新型无油、小体积微球高压充氘氚系统的研制

根据国内激光惯性约束聚变研究对氘氚微球靶的更高要求，新研制了一套能制备15．0MPa氘氚玻璃微球靶系统，结构见图1。     

状态方程靶制备技术研究

随着状态方程物理实验的深入，对靶的制备精度和要求不断提高，采用原有的工艺制备的EOS靶已经不能满足物理实验的要求。考虑现有设备情况，采用轧机轧制法制备金属薄膜，精密切削加工楔形靶，真空扩散连接法制备Al-Cu阻抗匹配靶。     

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。     

激光惯性约束聚变靶技术研究

本文简要叙述了近年来中物院物理与化学研究所开展激光惯性约束聚变靶技术研究的进展情况，围绕热核聚变靶丸的研制，介绍了空心玻璃微球、塑料微球的制备结果和充氘氚燃料气体的技术。     

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。     

双三角阵声靶测试系统研究

声靶容易构成较大的测试靶面,常用在大口径弹药的立靶密集度测试中。为了消除声波在空气中传播速度变化对声靶测试精度的影响,采用双三角阵声阵列模型使测量公式中不再引入声波速度。为了使测试系统紧凑、可靠,整个测试系统由双三角阵列、多通道数据采集仪、计算机系统构成。对测试系统进行了实弹射击实验,在2 m×2 m靶面内,弹着点测量误差为±10 mm。     

激光惯性约束聚变靶靶丸制备与表征

激光惯性约束聚变的核心思想是利用球形内爆技术对聚变燃料进行增压,使热核燃料达到高温、高密度的等离子体状态,进而实现聚变点火。基于对称压缩、流体界面不稳定性和实验诊断的考虑,ICF实验对作为热核燃料容器的空心微球的品质在球形度、壁厚均匀性、表面粗糙度以及掺杂水平等方面提出了严格的要求。为满足这些要求,陆续发展了乳液微封装技术、降解芯轴技术、低压等离子体聚合/掺杂技术、干凝胶玻璃微球制备技术等用于多层塑料微球和空心玻璃微球的研制。另一方面,针对ICF靶丸量小、质轻以及表面要求高的特点,发展了相应的非破坏性靶丸参数表征技术,如X光照相技术、4π形貌表征技术、微球掺杂水平测量技术以及微球内燃料负载水平快速测试技术。基于这些制备与表征技术,初步实现了多层塑料微球、玻璃微球、聚-!-甲基苯乙烯芯轴微球、梯度掺杂CH微球的研制,满足了"神光Ⅱ"、"神光Ⅲ原型"及"神光Ⅲ主机"上开展的一系列内爆物理实验的要求,同时为未来点火物理实验用靶丸的研制提供了技术支撑。     

ICF玻璃靶丸化学镀磁性Ni-Co-Fe-P四元合金涂层

采用化学镀技术在ICF玻璃靶丸表面均匀包覆一层磁性Ni-Co-Fe-P四元合金涂层,通过扫描电子显微镜、原子力显微镜、能量衍射谱仪和振动样品磁强计对ICF玻璃靶丸表面化学镀Ni-Co-Fe-P四元合金涂层的形貌、组成和磁性能进行了表征。结果表明:化学镀Ni-Co-Fe-P四元合金涂层的ICF玻璃靶丸,表面由平均直径为50 nm的细小颗粒组成,表面粗糙度小,磁性能高,可望用于磁悬浮实验研究。     

ICF玻璃靶丸化学镀磁性Ni-P涂层的研究

 采用化学镀方法对ICF空心玻璃微球靶丸进行处理，使其表面均匀包覆一层磁性Ni-P合金镀层，从而使得ICF玻璃靶丸具有一定的磁性，可望用于进行磁悬浮ICF定位打靶实验研究。用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和振动样品磁强计对涂层的组成、结构、形貌及磁性能进行了表征。结果表明：对 ICF玻璃靶丸进行化学镀处理，其球形度、同心度和壁厚均匀性都与化学镀前未发生明显改变，其饱和磁化强度和矫顽力分别为3.883×10^-3 A/g和1.046×^-3 T。     

高精度激光参数测量系统中衰减系统的研究与评价

 分析了楔形镜和中性玻璃衰减片组对光束的衰减原理，采用反射式楔形镜作为无像差定量衰减器，并同时使用中性玻璃衰减片组微调光束能量。实验测量了LD泵浦激光模式发生器基模和高阶模条件下激光束的M­²因子,结果表明：楔形镜反射式衰减器对光束质量无显著影响，将楔形镜第一次表面反射作为无像差定量衰减，入射角在0~55°范围内，单棱镜表面反射光束能量为入射光能量的4.3%，通过多块组合可以得到更大的衰减；可采用中性玻璃衰减片组对激光光束的衰减进行精细控制，使其满足CCD探测器动态范围要求。该结论可为高精度激光参数测量装置光衰减系统的研制提供理论依据。     

模块化大靶面高能激光靶斑仪

在强激光远场分布测试中，光斑直径大，功率和能量密度都很高，并且一般要求测试其强度分布随时间的变化，一般的功率计或能量计都不适用，往往采用高能激光靶斑仪测试激光强度分布随时间的变化。模块化大靶面高能激光靶斑仪（强快靶IV）是在总结已有的靶斑仪系统研制技术基础上，结合试验结果，经精心设计、研制的一套阵列测试设备。该测试设备具有探测单元多、靶面大、接收能量多、噪声低、信噪比高、集成度高、体积小、重量轻等一系列优点，为新一代阵列探测器。     

薄壁玻璃靶丸低温保气性能研究

 对薄壁玻璃靶丸在液氮保存状态下保气性能进行了研究。实验结果表明：在－196℃环境中,薄壁靶丸的保气半寿命由常温的3~10d延长到100~500d左右,靶丸的表面粗糙度没有明显变化,能满足ICF打靶要求。     

热处理温度对化学镀磁性ICF玻璃靶丸特性的影响

 在300,700和1 000 ℃温度下,对化学镀Ni-P合金涂层后的磁性ICF玻璃靶丸进行热处理,通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和振动样品磁强计（VSM）对热处理后化学镀ICF玻璃靶丸的结构、形貌和磁性能进行了表征。结果表明：化学镀ICF玻璃靶丸经过热处理后,Ni-P涂层晶化为晶态合金层,涂层的组成颗粒直径和磁性能随着热处理温度的升高而不断增加,可望用于磁悬浮实验研究。     

腔靶产生的平面辐射场特性的数值模拟

 计算了不同腔靶构型参数对靶板能量效率和辐照均匀度的影响, 由此给出有较大能量效率和辐照均匀度的腔靶构型。合适的平面靶与腔壁的面积比既使平面靶的能量利用效率趋近理想又使得平面靶不太大以满足均匀度要求。     

高增益靶体点火的动力学过程分析

针对中心热斑点火和热核传播燃烧（简称中心点火）的高增益靶设计理论要求很高和技术上的难度很大，我们通过阻热层的设计，在高增益靶的整体点火和燃烧（简称体点火）设计上首先实现挡光系统的非稳定温度脱离，由平衡点火和燃烧逐步过渡到非平衡点火和燃烧，从而将驱动能量降到１５ＭＪ左右，实现了体点火和体燃烧。     

基于微流控装置制备聚丙烯腈靶用微胶囊

对惯性约束聚变靶用聚合物微胶囊的制备方法进行了研究,设计了一种基于双T型结构的微通道乳化装置,用于制备稳定的双重乳液。使用玻璃毛细管作为中间相溶液的微通道,可以提高三相流速的调节范围,从而加大乳液尺寸分布范围。三相溶液密度差异小,因此乳液的同心度可以逐渐自发调整。通过调节不同的固化转速,发现在55 r/min下微球的同心度达到最佳,超过98.7%。使用扫描电镜对靶丸进行形貌和X射线能量色散谱分析表明,超临界干燥方法可以同时满足去除内部溶剂和保持靶丸结构不受破坏的要求。最终成功制得了粒径300～1000 m、壁厚20～300 m的聚丙烯腈空心微胶囊。     

模块化大靶面强快靶数据采集系统的设计与研制

在高能激光束强度时空分布的测量任务中，随着对靶面尺寸和分辨率的要求越来越高，对强快靶的结构设计和数据采集电路设计提出了新的要求。经过多方论证，确定在设计大靶面强快靶时采用模块化方案，即将整个靶面分割成几个尺寸较小并且可以独立工作的子靶，将所有子靶采集的数据组合起来，即形成整个大靶面的时空分布数据。这就要求数据采集系统也必须能根据靶头的组合方式而进行改变，因此采集系统的软硬件都要按模块化进行设计，并可以根据需要对软硬件进行任意组合。     

二氧化硅气凝胶靶丸研制

2003年，低密度二氧化硅气凝胶微球制备技术以及相关的溶胶-凝胶过程的研究取得了一些进展。在黑腔辐射场均匀性以及非对称性研究中，需要实心二氧化硅气凝胶微球作为黑腔内靶丸，必须满足很高的球形度和较低的密度以及小粒径的要求。一般地，为统一起见，可以用非球形参数OOR(out-of-round)表征微球的球形度，OOR越小，表示微球球形度越高。作为ICF靶丸，一般必须满足OOR小于5％。因此，实心二氧化硅气凝胶微球的制备技术附加了有别于普通二氧化硅块状气凝胶的特殊性。     

空投鱼雷自导作用距离考核的布靶问题研究

为了科学布靶,使考核既容易实现有效条次又减少分歧;从试验技术方案设计角度出发,按照试验大纲提出的采用直升机悬停空投方式考核鱼雷环形搜索主动自导作用距离的方式,通过几何作图和数学计算,考虑了鱼雷从空投到入水后开始环形搜索的过程中存在的不确定性因素的影响;分析了这些影响对确定布放固定靶区域存在的各种制约性;讨论了不同的固定靶布放区域对于试验考核结果有效性的影响;针对布靶区域的分析结果,提出了提高直升机投雷精度、合理修改鱼雷软件等具有可行性的对策和建议,对于定型试验项目的实施具有较大的参考价值和指导意义。     

Be靶丸的研制进展及其关键技术北大核心CSCD

可控核聚变反应是科学家用来解决能源缺乏和发展可持续能源的理想途径,为此美国开展了惯性约束聚变(ICF)研究,建设了国家点火装置(NIF),旨在实验室演示核聚变反应,为惯性约束聚变能(IFE)发展指明方向。制靶是NIF点火工程三大主体之一,如何制备满足设计需求的靶丸成为科学家不懈努力的追求目标。详细介绍了NIF工程中主要候选Be靶丸需求背景、研究现状、Be靶优势、靶参数设计要点、靶丸制备技术,以及制靶过程中存在的关键技术问题,为我国Be靶制备及制靶能力建设提供参考信息。