超高真空脉冲激光沉积Au、U单层膜及Au/U/Au复合膜研究

采用超高真空脉冲激光沉积（PLD）方法,在单晶Si基底表面制备了单层Au、单层U薄膜和Au/U/Au复合薄膜,应用SEM、白光干涉轮廓分析和AES分析,研究了靶基距、基片温度和激光能量对薄膜形貌、成分的影响。目前的实验结果显示,PLD所制备的Au、U薄膜表面有μm级以下粒径的液滴产生,在液滴较少位置,薄膜表面粗糙度R_a小于1 nm,在包含大液滴位置,R_a不超过15 nm。在相同沉积条件下,U薄膜表面液滴数量大于Au薄膜。优化单层薄膜沉积工艺后制备的Au/U/Au复合膜厚度约为195 nm,均方根粗糙度R_q在0.3～1.5 nm之间。AES分析显示,Au/U/Au复合膜中强化学活性的铀呈金属状态,复合膜中的氧含量低于5%（原子百分数）,表层Au薄膜对U薄膜起到了良好的防氧化作用。在沉积工艺中,通过减小激光功率、增大靶基距并适当升高基片温度,可减少液滴的数量及粒径。     

单点金刚石切削技术在EOS靶制备中的应用

针对激光状态方程(Equation of state,EOS)实验对靶的高精度、表面高质量、材料密度达到或接近理论密度的需求以及金刚石切削技术不改变原材料密度、加工精度高、粗糙度小的特点,阐述了单点金刚石切削技术(SPDT)在EOS靶制备中的应用情况,包括铝、铜等金属薄膜零件制备、多种结构整体式台阶靶制备、整体式楔形靶...     

塑料微球厚有机涂层制备研究

采用低压等离子体化学气相沉积(LPP-CVD)并结合反弹盘方法在靶球表面涂敷厚的CxH1-x涂层.使用反式-2-丁烯为工作气体的沉积速率相对较慢,最高为1 μm/h,而使用苯乙烯时,沉积速率提高到3～4 μm/h.结合反弹盘技术,在塑料微球上涂敷了厚度为50～80 μm的CxH1-x涂层,涂敷薄膜的表面均方根粗糙度小于50 nm.     

冷冻靶的环境热辐射屏蔽技术研究

通过建立三维柱腔冷冻靶计算模型,研究了外界环境辐射对间接驱动冷冻靶靶丸及燃料冰层温度场的影响。考虑柱腔内部激光入射孔（LEH）膜透光率对柱腔内靶丸和冰层温度场分布的影响,利用COMSOL软件对柱腔冷冻靶温度场进行了数值模拟计算。研究结果表明：受外界辐射影响,靶丸表面温度场呈两极热、赤道冷分布;LEH膜透光率越大,靶丸外表面温差和冰层内表面温差越大。当LEH膜透光率小于1%时,冰层内表面最大温差低于0.1 mK,可满足冰层均化和保持的要求。实验中,通过在LEH膜上镀不同厚度的铝层调控其透光率,并选择LEH膜镀铝层厚度为35 nm的冷冻靶开展了氘氘冷冻均化实验。结果表明：当LEH膜上的镀铝层厚度为35 nm时,冰层的保持能力得到大幅提升。从X射线相衬图像可知,冰层的厚度均匀性约为80.2%,粗糙度约为1.65 μm,平均厚度约为50.5 μm。     

气袋靶用聚酰亚胺薄膜的制备与性能研究

由联苯四羧酸二酐和对苯二胺低温缩聚制备聚酰胺酸前驱体,经拉膜、高温酰亚胺化成功制备了气袋靶用超薄聚酰亚胺薄膜。利用傅里叶红外、白光干涉仪和荧光光谱仪对薄膜和气袋靶进行了表征。经测量,薄膜的平均粗糙度为4.44nm、均方根粗糙度为5.34nm,薄膜装配后形成的气袋靶可承受0.1MPa的大气压。     

塑料微球厚有机涂层制备研究

采用低压等离子体化学气相沉积（LPP－CVD）并结合反弹盘方法在靶球表面涂敷厚的CxH1-xI涂层。使用反式－2－丁烯为工作气体的沉积速率相对较慢,最高为1μm/h,而使用苯乙烯时,沉积速率提高到3－4μm/h。结合反弹盘技术,在塑料微球上涂敷了厚度为50－80μm的CxH1-x涂层,涂敷薄膜的表面均方根粗糙度小于50nm。     

热蒸发制备自支撑Al平面薄膜靶的参数测量

以热蒸发工艺制备微结构可控的自支撑 Ａｌ平面薄膜靶。该靶用于惯性约束聚变（ Ｉ Ｃ Ｆ）精密化分解实验,研究驱动激光光束不均匀性对瑞利泰勒流体力学不稳定性的影响。以卢瑟福背散射（ Ｒ Ｂ Ｓ）、俄歇电子能谱（ Ａ Ｅ Ｓ）、扫描电子显微镜（ Ｓ Ｅ Ｍ ）和αｓｔｅｐ ５００ 台阶仪测量 Ａｌ 薄膜靶的靶参数。 Ａｌ膜厚度为微米量级,表面稳定的氧化层厚度约为 ７ ｎｍ ,膜密度为２３１２ ｇ·ｃｍ － ３,颗粒度０１ μｍ ,表面粗糙度平均值为５３ ｎｍ 。测试结果表明：热蒸发工艺制备出的自支撑 Ａｌ平面薄膜靶的厚度、表面平整度及均匀性基本符合 Ｉ Ｃ Ｆ 分解实验所提出的技术要求。     

制备工艺对自支撑薄膜粗糙度的影响

利用磁过滤等离子沉积技术,以甜菜碱、油酸钾、抛光NaCl单晶基片、自支撑火棉胶膜和自支撑SiN薄膜为衬底制备了自支撑Ni膜。采用原子力显微镜和场发射扫描电子显微镜对薄膜表面形态和粗糙度进行了分析。结果表明：自支撑Ni膜的粗糙度与衬底材料密切相关,等离子体的沉积角度直接影响纳米薄膜的微观结构,采用60°倾斜沉积在自支撑火棉胶膜衬底上,可获得表面粗糙度为1.5nm的自支撑Ni膜。     

PZT／LSCO集成薄膜的微结构性质研究

本主要利用X射线衍射技术研究由直流／射频磁控溅射方法制备的PbZr0.53Ti0.47O3(PZT)/La1.85Sr0.15CuO4(LSCO)集成薄膜的界面和表面的微结构,从而给出它的界面和表面的均方根粗糙度,有效晶粒尺寸,应变大小,用计算反射率方法对小角衍射曲线做理论模拟,从我们的实验结果可见,当所制备的铁电／超导薄膜PZT层厚度从48．7nm到996．0nm变化而LSCO层保持1000？不变时,PZT与LSCO的应变状态不同,相差近一个数量级,同时PZT层表面的均方根粗糙度略有增加,本报告对实验结果作了初步讨论。     

用SPDT技术制备正弦调制靶的表面起伏图形

正弦调制靶是瑞利-泰勒(Rayleigh-Taylor,R-T)不稳定性研究的重要实验用靶.从国内外实验用靶的需求出发,采用金刚石车削技术,在紫铜表面完成了振幅为10 um、波长为100 um等一系列正弦曲线的加工.采用直线插补原理编制数控加工程序,利用超精密金刚石车床,设计了合理的加工工艺过程,分析了对正弦曲线轮廓加工及测量的主要影响因素及误差,通过Form Talysurf series 2型触针式轮廓仪对正弦曲线轮廓进行测量.结果表明:正弦曲线轮廓平滑,波长和振幅数值上与理论值基本相同.通过SPDT技术制备的正弦曲线图形基本满足R-T不稳定性实验需求.     

状态方程靶用钼薄膜精密轧制工艺研究

材料的高压状态方程实验是惯性约束聚变研究的重要内容，冲击绝热线测量是确定材料高压状态方程和其它动高压性质的基础。本工作主要研究了钼薄膜标准材料的精密轧制工艺，制定了合理的轧制工作曲线，并进行了验证。对轧制出的钼薄膜样品进行了必要的分析测试和表征，结果表明：轧制出的钼薄膜的厚度一致性可达到99%，表面粗糙度Rq小于50nm，峰谷极差小于200nm，能够满足目前状态方程实验的需求。     

激光靶丸全表面检测与功率谱特征评价

本工作基于靶丸全球面测量的经纬迹线法,应用由原子力显微镜、精密回转气浮轴系及辅助转位轴系等组成的靶丸表面形貌测量系统,对直径0.34mm的空心塑料靶丸表面进行了测量实验。实验选择了圆周9条经圆(间隔20°),每个经圆方向上纬圆间隔10μm,最大偏移20μm的方案,获取了靶丸全球面的经纬测量迹线,并对测量结果进行了模数-功率谱特征曲线和表面均方根粗糙度的分析。     

Preliminary Idea of Target Fabrication and Numerical Simulation on EOS Measurement of Liquid Deuterium

Study of the EOS of liquid deuterium is crucial for ICF research. Here a preliminary idea of target fabrication and numerical simulation on EOS measurement of liquid deuterium is presented.     

15 MeV～3 GeV电子加速器90°方向光子源项研究

韧致辐射光子是电子加速器屏蔽设计中的重要源项。为研究90°方向光子源项特征以及靶体半径和厚度对90°方向光子源项的影响,采用蒙特卡罗程序MCNPX27对15 MeV～3 GeV电子束轰击铁靶后的辐射源项进行计算。分析了90°方向光子辐射剂量、光子能谱等源项随靶厚度和半径的变化。通过与0°方向光子源项以及靶体内级联电子沉积能量进行对比,进一步分析了90°方向的光子源项特点。结果表明,90°方向光子能量主要集中在10 MeV以内,光子能谱形状与入射电子能量关系较小。受级联电子在靶内能量沉积程度及靶体对光子自吸收的共同影响,靶体半径和厚度是影响90°方向光子源项的重要因素。在电子加速器的屏蔽设计中应考虑靶体尺寸差异所带来的影响,同时建议针对束流90°方向和0°方向光子源项的差异,对加速器辐射屏蔽和防护进行优化设计。     

Application of Side-On Shadowgraph System in EOS

Experimental measurements of EOS have more and more attention from many physical fields, such as physical geography, astrophysics, ICF, science of material, physics of nuclear weapons. They are important to the practical application and the development of theory of EOS. A series of researches in EOS done by ultraviolet long pulse laser Heaven-I, had prominent characteristics and developed very well. As an important technique to detect the target in EOS, side-on shadowgraph has been wildly applied all the while. In 80s, using framing camera and folded-wavefront interferometer,     

Effect of surface roughness on the measurement of electron impact inner-shell ionization cross sections using thick-target method

The effect of surface roughness on the measurement of electron impact inner-shell ionization cross sections in the thick-target method has been studied by using Monte Carlo simulations. The surface roughness structures were described by a series of hemispheres, which were produced randomly on the smooth surface of a thick Ni target. The characteristic X-ray yields of K-shell ionization for Ni element by electron impact near threshold energy were obtained by Monte Carlo simulations for the target with smooth surface and the targets with various surface roughnesses. The Tikhonov regularization method was applied to treat the inverse problem involved and obtain the K-shell ionization cross sections for Ni element. The comparisons between K-shell ionization cross sections of Ni element obtained for the target with smooth surface and the targets with various surface roughnesses were made. The results show that the effect of surface roughness increases as the roughness increases and the surface roughness of the target should be limited to less than 100 nm if the experimental error originated from the surface roughness would be kept less than 2%.     

基于双共焦传感器的薄膜厚度测量技术

研究了基于双共焦传感器的薄膜厚度测量技术,搭建实际系统对自支撑Au、Mo膜进行测量。结果表明,该系统有效消除了薄膜翘曲、不完全展平的影响,测量精度达到干涉仪水平。     

CR-39应用于中子探测的化学蚀刻条件优化研究

CR-39化学蚀刻的主要影响因素有蚀刻温度、蚀刻液种类和浓度以及蚀刻时间等。本研究选用英国Track Analysis Systems公司的CR-39,采用正交法对蚀刻温度、蚀刻液浓度、蚀刻时间进行试验研究,并与公司推荐化学蚀刻条件下的径迹图像、径迹密度进行对比,得出的优化蚀刻条件是:蚀刻温度为85°C、Na OH蚀刻液浓度为7 mol·L ~1,蚀刻时间为90 min。实验同时发现蚀刻温度是这三个因素中对化学蚀刻后净径迹密度影响最大的因素,而蚀刻时间的影响最小。该研究为CR-39应用于中子探测提供了更好的蚀刻条件,节省了实验时间。     

用于冲击波延时的密度梯度气凝胶飞片靶的制备及表征

本文介绍了一种用于激光状态方程实验冲击波延时的密度梯度气凝胶飞片靶的制备及表征方法。以间苯二酚和甲醛为原料,去离子水为溶剂,碳酸钠为催化剂,在溶胶-凝胶工艺的基础上采用逐层凝胶和微模具成型工艺,经过脱模、乙醇替换和真空干燥,制备了4层密度梯度渐变间苯二酚-甲醛（RF）有机气凝胶飞片靶,并使用傅里叶红外光谱仪、扫描电子显微镜、X射线相衬成像仪和比表面积及孔隙分析仪对飞片靶的成分、形貌、密度、层间界面耦合情况及微观结构进行表征。实现了总体厚度约120μm、单层厚度一致、各层均匀性良好且密度变化范围约400～1200mg/cm³的4层密度梯度RF气凝胶飞片靶的制备和表征。