背光阴影成像表征降温速率对ICF冷冻冰层均化的影响

利用背光阴影成像技术研究了降温速率对惯性约束聚变(ICF)球形氘氘冷冻靶中燃料冰层均化的影响.实验中,首先对ICF冷冻靶温度场进行标定以确定靶丸处的温度,然后利用背光阴影成像系统对降温过程中靶丸内燃料冰层的空间变化进行实时原位测量,得到了不同降温条件下冷冻靶背光阴影成像图像中亮环的功率谱.实验结果表明:相比快速降温,台阶式缓慢降温有利于形成均匀的燃料冰层;同时验证了背光阴影成像技术表征ICF冷冻靶内冷冻冰层均化的有效性.     

ICF冷冻靶燃料冰层原位表征技术

背光阴影成像是表征ICF冷冻靶燃料冰层的有效方法。基于背光阴影成像技术,冷冻靶燃料冰层原位表征技术能原位实时监测靶丸内燃料气体相变与冰层均化过程,得到打靶零前时刻燃料冰层厚度和粗糙度信息,为物理实验提供准确参数。在冷冻靶制备实验中,根据背光阴影成像的光线追迹模型和实验测得的阴影图像中的亮环位置,计算得到了均化后冷冻靶中燃料冰层的厚度以及内表面粗糙度。     

磁性ICF靶丸的化学镀工艺制备与表征

采用化学镀工艺在ICF聚苯乙烯靶丸表面包覆了一层磁性的Ni-P合金镀层,并分别用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪以及振动样品磁强计对其形貌、组成、结构和磁性能进行了表征。结果表明：通过化学镀工艺制备的Ni-P合金镀层厚度约为4 μm,且为非晶结构,并具有一定的磁性;该磁性ICF靶丸可望用来进行磁悬浮实验研究。最后,对聚苯乙烯靶丸表面磁性涂层的制备机理进行了讨论。     

磁性ICF靶丸的化学镀工艺制备与表征

 采用化学镀工艺在ICF聚苯乙烯靶丸表面包覆了一层磁性的Ni-P合金镀层,并分别用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪以及振动样品磁强计对其形貌、组成、结构和磁性能进行了表征。结果表明：通过化学镀工艺制备的Ni-P合金镀层厚度约为4 μm,且为非晶结构,并具有一定的磁性;该磁性ICF靶丸可望用来进行磁悬浮实验研究。最后,对聚苯乙烯靶丸表面磁性涂层的制备机理进行了讨论。     

ICF模拟靶和低温冷冻气体的表征

由于DT或DD固态层的折射率很低，而且，其厚度只有几微米到几十微米。这使得光通过DT或DD燃料层时产生的光学路径也只有几微米到几十微米，远小于ICF靶丸。因此，尽管长期以来使用传统的光学干涉仪测定透明ICF靶丸的壁厚，它们却很难用来精确测定DT或DD固态层的厚度。相反，全息照相技术允许直接测定燃料层的厚度，而极大地忽略ICF靶丸的壁厚。在现在的研究中，已经建立全息照相装置，并且已用来测量ICF模拟靶丸的壁厚和气体的厚度。     

用原子力显微镜4π旋转技术测量靶丸表面粗糙度

原子力显微镜靶丸４π旋转装置,可以将靶丸在夹持状态下实现４π方向旋转,便于原子力显微镜对靶丸表面任一部分做扫描测量。应用该装置对各种靶丸的表面形貌进行了测量,测量结果表明,靶丸外表面粗糙度小于１０ｎｍ,内表面粗糙度小于２０ｎｍ。     

磁性ICF玻璃靶丸的化学镀工艺

 采用化学镀工艺在ICF玻璃靶丸表面包覆了一层磁性的Ni-P合金镀层,制备出磁性ICF玻璃靶丸。研究了化学镀主盐质量浓度、还原剂质量浓度、络合剂质量浓度、施镀温度及镀液pH值对沉积速率与镀液稳定性的影响,获得了化学镀制备磁性ICF玻璃靶丸的最佳工艺为：主盐硫酸镍30 g/L,还原剂次亚磷酸钠30 g/L,络合剂柠檬酸钠50 g/L,pH值10,温度(40±2) ℃。     

用原子力显微镜4π旋转技术测量靶丸表面粗糙度

原子力显微镜靶丸4π旋转装置,可以将靶丸在夹持状态下实现4π方向旋转,便于原子力显微镜对靶丸表面任一部分做扫描测量。应用该装置对各种靶丸的表面形貌进行了测量,测量结果表明,靶丸外表面粗糙度小于10nm,内表面粗糙度小于20nm。     

用原子力显微镜4π旋转技术测量靶丸表面粗糙度

原子力显微镜靶丸4π旋转装置,可以将靶丸在夹持状态下实现4π方向旋转,便于原子力显微镜对靶丸表面任一部分做扫描测量。应用该装置对各种靶丸的表面形貌进行了测量,测量结果表明,靶丸外表面粗糙度小于10nm,内表面粗糙度小于20nm。     

相移干涉法测量ICF微球内表面粗糙度

 通过分析光线通过微球壳层后各界面的相位分布,讨论了相移干涉法测量微球内表面粗糙度的基本原理,研究了微球上部壳层对内表面粗糙度测量的影响,得到了聚苯乙烯,聚a甲基苯乙烯微球的内表面形貌特征图像,测量数据与原子力显微镜测量数据在同一量级。以微球壳层对超光滑碳化硅及单晶硅片表面形貌的调制作用为研究对象,讨论了微球的外表面粗糙度以及微球壁厚对内表面粗糙度测量结果的影响,确定了相移干涉法测量微球内表面粗糙度的不确定度,实验结果表明：对于表面粗糙度小于30 nm、厚度小于9 mm的微球,测量不确定度小于0.4 nm。     

Measurement of inner surface roughness of capillary by an x-ray reflectivity method

The inner surface roughness of a capillary is investigated by the reflectivity of x-rays penetrating through the capillary. The results are consistent with the data from atomic force microscope (AFM). The roughness measured by this new method can reach the order of angstroms with high quality capillaries.     

相移干涉法测量ICF微球内表面粗糙度

通过分析光线通过微球壳层后各界面的相位分布,讨论了相移干涉法测量微球内表面粗糙度的基本原理,研究了微球上部壳层对内表面粗糙度测量的影响,得到了聚苯乙烯,聚a甲基苯乙烯微球的内表面形貌特征图像,测量数据与原子力显微镜测量数据在同一量级。以微球壳层对超光滑碳化硅及单晶硅片表面形貌的调制作用为研究对象,讨论了微球的外表面粗糙度以及微球壁厚对内表面粗糙度测量结果的影响,确定了相移干涉法测量微球内表面粗糙度的不确定度,实验结果表明：对于表面粗糙度小于30 nm、厚度小于9 mm的微球,测量不确定度小于0.4 nm。     

ICF�����������

用AFM轮廓仪测量了ICF靶丸3个相互正交方向上的表面高度数据。分析了测量数据的误差来源,给出了消除表面异常扰动和偏心距两类误差的方法和原始数据预处理步骤,采用最小二乘法评定了靶丸球度。给出了靶丸表面形貌一维功率谱估计计算方法和表面粗糙度的计算方法。     

脉冲敲击技术对PI微球表面粗糙度的影响

作为点火靶重要候选靶丸之一, 聚酰亚胺 (PI) 空心微球采用降解芯轴技术结合双单体气相沉积聚合法 (VDP) 制备. 在PI涂层过程中微球碰撞对表面质量影响较大, 为了减小碰撞提高表面质量, 选用筛网盘做样品盘, 激励方式由压电振动模式改为脉冲敲击模式进行对比. 实验数据表明微球运动过程中碰撞是引起表面质量变差的原因, 通过理论分析确认了筛网盘通过减少接触点可以减少微球与微球间、微球与样品盘间的碰撞, 并且将压电振动改为脉冲敲击模式可以减小微球碰撞次数. 脉冲敲击模式与压电振动模式相比, 其可控性、微球弹跳幅度、消除静电等方面均优于压电振动. 对于微球壁厚均匀性而言, 压电振动略好于脉冲敲击, 但相差较小. 单个微球的壁厚最大偏差前者为0.68 μm, 优于后者的0.73 μm; 单个微球壁厚平均值在同一批次内的最大起伏, 前者为0.26 μm, 优于后者0.57 μm. 白光干涉仪数据显示脉冲敲击起到了提高微球表面质量的作用, 其表面粗糙度Rq值由52–93 nm 减小到28–44 nm. 关键词： 脉冲敲击技术 聚酰亚胺靶丸 表面粗糙度 壁厚均匀性     

A novel technique of laser measurement for the surface roughness

This paper describes a non-contact system for the surface roughness measurement without damage. It is suitable for various materials.     

超光滑光学表面粗糙度的测定

讨论了如何确定及消除光学轮廓仪的系统误差,进而测定超光滑光学表面粗糙度的方法及结果。在Ｚｙｇｏ Ｍａｘｉｍ ３Ｄ５７００ 表面轮廓仪上使用２－５ ×和２０ ×Ｍｉｒａｕ 物镜测量ｒｍｓ 在０－３ｎｍ 左右的超光滑硅片,通过对每个取样区域数据１６ 次相位平均,再对多个取样区域高度数据平均,消除了仪器的系统误差,使超光滑光学表面粗糙度得到精确测量。并使用其它光学轮廓仪对样品做了验证测量。作为比较,在同样条件下测量了０－８ｎｍ 左右的光滑硅片。     

聚酰亚胺薄膜表面粗糙度的影响因素

 采用热蒸发气相沉积聚合方法（VDP）制备了聚酰亚胺(PI)薄膜,研究了设备、衬底温度、升温过程和单体配比因素对PI薄膜表面形貌的影响。利用干涉显微镜和扫描电镜对薄膜表面形貌进行了分析;利用原子力显微镜测定了薄膜表面粗糙度。结果表明：设定蒸发源-衬底距离为74 cm时可成连续膜;蒸发源采用一段升温和多段升温时,膜表面均方根粗糙度分别为291.23 nm和61.99 nm;采用细筛网可防止原料的喷溅;均苯四甲酸二酐和4,4′-二氨基二苯醚（PMDA和ODA）单体沉积速率比值为0.9∶1时,膜表面均方根粗糙度值可减小至3.30 nm;沉积衬底温度保持30 ℃左右时,膜表面均方根粗糙度为4.01 nm, 随温度的上升,膜表面质量会逐渐变差。