制备大直径无气泡聚苯乙烯空心微球

 高品质聚苯乙烯（PS）空心微球是惯性约束聚变（ICF）实验用多层塑料微球靶的重要芯轴,常由乳液技术制备。针对由乳液技术制备的PS微球壳壁内容易形成气泡而且大直径微球制备困难的问题,实验研究了对壳壁内存在的气泡以及消除方法和制备大直径PS微球的制备技术。     

高钾空心玻璃微球的制备

 以无机化合物为初始原料，选择合理的玻璃溶液配方和成球条件，用液滴法制备出直径200 μm，壁厚2 μm，K₂O摩尔分数大于10 %的空心玻璃微球（HGM）。利用扫描电镜X射线能量色谱仪对玻璃球壳的组分进行了分析。结果表明，所制备的高钾空心玻璃微球各项技术指标能基本满足神光-Ⅱ物理实验的要求，微球球壳成份实测结果与理论计算结果吻合。     

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。     

金锥-聚合物球壳靶制备初步研究

 报道了研制快点火物理实验用带金锥固体球壳靶时,采用多次乳化技术制备聚合物空心微球,精密车床加工和电镀技术制备金锥,精密加工实现聚合物微球表面打孔的工艺。窄分布聚苯乙烯制备的空心微球直径与壁厚分布较窄。电镀液的配方、pH值、镀前处理、尖端效应等对镀层的表面质量和镀层与芯轴之间的结合力有重要的影响。采用精密车床加工可以在聚合物微球表面获得直径约120 μm的孔,初步实现金锥与聚合物微球的连接。     

二氧化硅气凝胶微球制备技术

 采用悬浊液成球技术制备低密度二氧化硅气凝胶微球，介绍了TEOS的水解、缩聚过程，主要论述了悬浊液成球技术、密度匹配技术、老化时间对微球性能，特别是收缩对微球密度的影响。实验制备了密度分别为70,100,150,200mg/cm³四种小球，结果表明：熟化时间取6d，制得的微球直径为0.1~2mm,密度为50~500mg/cm³,非球形参数为1.8%。     

红外显微化学图像技术在空心微球制备中的应用

在考察聚苯乙烯(PS)与聚乙烯基苄氯(PVBCl)相容性及干涉效应对测量结果影响的基础上,使用红外显微化学图像技术研究表征了PS与PVBCl混合物薄膜和微球的相分离情况,对比分析了不同处理条件下制备的微球半球壳中两种聚合物的相分离红外显微化学图像。研究结果表明建立的研究方法可以用来定性或半定量的分析球壳内PS和PVBCl两聚合物的分相情况,在测试中样品的干涉效应会对测量造成较大的不确定度,在不同温度下获得的聚合物微球样品中,40℃条件下两聚合物的分相情况更为理想。该研究为探索非均相双半球型聚合物微球制备条件以及红外显微化学图像法表征聚合物相分离提供了一种直观可行的表征方法,但受空间分辨率的影响,该方法不适合于6.25μm×6.25μm以下尺寸样品的分析。     

D—D中子在聚乙烯球壳内的反应率测量

开展D-D聚变中子与聚乙烯球壳作用的中子学积分实验，用于检验计算方法和相关核数据。实验装置由D—D中子源与聚乙烯球壳组成，中子源在聚乙烯球壳外，距球壳外表面35mm。聚乙烯球壳由两个半球壳组成，外径φ386mm，厚度100mm。聚乙烯球壳中心与靶心的轴线水平。     

基于投影融合的多层球壳双能CT算法研究

对高密度差多层球壳结构件进行双能CT检测，需要研究同时基于高低能射线两套投影数据的图像重建方法。先分别重建再进行图像融合的方法，不能充分利用两种能量射线投影的互补信息，重建图像质量不高。针对高密度差多层球壳结构特征，通过设计限定投影扫描方式获取区域分布明确的高、低能射线投影正弦图，基于正弦图区域分割重组和交集数据等值化一致性处理实现双能投影数据融合，在此基础上完成图像重建。根据以上设计归纳出基于投影融合的多层球壳双能CT重建算法，仿真结果表明算法可行，且重建结果明显好于基于图像融合的方法。     

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。     

毫米量级TMPTA空心泡沫微球的微流控法制备

利用微流控技术实现了毫米量级多元丙烯酸酯(TMPTA)空心泡沫微球的制备。通过对微流体通道的设计与流场分析,获得了具有最佳流场均匀性分布的Y型微流控通道;利用软模板技术实现了Y型通道微流控芯片的组装,并开展了TMPTA泡沫微球的结构控制研究。研究结果表明:在模板尺寸一定的情况下,能够通过调节各相流速实现对微球壁厚和直径的有效控制;微球壳层密度可通过控制单体浓度来调节。通过优化控制条件,实现了密度20~100mg/cm3、直径大于3mm的空心泡沫微球的制备。     

PS/Ag核壳结构复合微球的制备与性能

以乳液聚合法制备的平均粒径1.2~1.5μm单分散聚苯乙烯(PS)微球为核,经过超声敏化、化学镀、还原等过程制备了PS/Ag核壳结构复合微球。采用透射电镜、X射线衍射、红外光谱、紫外可见光谱对其形貌、物相、结构与光学性质进行了表征与分析。结果表明:PS/Ag复合微球粒径相对均一;通过多次敏化、控制二次银氨溶液浓度(0.002~0.006 mol/L),可实现对纳米银壳层厚度的调控;纳米银壳层沉积生长过程中,随着PS微球表面银粒子的增多、增大,复合微球的光学等离子体共振吸收峰产生显著的展宽与红移。     

液滴法制备空心玻璃微球的模拟计算

 通过对液滴法制备空心玻璃微球的成球过程进行分析,建立了成球过程数学模型,定量描述了液滴的形成、液滴的封装、凝胶球壳的形成与干燥,发泡剂的分解,球壳的预热与熔炼、冷却与收集等过程中,液滴/球壳的大小、速率、壁厚、气压等随操作条件的变化,计算了抽气速率、发泡剂浓度、玻璃溶液浓度和初始液滴大小等的改变对成球过程的影响,并进行了初步验证实验。     

银/硒化锌核壳结构微球对硝酸钠红外光谱特性的影响研究

利用硒化锌微球表面的银镜反应制备了银/硒化锌(Ag/ZnSe)核壳结构微球,并利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)以及傅里叶变换红外光谱仪对其进行了表征,研究了Ag/ZnSe核壳结构对硝酸钠水溶液红外吸收光谱特性的影响。结果表明,Ag/ZnSe核壳结构微球使得硝酸钠反对称伸缩振动模式频率发生了明显的蓝移,振动强度有了较大程度的提高。     

聚芳亚胺酮空心微球的制备

 利用微流体技术和双重乳液技术对大直径聚芳亚胺亚胺酮空心微球的制备条件进行了讨论。完成了微球壁厚和直径的控制研究,并讨论了密度不匹配对微球质量的影响。获得了直径0.6～2.0 mm,壁厚5.0～20.0 μm的聚合物微球材料,并对微球制备过程中相分离对聚合物微球形貌的影响进行了分析,结果表明：在聚合物微球外表面易于进行spinodal分相,而在内表面易于进行binodal分相,因此微球内外表面具有不同的形貌结构。同批次制备微球中,平均直径±5%范围内的微球数占88%,球形度大于99%。     

Au-Au2S复合纳米球壳微粒的空腔谐振及参量讨论

Au-Au2S复合纳米球壳微粒（金纳米球壳），是一种新型复合结构的纳米微粒，其结构为纳米级的Au2S介质球外包裹了一层几个纳米厚的黄金球壳。这种复合纳米球壳微粒可以被抽象为球型谐振腔。报道了它的空腔谐振吸收的实验结果，并且运用经典理论结合介观结构特征，讨论了有关Au-Au2S复合纳米球壳微粒空腔谐振吸收的一些重要参量，其中包括谐振吸收波长、品质因数、谐振能量等。另外，还讨论了金球壳的厚度对这些重要参量的影响。     

微球板电子倍增器基体制备技术研究

新型微球板电子倍增器和微通道板相比具有高增益、无离子反馈、制备简单、造价低廉等优点。介绍了微球板电子倍增器的工作原理、特点和广阔的应用前景。由于微球板基体的形成技术是微球板制备的关键技术，论文从理论上研究了微球板基体烧结过程中的烧结速率。并采用自行设计组分的高铅玻璃，用立式炉成珠设备进行了玻璃微珠的制备。探索了微球板制备过程中玻璃微珠的分级技术、微球板电子倍增器基体成型工艺和技术。制备出基本满足要求的微球板电子倍增器基体。给出了制造的样品和文献上样品结构的SEM对比照片，最后对实验过程中的一些现象进行了分析，并给出了实验的结论。     

球壳结构金阴极及其X射线光电发射特性

以聚苯乙烯微球为模板, 采用种子-生长法在聚苯乙烯微球表面镀覆金球壳层, 以不同浓度旋涂分散在阴极衬底上, 热处理去除聚苯乙烯模板, 初步制备出表面具有金球壳结构的反射式金阴极样品, 通过金相显微镜和扫描电镜研究其表面形貌, 结果表明: 阴极表面球壳的直径约为10 μm, 高温去除聚苯乙烯微球模板后金沉积层具有良好的自支撑性, 球壳厚度约70-90 nm, 球壳表面主要由30-60 nm的晶粒突起组成. X射线光电发射测试表明, 反射式球壳结构阴极在200-1500 eV波段光电效率相对于平面薄膜阴极有明显提升, 其量子效率可达到平面阴极的3倍以上, 理论分析表明: 球壳结构阴极特殊的表面结构引起光电发射面积的增大和表面势垒的降低, 是阴极光电发射效率提高的主要原因.     

空心微球气体总量抽样测量误差分析

 间接驱动内爆靶丸由外层CH涂层，内层玻璃球壳和内部充入的气体组成。当玻璃球外涂CH后，球内的气体只能抽检而没有无损测量方法。在大量实验和数据基础上，研究了液滴法制备空心玻璃微球气体渗透系数的差异和分布，利用数理统计方法对实验数据进行了分析和处理，计算了空心玻璃微球对氘气渗透系数的误差，微球预充气挑选方案产生的误差及分布。最后根据现在的抽样测量方案计算了误判的概率。     

半球壳型介质输出窗辐射图研究

 利用球矢量波函数的线性组合导出了球壳并矢格林函数;使用并矢格林函数方法，取5阶、球面波半张角8°、口面半径0.2 m、频率为10 GHz的高斯场，分析了半球壳型输出窗在束腰分别取0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8情况下对高斯口面场远场辐射图的影响。分析表明:当束腰较小时（取0.3,0.2），半球壳型输出窗对高斯口面场的辐射图影响较小；当束腰较大时(取0.8,0.7,0.6)，辐射图的旁瓣升高，主瓣变窄，反射场对口面场的影响较大。半球壳型输出窗适用于束腰较小的高斯馈源，对于束腰较大的高斯馈源则不适用。     

强场物理与快点火靶

氘代聚合物空心微球采用多次乳化技术制备。氘代聚合物采用氘代苯乙烯单体的本体自由基聚合反应制备，重均分子量Mw=189000，分散度d=2．72。采用上述氘代聚苯乙烯制备的空心微球无色透明。研究了聚合物分子量对微球直径与壁厚的影响。与普通聚苯乙烯微球相比，采用窄分布聚苯乙烯制备的空心微球的直径与壁厚较小，并且分布较窄。