ICF靶支撑定位机器人系统研究

在对惯性约束核聚变(ICF)靶支撑定位功能分析的基础上,设计并制造了一套用于靶精密定位机器人系统,主要包括靶库机构、换靶机构、送靶机构和6自由度精密并联机器人机构,论述了各部分的工作原理和组成。系统在末端采用并联机器人来实现对靶的精密定位,测试了靶场环境下系统的运动指标。测试结果显示：系统可在真空条件下实现对靶的精确定位、换靶、送靶工作,靶定位精度达到μm级,定位时间随精度的提高而延长。     

ICF低温冷冻靶备技术进展

综述了激光惯性约束聚变研究中的低温冷冻靶的各种制备方法，提出了在我国高功率激光装置上进行了冷冻靶实验的制靶技术的路线。     

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。     

一种ICF靶用智能靶涂层的结构和性能表征

合成了一种材料N,N′-二苯并咪唑-苝二酰亚胺(PV),经多次真空升华提纯,产率为68%,纯度达95%以上。利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、紫外/可见吸收光谱（UV/Vis）、元素分析、热失重分析（TG）对该产物的结构和性能进行了表征。结果表明:苝四甲酸二酐（PTCDA）与邻苯二胺反应,易转化成二苯并咪唑苝类衍生物。该PV材料在450～750 nm范围内有两个强的吸收峰,其初始热分解温度约为510 ℃,热稳定性较好。     

ICF低温冷冻靶制备技术进展

 综述了激光惯性约束聚变研究中的低温冷冻靶的各种制备方法, 提出了在我国高功率激光装置上进行冷冻靶实验的制靶技术路线。     

一种ICF靶用智能靶涂层的结构和性能表征

 合成了一种材料N,N′-二苯并咪唑-苝二酰亚胺(PV),经多次真空升华提纯,产率为68%,纯度达95%以上。利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、紫外/可见吸收光谱（UV/Vis）、元素分析、热失重分析（TG）对该产物的结构和性能进行了表征。结果表明:苝四甲酸二酐（PTCDA）与邻苯二胺反应,易转化成二苯并咪唑苝类衍生物。该PV材料在450～750 nm范围内有两个强的吸收峰,其初始热分解温度约为510 ℃,热稳定性较好。     

ICF低温冷冻靶制备技术进展

综述了激光惯性约束聚变研究中的低温冷冻靶的各种制备方法, 提出了在我国高功率激光装置上进行冷冻靶实验的制靶技术路线。     

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) ℃。     

ICF用低温冷冻靶制备系统设计

ICF(惯性约束聚变)点火用低温冷冻靶①,需要在常温下,把气体高压渗透入直径1mm以内,厚度um数量级的靶球体内,最终压力:100MPa～150MPa,再由制冷系统降温至20K以下,此过程中,靶球的温度场也降温至20K以内.降温及清洗结束后,由送靶机构取出用于分层和物理诊断等.本装置实现冷冻靶的气体渗透充填、冷却降温、分层时的精确控温等过程.     

激光聚变靶丸磁悬浮系统设计

 为实现均匀辐照,ICF靶的无接触支撑是关键,ICF磁靶悬浮是实现无接触支撑的理想途径之一。对ICF靶的磁悬浮系统进行了初步设计,利用超前相位补偿器作为内回路改善系统的稳定性。仿真试验时,系统在初始阶段（0～10 ms）小球出现轻微振荡,之后逐渐趋于稳定,最终到达设定的目标位。悬浮系统控制曲线平滑,调节时间短,这说明ICF靶磁悬浮是可行的。     

ICF驱动器靶场环境温度分布特性实验

 对ICF驱动器靶场环境温度的分布特性进行了实验设计,利用PC-2WS多通道温度监测记录仪和PTWD-2A精密温度传感器进行了3个垂直截面的温度测量实验,应用MATLAB软件进行了数据处理,得出了靶场温度分布特性。实验结果表明：设计的暖通空调系统能够保持整个靶场环境温度的稳定,但由于内热源的影响在中间层靶室、编组站附近和工作人员活动频繁区域且由于下层安装设备集中处产生了较大局部环境温度梯度,因此,对这些区域需要加强温控措施。     

高密度间苯二酚-甲醛碳气凝胶ICF靶的制备与吸附性能研究

 以间苯二酚和甲醛为前驱体,通过改进传统制备技术解决了高密度间苯二酚-甲醛(CRF)碳气凝胶制备过程中的龟裂问题,制备出了符合ICF实验需要的高密度CRF碳气凝胶材料。分别对CRF碳气凝胶的元素组成和物相组成进行了鉴定,采用自动吸附仪考察了CRF碳气凝胶对N₂和H₂的吸附性能。结果表明：该碳气凝胶是一种由C元素组成的类似石墨结构的非晶固态材料,结构均匀性好,具有良好的机械加工性能,比表面积达676 m²·g^-1,平均孔径为7.16 nm;氢吸附质量分数达2.28%,相应体积密度为17.83 kg·m^-3。     

惯性约束聚变靶中硅支撑冷却臂的制备

论述了基于反应离子深刻蚀技术加工惯性约束聚变（ICF）靶的硅支撑冷却臂。利用扫描电子显微镜、白光干涉仪和视觉显微系统等对所制备的硅支撑冷却臂的形貌、侧壁陡直度和卡爪径向形变量等参数进行了表征分析。分析结果表明,硅支撑冷却臂的侧壁陡直度大于88,卡爪径向形变量大于20 m,符合靶的设计要求。     

ICF靶丸中液氢层厚度的确定

 利用靶丸内部的质量守恒，提出了计算惯性约束聚变靶丸内液氢层厚度的函数关系式，从而得到了求解惯性约束聚变靶丸内液氢层厚度的一般模型，并在此基础上对影响液氢层厚度的各类因素如温度、充气密度等进行了讨论。该模型的分析方法同样适用于惯性约束聚变中的燃料气体氘、氚或者氘氚混合物。     

无抖动ICF冷冻靶干涉图像的获取

提出一种克服由于冷冻靶制冷系统和真空系统工作时引起的振动所带来的干涉图像抖动的方法。通过两个完全相同的CCD同步捕获冷冻靶干涉图像和空间位置图像,以位置图像来标定冷冻靶的振动情况,从而获得冷冻靶在不同状态下的干涉图像。在标定冷冻靶位置的过程中,提出了频率估计、投影标定、特征匹配和全匹配这4种算法,并给出了对应的数字图像处理算法流程。     

X射线法测量的ICF靶丸参数的图像分析

 在ICF靶丸参数测量中，采用接触X射线显微辐射照相法获得靶核的X射线吸收底片图像，将该底片放置于显微镜下并用CCD获得了数字化图像。基于该数字化图像信息，编写了一套完整的计算机算法来计算靶参数。采用辐向平均法标定出靶中心，采用图像强度函数对半径的二阶微分来确定出靶层分界位置，计算精度约为0.2pixels。