激光聚變空腔靶化學(xué)鍍制備技術(shù)的研究.pdf

1、能源是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱之一。能源危機(jī)也就成為關(guān)鍵問題。核聚變能可以提供巨大清潔的能源，從根本上解決能源危機(jī)。受控核聚變經(jīng)過近50年的探索研究，逐步形成了磁約束受控核聚變(MCF)和慣性約束受控核聚變(ICF)兩類主要試驗(yàn)研究途徑。而我國從二十世紀(jì)60年代就開始研究的激光慣性約束核聚變屬于ICF類，激光慣性約束核聚變是利用高功率的激光束或粒子束均勻照射腔體靶內(nèi)的靶丸，迅速(10-9s左右)加熱壓縮靶丸，使之達(dá)到極高溫(Ti≥10keV以上)

2、和極高密(ni≥1032m-3)的狀態(tài)，從而引起核聚變反應(yīng)。在ICF研究中，制靶是一個(gè)關(guān)鍵部分，只有同理論、裝置、實(shí)驗(yàn)、診斷等幾方面協(xié)調(diào)發(fā)展，才能保證實(shí)驗(yàn)研究的順利進(jìn)行。 激光聚變靶的制備方法很多，如：電鍍結(jié)合精密加工、液滴法等制作空腔靶和半球形靶；單源蒸發(fā)法、瞬時(shí)蒸發(fā)法、多靶頭同時(shí)濺射和多層熱擴(kuò)散法等制作合金薄膜靶；干凝膠法制作球形靶；氫氣還原結(jié)合滾軋和聚焦束濺射法制成各種厚度的靶膜等等。本課題是空腔靶的制備。已有的用電鍍法制

3、備空腔靶，存在兩個(gè)問題：一是在非金屬上電鍍是先化學(xué)鍍再電鍍，工藝復(fù)雜；二是由于電鍍時(shí)電力線分布不均勻而影響到鍍層厚度的均勻性，使得電鍍后還需要對鍍層進(jìn)行車削加工，需要增加成本并且較難保證壁厚均勻性的要求。因此探求一種新的制靶方法變得迫不及待?；瘜W(xué)鍍鍍層均勻性好，可以克服電鍍均勻性差的缺陷，是激光聚變靶制備的一種新型方法，同時(shí)也是化學(xué)鍍的一種新的應(yīng)用范圍。 空腔Cu靶的化學(xué)鍍制備是在預(yù)處理芯軸(基體)表面，通過鍍液可控制的還原反應(yīng)

4、在芯軸表面不斷產(chǎn)生Cu的化學(xué)沉積，然后刻蝕芯軸，鍍層表面鈍化處理而得到空腔Cu靶。其制備工藝流程如下：制作芯軸→芯軸鍍前預(yù)處理→化學(xué)鍍Cu→表面鈍化處理→溶蝕芯軸。化學(xué)鍍Cu靶不但結(jié)構(gòu)微小(直徑為φ0.8mm左右，軸線長度1-2mm，腔體壁厚＞10μm，尺寸精度為μm級)，而且鍍層厚度便于控制，鍍層純度、厚度均勻性等都能滿足要求，工藝較為簡單。利用本工藝，還能為ICF研究制備出各種金屬及合金的實(shí)驗(yàn)用空腔靶。由于鐵的自催化能力很弱，化學(xué)鍍

5、鐵可從兩個(gè)方向考慮：一是根據(jù)電化學(xué)理論，利用合金的強(qiáng)催化性鍍鐵合金；二是鍍液在電偶催化的作用下化學(xué)沉積。其制備工藝流程如下：制作芯軸→芯軸鍍前預(yù)處理→化學(xué)鍍Fe→表面鈍化處理→溶蝕芯軸。與銅靶相比，化學(xué)鍍鐵和鐵靶的純度是鐵靶制作的難點(diǎn)。在該課題研究中，在這兩個(gè)方面都取得了很大的進(jìn)展。 銅和鐵在空氣中都是易氧化變色金屬。所以鍍后將靶切下，置于無機(jī)緩釋劑中，使鍍層表面形成一層保護(hù)膜，起到抗氧化效果。在一個(gè)月時(shí)間里，靶內(nèi)外表面無氧化變