薄膜物理与制备技术

薄膜物理和制备是ICF物理实验制靶中的一项重要环节，随着ICF实验的深入，薄膜靶和薄膜靶零件作为一种重要的靶型，其需求呈现多样化、复杂化和精密化。探索各种薄膜靶的结构与性能、新的制备技术成为靶制备科学的重要研究内容。     

高温高密度Z-pinch等离子体自适应式平面丝阵负载制备技术研究

 在Z-pinch实验中，加速器两电极间距会因抽真空而发生改变从而导致平面丝阵负载的丝分布发生变化，为了解决这个问题，采用弹簧预压缩的方法，制备出了平面丝阵负载，经实验室模拟检测和物理实验的实际应用证明，平面丝阵负载不但能适应电极方向呈任何方向放置的靶室，还能自动适应靶室电极间距因抽真空而发生的变化。在实验过程中丝阵可以保持绷紧的状态，满足了物理实验的要求。     

耐高低温黏结剂材料的制备

在ICF研究中，根据物理实验目的不同，需在靶丸充入高原子序数（刁的诊断气体，由于高Z气体扩散系数很低，通过扩散的方法难以制备满足物理实验要求的充气压力，因此这两种靶球一般采取打孔充气的方法充入高Z气体。充气结束后，需要封口以维持球腔内的气体压力。考虑到靶球的充气、保存、使用环境，需要一种能够在常温快速固化、耐有机溶剂、耐高低温的密封黏结剂。本年度采用酸酯化法合成了可紫外光（UV）固化的环氧丙烯酸酯树脂（ERA-1）、改性丙烯酸酯树脂的合成（PA）、环氧丙烯酸酯／二氧化硅（SiO2）杂化树脂（ERA—H2）及改性丙烯酸酯／SiO2杂化树脂（FIA—H），并研究了催化剂对环氧丙烯酸酯合成的影响。以这4种树脂为基础，制备了不同无机含量的UV固化杂化黏结剂，研究了黏结剂在不同温度、组分时的高低温性能。     

电子回旋共振微波等离子体离子束刻蚀技术

电子回旋共振微波等离子体技术在薄膜制备技术、材料的表面处理、离子源和等离子体刻蚀等方面得到了广泛的应用，取得了长足的进展。这些特点在ICF实验制靶过程中有重要应用，如调制靶等，而且加工精度高，能满足ICF制靶的要求。基于在未来的ICF实验中对各种有机膜制备、各种调制靶的制备需求，开展了电子回旋共振微波等离子体技术在薄膜制备和等离子体刻蚀方面的预研工作。     

z-pinch靶的结构及材料特点

 论述了Z箍缩（Z-pinch）靶的发展与现状,阐述了Z-pinch靶及负载在结构和材料上的特点及其制备方法,比较了Z-pinch靶与激光聚变靶的区别,针对国内目前开展z-pinch实验对靶的需求,拟采用电解抛光法制备负载用超细金属丝,并提出了Z-pinch单层丝阵负载的制备流程。     

不同控温过程下冷冻靶冰层结晶生长行为研究

为制备满足物理实验要求的冷冻靶氢同位素冰层,需控制冰结晶生长过程,实现燃料的单晶生长,由此减少影响冰层均匀性及晶体缺陷。采用数值模拟方法研究冷冻靶温度场,通过可见光背光阴影成像技术在线表征了低温下靶丸内氘(D_2)的结晶生长行为。结果表明:当降温速率为0.4 K/min时,在靶丸内可重复形成D_2籽晶;通过优化控温过程,可显著降低D_2晶体生长过程中形成的缺陷。     

太帕压力下声速连续测量的高精度靶制备

声速反映小应力扰动在介质中的传播特征,是材料在一定热力学状态下的重要属性,是研究材料状态方程、相变(包括固-固相变)以及物质构成等的重要手段。超高压声速测量对于地球和行星物理、惯性约束聚变以及第一性原理的建模等多个物理研究领域具有重要意义。基于侧向稀疏方法连续测量冲击绝热线上的体声速是获取超高压声速的全新方法。该方法对靶的制备要求很高。为此,详细介绍了基于该方法的靶的制备要求,探讨了制备工艺、测量技术以及影响实验精度的主要因素,并根据"神光Ⅲ"原型装置的实验结果进行相应的分析。     

ICF物理实验用纳米Cu块体靶材的制备研究

 采用自悬浮定向流法制备了金属纳米粉体并采用真空手套箱专利技术和冷压法在高压（1.5 GPa）作用下保压40 min后，成功制备出了相对密度达97％和显微硬度达1.85 GPa的金属Cu纳米晶材料。经XRD分析，其晶粒大小为20 nm。正电子湮没(PAS)实验结果表明，其空隙大小和数量与采用惰性气体冷凝法原位压制(IGC)的样品相比，空位簇数量较多，微空隙的大小和数量基本相当。激光惯性约束聚变（ICF）模拟实验表明：采用该方法制备的纳米Cu块体材料靶的激光转换效率比常规Cu材料靶高5倍。     

超细钨丝的电解腐蚀制备及其性能表征

 直径小于7 μm的超细钨丝是制备Z-pinch丝阵负载的主要原料，为了满足Z-pinch物理实验需要，利用电解腐蚀法原理，制备出了直径最小为3.0 μm的超细钨丝。研究了电解液温度、电解液质量分数、电解电压和收丝速度等工艺条件对钨丝的影响，并用扫描电镜、原子力显微镜和万能测力计测试了所制备钨丝的直径、形貌及抗拉强度。实验表明，电解电压和收丝速度是影响钨丝腐蚀速度的主要因素，所制备的钨丝表面光滑,均方根粗糙度为2.42 nm，直径为3.5 μm的钨丝其抗拉强度为2.32 g。利用这种方法所制备的超细钨丝已用作Z-pinch丝阵负载的靶材料，取得了很好的物理实验结果，X光能量已达到36.58 kJ。     

CHBr薄膜制备的初步研究

碳氢（cH）及其掺杂材料常被用作ICF实验靶丸烧蚀层材料。制备CH薄膜及其掺杂材料的方法有很多，诸如：离子束辅助沉积、离子溅射沉积、低压等离子体化学气相沉积（LPPCVD）等。近年来，详细研究了LPPCVD法制备CH薄膜的制备方法与工艺，形成了比较成熟的技术路线与工艺路线，并为“神光”实验提供了一系列实验靶丸。