碳气凝胶聚苯乙烯双介质柱状靶的研制.pdfVIP

第23卷第7期 强 激 光 与 粒 子 束 V01．23，No．7 2011年7月 HIGHPoWERLASERANDPARTICLEBEAMS Jul．，2011 文章编号： 1001—4322(2011)07一1843一06 碳气凝胶／聚苯乙烯双介质柱状靶的研制’ 朱秀榕， 周 斌， 徐 翔， 杜 艾， 钟艳红， 张志华， 沈 军， 吴广明， 倪星元 (同济大学上海市特殊微结构材料与技术重点实验室，上海200092) 摘要： 介绍了碳气凝胶／聚苯乙烯(CRF／CH)双介质柱状靶的制备方法。使用溶胶一凝胶法和微模具 原位成型法制备了直径为820弘m的间苯二酚一甲醛(RF)气凝胶微柱，在氮气保护下进行高温碳化后得到直径 为730pm、密度为250mg·cm-3的CRF微柱；采用浸渍提拉法在CRF微柱柱面镀制一层厚度为26肛m的 CH薄膜，形成CRF／CH双介质结构；采用机械微切割技术制备了长度为lmm．内径为730“m，壁厚为26 肛m的CRF／CH双介质柱状靶。实验研究了RF，CRF气凝胶微柱的制备工艺、微观形貌及CRF微柱轴向和径 向的密度均匀性，探讨了影响CH薄膜厚度的主要因素。并对CH薄膜的表面形貌和两种材料之间的界面进行 了表征。 关键词： 惯性约束聚变； 双介质柱状靶； 流体力学不稳定性；碳气凝胶； 提拉法 中图分类号： TL649 文献标志码： A doi：10．3788／HPLP1843 在惯性约束聚变(ICF)实验中，精密化分解实验是研究流体力学不稳定性的重要手段，实验用靶由最初的 叶君健等人先后制备了铝平面调制靶和聚苯乙烯平面调制靶，并在2005年神光Ⅱ激光打靶实验取得理想的效 年来，在双壳层点火靶丸的基础上，美国ICF实验的靶物理学家们制备了用于流体力学不稳定性实验的3维 实验数据与模拟结果一致H‘6]。I类柱状激波管沿激光方向上依次排列聚酰亚胺圆片(内嵌溴代聚苯乙烯示踪 条)和碳气凝胶微柱两种单元器件，Ⅱ类柱状激波管沿激光方向上依次排列聚苯乙烯圆片，铝调制圆片，聚酰亚 胺圆片(内嵌溴代聚苯乙烯示踪条)和碳气凝胶微柱4种单元器件，两者都使用了铍套管作为封装材料。但铍 材料较大的毒性将给精密化分解实验和加工制造带来很大的困难，另外，这两种靶型在把单元器件装入铍套管 时，将引入较大的装配误差。而且，铍是一种各向异性的材料，在烧蚀冲击波传输到铍界面时，不同取向的晶粒 将产生流体力学不稳定性增长[7]。 本论文制备了碳气凝胶／聚苯乙烯(CRF／CH)双介质柱状靶，用于神光Ⅱ激光系统进行流体力学不稳定性 实验研究。使用溶胶一凝胶法和微模具原位成型法制备间苯二酚一甲酸(RF)气凝胶微柱；在N：保护下，将RF 气凝胶微柱进行高温碳化得到CRF气凝胶微柱；使用浸渍提拉法，以CRF微柱为衬底在其柱面制备了一层 CH薄膜；采用微切割工艺，制备CRF／CH双介质柱状靶。分别采用电子天平、扫描电子显微镜、台阶仪和工 具显微对CRF／CH双介质柱状靶进行靶参数测量。 1 实 验 1．1靶型设计 少后期微装配带来的误差，提高精密化分解实验的成功率。具体靶参数为：CRF微柱和CH薄膜的密度分别 ·收稿日期：2010一11—22；修订日期：2011一03—30 世纪优秀人才支持计划(NcET—08一0105)；上海市科委专项基金项目(0952nm00900) 作者简介：朱秀榕(1981～)，男．博士研究生。主要从事IcF靶材料微加工技术研究lzxr20786@qq．com。 通信作者：周斌(1970～)。男，博士，教授。博士生导师，主要从事纳米材料的制备研究；zhoubin863@tongji．edu．cn。 万方数据 强 激 光 与 粒 子 柬 第23卷 实验。图1为激光打靶实验示意图，驱动激光为神光Ⅱ第9路r_—瓠幡■I，两=z习 500 J。脉冲宽度约2 激光，波长为o．53肛m(2∞)，能量为1 l协l妇n