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。     

ICF靶用金空腔电化学制备技术研究进展

在目前的惯性约束聚变（ICF）实验中，金柱腔是将激光转换成X光的核心靶件。这类金柱腔直径和长度多为mm级，其表面积一般约在15mm^2，精度要求在μm级。显然，如此之小的整体式金柱腔不可能采用现有的机械加工方法直接制成。尽管亚硫酸盐镀金体系有诸多的优越性能，     

电沉积法制备的泡沫镍的晶体结构与磁性能

 采用X射线衍射仪、振动样品磁强计分别测试了电沉积法制备的泡沫镍的晶体结构和磁性能，研究了电流密度、温度、占空比、脉冲频率对镍沉积层的晶体结构和磁性能的影响；并用扫描电子显微镜、透射电子显微镜观察了泡沫镍的组织结构与微观形貌。制备出的3维网络状泡沫镍密度为0.25 g/cm³，孔隙率为97.5%、孔径分布为400～500 μm。沉积层大颗粒粒径为1 μm，沉积层晶粒尺寸在10nm以下;泡沫镍为超顺磁材料，具有低的矫顽力和高的磁导率，其磁导率和饱和磁化强度随沉积层晶粒尺寸的增加而增大。     

ICF靶用泡沫铜的制备与表征

 以次磷酸钠为还原剂的化学镀进行导电化处理,研究了ICF靶用泡沫铜的电沉积工艺。采用扫描电子显微境和X射线衍射仪对制备过程中各阶段泡沫铜的微观结构进行了表征。结果表明：经化学镀后可获得晶粒尺寸小、分布均匀的铜沉积层。电沉积后铜沉积层主要由0.55 μm的小颗粒组成,并且出现突出大颗粒的形貌特征。在氢气氛围下,经700 ℃热处理后,铜颗粒进一步长大,沉积层结晶致密。制备的泡沫铜呈3维网络状结构,分布均匀,密度为0.19 g/cm³,孔径分布为400～600 μm,孔隙率达97.9％。     

多元丙烯酸酯泡沫微球的制备

 利用自行设计的三喷嘴乳粒发生器,实现了多元丙烯酸酯空心泡沫微球的可控连续制备。通过配制内层为水,中间层为多元丙烯酸酯单体溶液,外层为聚乙烯醇溶液的水/油/水乳液,在紫外光照射时,室温条件下成功快速地制备出粒径1.5~4.0 mm的多元丙烯酸酯泡沫微球。利用扫描电镜、X光机等测试手段对微球的形貌、表面特性进行了研究,结果显示：泡沫微球的高聚物骨架的折射率约为1.50,由大量分散的蜂窝微孔组成,蜂窝的直径不超过1 μm;多元丙烯酸酯泡沫微球的成活率高达93%,单分散性较好。     

约束面投影成型室基底微观特征对透光性的影响

为了探明约束成型室基底微观孔隙特征对固化光源传播特性的影响规律,从而对光固化成型精度进行分析和预测,采用时域有限差分软件对成型室约束基底引入微孔特征条件下的透光性及在固化区光能量分布特性进行了数值模拟,并通过实验对模拟结果进行了验证.结果表明,约束基底引入微孔的形状、尺寸以及周期等微观几何特征影响基底的透光性及其透过基底在成型区的光强分布;相对于基底微孔形状,其尺寸和周期的影响更显著,减小微孔尺寸和周期有利于透光性以及光强在成型区分布的均匀性;微孔直径小于半波长、微孔边缘间距与微孔直径的比值小于1∶1时可以显著减小微孔的负面影响;微孔直径远大于半波长时,基底上的微孔将在成型零件表面形成不期望的附加特征,从而影响成型精度.研究结果可以为基底制备提供工艺改进的方向和理论依据.     

掺杂丙烯酸酯泡沫的原位成型技术

在实验中，首先利用精密数控车床加工铜芯轴，在铜芯轴表面电镀再覆盖金，硝酸腐蚀，最终得到φ400μm，长度700μm，壁厚20μm，两端开口的金柱腔。将洁净的金柱腔固定在靶杆上，然后将固定好的金柱腔浸没在掺杂丙烯酸酯单体溶液中，使溶液自动充满整个柱腔。溶液以掺杂丙烯酸酯单体（五氯苯酚丙烯酸酯（AE1）、五氯苯酚2-甲基丙烯酸酯（AE2）、五氯苯酚丁烯酸酯（AE3）），三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（TMPTA）或者季戊四醇四丙烯酸酯（PETA）单体，聚氧乙烯十二烷基醚（Brij30）或者正癸醇（DEC）为溶剂，安息香甲基醚作为光引发剂（添加量为单体质量的1％），通过针管向石英管中通氮气5min达到除氧目的，距离石英管1cm远处，使用紫外光灯照射金柱腔中的单体溶液约3min，光强6．30W／cm^2，单体溶液经过紫外辐照后在金柱腔中生成聚合物凝胶。聚合物凝胶在甲醇中浸泡24h，然后使用二氧化碳超临界干燥（控制温度34℃，压力8．0-9．0MPa，保持4h）除去甲醇，最终在金柱腔中得到聚合物泡沫，各阶段照片如图1所示。     

低密度PMP聚合物泡沫成型控制

为了进一步提高低密度聚-4-甲基-1-戊烯（PMP）聚合物泡沫的成型性能,满足惯性约束聚变物理实验的需求,采用热诱导倒相法结合原位成型和机械加工来进行低密度PMP聚合物泡沫的成型控制研究。 研究结果表明:在热诱导倒相法制备过程中,聚合物溶液形成凝胶后施加气压,再将其在加压状态下在液氮中淬火,可以大大减少得到的PMP/溶剂混合体中大的孔洞,提高其强度,并且在溶剂脱除后PMP泡沫收缩变小,微观结构更加均匀, 孔径更加细小。采用原位成型和机械加工的方法,可以实现低密度PMP聚合物泡沫的精密成型控制。     

Ge20Sb15Se65硫系玻璃光子晶体光纤的中红外色散特性

硫系玻璃与石英玻璃相比具有高折射率(2.0~3.5)、低声子能量 (<350 cm^-1)、优良的中远红外透过性能(可至25 μm)等特性.本文制备了一种在中红外具有优良透过特性的无As环保型Ge₂₀Sb₁₅Se₆₅硫系玻璃材料,以此为基质材料设计了一种三层空气孔结构光子晶体光纤,利用多极法对光纤的中红外色散特性进行了数值模拟,系统研究了结构参量孔径d、孔间距Λ 以及d/Λ 对其色散特性的影响.分析表明:通过改变包层空气孔直径d或空气孔间距Λ,可灵活的调节光子晶体光纤的零色散波长向短波或长波方向移动.通过优化结构参量发现,当Λ=3 μm,d/Λ=0.35 附近变化时,可获得3~5 μm色散平坦,且色散值小于5 ps·nm^-1·km^-1的光子晶体光纤.     

一种新型混合双包层光子晶体光纤的色散特性研究

以多极法理论为基础,设计了一种混合双包层结构的光子晶体光纤.通过改变其五层空气孔的四个结构参数（内层空气孔直径、外层空气孔直径、六边形孔间距和八边形孔间距）,理论上实现了色散绝对值在144—20 μm的波段内变化仅为125 ps·km^-1·nm^-1的平坦色散特性.在此情况下对其损耗进行了数值模拟,使所设计的光纤在144—20 μm的宽波段范围内具有小于0005 dB/km的低限制损耗特性.     

Selection of mandrel wrap mode filters for optical fiber loss measurements

A selection criterion for mode filters based on far-field patterns is developed. The criterion is used to select a mandrel wrap filter for 50 μm core diameter, 125 μm outside diameter fibers with δ=1.1%. When cut-back loss measurements were made using the mandrel wrap chosen in this way, loss scaled with length to within ± 0.05 dB/km in three 2-km fibers.     

Morphology and Pore Size Distribution of Biocompatible Interconnected Porous Poly(L-lactic acid) Foams with Nanofibrous Structure Prepared by Thermally Induced Liquid–Liquid Phase Separation

Biocompatible, highly interconnected microporous poly(L-lactic acid) (PLLA) foams with nanofibrous structure, containing pores with average diameter below 1 μm and fibers with diameters of 10² nm scale, were prepared through the thermally induced liquid–liquid phase separation (TIPS) method consisting of quenching of the PLLA solution, freeze extraction with ethanol, and vacuum drying. Diverse foam morphologies were obtained by systematically changing parameters involved in the TIPS process, such as polymer concentration, solvent composition, and quenching temperatures. The morphology of different foams was examined by scanning electron microscopy to characterize the pore size and the pore size distribution. The results showed that most porous foams had a nanofibrous structure with interconnected open pores. In the case of using tetrahydrofuran (THF) as solvent, the higher the PLLA concentration, the smaller the average pore diameter and the narrower the pore size distribution. In the case of using the mixed solvents of THF/DOX (1,4-dioxane) with higher than 6/4 volume ratio, there appeared a maximum value of average pore diameter and a widest pore size distribution at 0.09 g/mL PLLA concentration. The average pore diameter of the foams increased with increasing DOX content in the mixed solvent and ranged from 0.2 to 0.9 μm depending on the process parameters. When the DOX content reached 60% by volume, the morphology of the foams contained some large closed pores with diameter ranging from 1 to 10 μm. By decreasing the quenching temperature, the average pore diameter of foams decreased and the pore size distribution became narrower. All the pore size distribution fit F-distribution equations.     

同心旋转圆柱间隙流场中纤维取向的动态模拟

本文对两同心旋转圆柱间隙形成的流场以及处于流场中的纤维运动和取向进行了数值研究. 在贴体坐标网格下求解了流场控制方程, 得到了流场中的速度、压力等物理量. 研究了两同心圆柱同速反向旋转以及仅内层圆柱旋转这两种情况下的纤维运动和取向状态. 得到了处于这两种情况下的纤维在流场中从静止到开始运动和取向直至最终达到稳定状态的动态详细过程. 结果表明, 当两个圆柱同速反向旋转时, 纤维运动与取向也相应的呈现两层结构; 而仅内圆柱旋转时, 纤维运动与取向呈单层结构. 在两种情况下, 纤维均沿流线方向运动和取向. 讨论了纤维长径比对纤维取向的影响, 结果表明随着纤维长径比的增加, 纤维沿流线取向的取向度逐渐增强.     

超细钼丝亚硫酸盐脉冲镀金实验研究

 超细钼丝是Z-pinch物理实验常用的材料之一。采用亚硫酸脉冲镀金技术，在超细钼丝上镀制一层均匀致密的金层来改善钼丝性能。实验研究和优化了影响镀层质量和沉积效率的主要工艺条件，优化后的阴极电流密度2 mA/cm²，溶液pH值8.5，溶液温度40°。用扫描电镜观察镀金钼丝的表面形貌及镀层质量；用划痕法测试了镀层与钼丝表面的结合力。实验结果表明，采用经过优化的镀金工艺能够在直径小于15 μm的钼丝上镀制厚度0.6~2.5 μm的致密金层，且能够有效地降低钼丝表面的粗糙度和提高抗氧化能力，满足Z-pinch实验的需要。     

一种高品质中空金属光波导

讨论了高品质中空金属光波导的工作原理及其制作工艺，制备了以金和银作为波导材料的中空波导管，并对空芯以及充入不同透明液体的液芯波导的透光特性进行了测试，结果表明：与中空介质波导相比，中空金属波导具有光传输损耗低，透过率对波导弯曲与失调不甚敏感等优点；而液芯金属波导的透光效率与透明材料的折射系数无关。文中描述了在特定波段内“中空光纤”的原理，并报道了Ｈｅ－Ｎｅ和ＣＯ２激光在中空金壁波导传输的实验结果。     

Direkte Beobachtung einzelner magnetischer Flußquanten in supraleitenden Hohlzylindern. I

By use of electron interferometry in connection with the Aharonov-Bohm effect it was possible to observe directly single magnetic flux quanta, trapped in superconducting tubes with an inner diameter ranging from 0.5 μm to 1 μm. The flux coincided with the fluxoid quantumhc/2e within the experimental error of 4% for thick walled cylinders. The flux distribution along the cylinders was found to be not constant in time and space. Flux quanta down to 8 μm length have been observed. The method permits the observation of flux creep of single flux quanta.     

Fibre sizing using Fraunhofer diffraction

The light scattering pattern from absorbing cylinders is shown to be adequately described by Fraunhofer diffraction for cylinders with diameter greater than 8 μm for light of wavelength 632.8 nm. This permits the use of a simple inversion procedure based on a Fourier transform of the scattering pattern to obtain the size distribution of fibre widths. For fibres of diameter less than 8 μm the same inversion procedure may be used when an electron micrograph of the fibres becomes the scattering object. The maximum resolution of this inversion procedure is shown to be proportional to the largest angle scanned and its performance with experimental data is illustrated.     

电镀法制备微型金柱腔表面质量控制

为了提高金柱腔表面质量,借助扫描电子显微镜及其附带的能量色散谱(EDS),3维视频显微镜(SEM)等现代微观形貌观测手段和成分分析手段,通过单因素实验,分析了金柱腔缺陷形貌和组成以及缺陷产生的原因。探索了电流密度、金属杂质、有机污染物、预镀工艺及基底材质对镀层质量的影响,并对其作用机理进行了探讨。实验结果表明:对麻点和节瘤等缺陷抑制作用明显的工艺参数为,金质量浓度13~22 g/L时,电流密度的最佳范围为2.4~3.2 mA/cm2;金质量浓度5~13 g/L时,最佳范围为2.0~2.6 mA/cm2;大电流冲击时间不超过1 min;镀液无有机杂质污染;芯轴无钝化。     

间苯二酚-甲醛凝胶自发成膜技术研究

 以间苯二酚和甲醛为原料，对水相溶胶-凝胶聚合自发成膜技术获得间苯二酚-甲醛(RF)凝胶薄膜进行了研究。主要研究了溶胶-凝胶过程中冰醋酸（HAC）含量和反应温度对凝胶过程的影响，分析了RF有机凝胶自发成膜的形成机理。IR和SEM分析表明，所得到的凝胶膜具有典型的RF有机气凝胶结构，薄膜厚度大约为50 μm，膜由直径10 μm左右的粒子组成，没有观察到明显的孔洞结构。分析认为，在间苯二酚和甲醛占总溶液的质量分数为67％左右及控制pH值在一定的酸性范围，RF凝胶自发成膜过程和机理可以用RF凝胶的收缩机理加以解释，RF自发膜的表面形貌及形成机理与均匀泡沫的连续相分离机理类似。     

0.35μm激光辐照下柱腔靶的等离子体状态与运动特性

 使用针孔相机配X光条纹相机、法拉第杯等观测了腔靶等离子体的运动特性、腔内壁衬CH膜对高Z高密度等离子体运动的抑制现象以及隔离膜对等离子体膨胀的影响。并用硬X光能谱法和受激喇曼散射光的短波截止推算了相应的腔内热等离子体电子温度。 这些结果有助于0.35μｍ激光辐照下腔靶辐射场特性的深入研究以及未来神光Ⅱ腔靶构型的设计。