激光聚變空腔靶化學鍍制備技術的研究.pdf

1、能源是經濟發(fā)展的支柱之一。能源危機也就成為關鍵問題。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。受控核聚變經過近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)兩類主要試驗研究途徑。而我國從二十世紀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的靶丸，迅速(10-9s左右)加熱壓縮靶丸，使之達到極高溫(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。在ICF研究中，制靶是一個關鍵部分，只有同理論、裝置、實驗、診斷等幾方面協調發(fā)展，才能保證實驗研究的順利進行。 激光聚變靶的制備方法很多，如：電鍍結合精密加工、液滴法等制作空腔靶和半球形靶；單源蒸發(fā)法、瞬時蒸發(fā)法、多靶頭同時濺射和多層熱擴散法等制作合金薄膜靶；干凝膠法制作球形靶；氫氣還原結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，存在兩個問題：一是在非金屬上電鍍是先化學鍍再電鍍，工藝復雜；二是由于電鍍時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，同時也是化學鍍的一種新的應用范圍。 空腔Cu靶的化學鍍制備是在預處理芯軸(基體)表面，通過鍍液可控制的還原反應

4、在芯軸表面不斷產生Cu的化學沉積，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→芯軸鍍前預處理→化學鍍Cu→表面鈍化處理→溶蝕芯軸?；瘜W鍍Cu靶不但結構微小(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驗用空腔靶。由于鐵的自催化能力很弱，化學鍍

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