箔膜

研究了在硫酸甲醇体系中进行电解抛光制备状态方程(EOS)靶用钨薄膜。分析了钨的阳极极化曲线,对薄膜的表面形貌、晶粒取向、密度和厚度一致性进行了测试和分析,并制备出均方根粗糙度小于50nm、厚度一致性好于99%、能够保持原材料密度的钨箔膜,满足激光驱动材料高温高压状态方程研究的标准靶材料的需求,证明电解抛光是制备低表面粗糙度、块材密度的EOS所用金属箔材的有效手段。     

薄铝埋点等离子体K线光谱半定量实验测量

 提出了一种薄埋点靶：直径为200 mm、厚度为0.1 mm的铝点埋在20 mm厚的CH膜底衬中，表面再覆盖0.1 mm厚的CH膜。在星光Ⅱ激光装置上利用束匀滑激光打该埋点靶，在靶前向采用胶片记录的晶体谱仪测量铝离子K线谱，获得了铝离子K线谱半定量实验结果。并开展了非平衡铝等离子体发射光谱的理论计算分析。研究结果表明：采用单一等离子体状态且不考虑自吸收效应模拟计算获得的理论谱与实验谱符合较好，通过激光打薄埋点靶能够产生均匀的用于研究离化动力学和原子结构计算理论的光性薄高温等离子体。     

一种低温制冷机涨圈工艺研究

针对3J3带材的材料及热处理特性,采用淬火软化、线割成条状、装入定型胎具、回火定型、加工端面及内外圆的成熟工艺,将0.8厚的3J3带材加工成0.6厚非标异型形状的二级涨圈。每一个步骤都介绍了相应的工装;由工装和机加设备保证二级涨圈的尺寸精度和表面粗糙度。对二级涨圈这一制冷机关键零件的加工工艺进行了探索与研究。     

利用侧向阴影照相技术探测靶的飞行速度

 建立起一套侧向阴影照相的光学系统,利用可见光作为探测光,在状态方程实验中对靶的飞行速度进行探测。在天光KrF准分子激光装置上进行激光打靶实验,激光波长为248.4 nm。在激光功率密度为8.3×10¹¹ W/cm²的条件下,测得50 μm厚铝靶的飞行速度为3.28 km/s;在激光功率密度为4.7×1010¹¹ W/cm²的条件下,测得带100 μm厚烧蚀层的13 μm厚铝靶的飞行速度为2.52 km/s。最后进行了误差分析计算,实验中探测激光与靶表面偏离角度最大不会超过2.06°,偏离角对实验精度产生的影响可以被忽略。     

Studying the effects of temperature and radiation on the Al x O1 − x /TiNC system

The penetration of hydrogen through protective layers of aluminum oxide fixed on the surface of nanocrystalline (NC) titanium is studied. A film 400 nm thick is prepared by the magnetron sputtering. Radiation- and thermally-induced gas release are employed. It is found that the Al _x O_1?x film prevents the release of hydrogen from a sample under both radiation and thermal effects. The temperature of hydrogen extraction from metal hydride accumulators can be reduced by 200–250°C, provided that heating is performed under conditions of surface irradiation by electrons with energies of ～30 keV and current densities of 2 to 3 μA cm^?2.     

Al窗Ag靶微型透射式X射线管模拟与性能分析

微型透射式X射线管广泛应用于能量色散X射线荧光分析领域,具有体积小、功耗低、X射线发射效率高等特点,可作为手持式X射线荧光分析仪器的激发源。目前常用铍(Be)作为出射窗材料,成本高,而且有毒性。同时为减少低能散射射线,在射线管前端放置铝(Al)作为过滤窗。本文拟采用Al为微型透射式X射线管出射窗材料,透射高能射线,屏蔽低能散射射线,降低制作成本和难度。文中采用蒙特卡洛模拟软件MCNP5模拟计算不同银(Ag)靶厚度和Al窗厚度的X射线管输出谱。结果表明,Al窗对低能射线的屏蔽作用强于对高能射线的屏蔽作用,在Al窗厚度超过1.5 mm时,低能射线完全被屏蔽,高能射线有部分透射。通过和已有研究成果[1,5]对比分析,在Ag靶厚度为2 μm,Al窗厚度为0.8 mm时,低能射线所占的比例仅为0.087 8%,高能射线产生率为0.002 73%,既能有效屏蔽低能射线,又能保证高能射线较高的出射率,能够满足野外现场能量色散 X射线荧光分析的需要。     

充气塑料柱腔的制备与保气半寿命

 研究了聚苯乙烯塑料柱腔的两种制备方法：采用聚苯乙烯溶液旋转涂层和熔体浸涂。聚苯乙烯熔融后浸涂制备的塑料柱腔存在一定的结晶取向和很多气泡,去掉铜芯轴后,塑料柱腔因缺陷太多几乎不能保气,成品率非常低,不到10％。利用聚苯乙烯溶液通过多次旋转涂层和烘干过程制备的塑料柱腔具有很低的表面粗糙度,柱腔厚度为10～30 m,表面粗糙度5～20 nm,采用0.3～0.4 μm聚酰亚胺膜封口保气,气体介质为氪气,通过X射线荧光谱仪测量柱腔保气半寿命约24 h。采用保气罐储存和运输无源塑料柱腔充气靶,打靶时腔内气体密度可保持在初始状态的92％左右。     

FP-1装置铝套筒内爆动力学过程的一维磁流体力学模拟

作为一种重要的柱面会聚冲击和准等熵压缩加载源,磁驱动固体套筒内爆技术已广泛应用于高能量密度物理实验研究.针对FP-1装置驱动的固体套筒内爆动力学过程,建立了含强度的一维磁流体力学模型,并对典型实验进行了模拟.计算获得的套筒内爆速度同实验结果较为相符.模拟结果显示,该装置在40 kV充压条件下,可以将直径3 cm,厚0.5 mm的铝套筒加速至1.1 km/s,内壁速度超过1.5 km/s,同时保持大部分材料为固体状态.内爆套筒与相同材料靶筒碰撞产生的冲击压力约9 GPa.改变靶筒内部填充气体的压力,可以获得不同的靶筒运动速度、轨迹以及反弹半径,以满足不同类型实验的研究需要.     

Experimental EOS determination of aluminum at Mbar pressure

Equations of state (EOS) of matter at Mbar pressure are fundamental to numerous applications such as in astrophysics[1], plasma physics[2], inertial confinement fusion[3—6], and other related fields. Laser directly and indirectly induced shock wave compression of materials is an effective way to access these material states. Many recent experiments have been devoted to the study of laser driven shock waves and their use in the EOS measurement of strongly compressed materials[7]. It is well…     

基于神光III原型装置开展的激光直接驱动准等熵压缩研究进展

整形激光驱动准等熵压缩是高效的物质动态压缩方式,是开展材料高压压缩特性研究的重要手段.本文系统介绍了近年来基于神光Ⅲ原型激光装置开展的整形激光直接驱动准等熵压缩研究工作：创立了凝聚态物质的准等熵压缩理论模型,改进了实验设计方法和数据处理方法,掌握了制靶工艺,开展了激光加载实验并在多种靶型中实现了数百GPa的准等熵压缩.实验获取的参数范围超过传统加载方式,数据质量达到国际先进水平.