ICF分解实验用双介质调制靶的研制

为了研究惯性约束聚变(ICF)实验用靶丸不同密度界面的流体力学不稳定性增长,设计并制备了聚苯乙烯(CH)/碳气凝胶(CRF),CRF/硅气凝胶(SiO2)和CH/Al三种双介质调制靶。采用溶胶-凝胶工艺制备了密度分别为250和800mg/cm3的CRF气凝胶薄片;采用激光微加工工艺分别在两种不同密度的CRF薄片和工业用纯Al箔上引入调制图形;采用旋涂工艺在Al箔和CRF薄片(250mg/cm3)的调制表面制备一层CH薄膜,得到CH/Al和CH/CRF双介质调制靶,采用溶胶-凝胶工艺在CRF薄片(800mg/cm3)表面制备一层低密度SiO2气凝胶,得到CRF/SiO2双介质调制靶。采用电子天平、扫描电子显微镜、工具显微镜和台阶仪对所制备的CH/CRF,CRF/SiO2和CH/Al三种双介质调制靶进行靶参数测量。结果表明:三种双介质调制靶层与层之间结合紧密,界面清晰,调制图形为正弦,靶参数测量准确。

ICF流体力学不稳定性实验用柱状激波管的研制

在惯性约束聚变(ICF)实验中,点火靶丸表面(界面)的粗糙度和缺陷所产生的流体力学不稳定性是决定点火成功与否的关键因素之一,设计和研制流体力学不稳定性分解实验用靶是解决该问题的主要技术手段。结合国内外的研究现状和神光-Ⅱ激光装置的特点,设计并研制了一种新型柱状激波管。该靶型由三种介质组成,分别为调制聚苯乙烯(CH)圆片、柱状碳气凝胶(CRF)和CH微套管。调制CH圆片和柱状CRF通过微加工技术装配到CH微套管内,封装后形成柱状激波管。介绍了该靶型的设计原理和详细的制备工艺,并对相应的靶参数进行了测量。结果表明:柱状CRF气凝胶具有较好的成型性,长度、直径和密度分别为1000μm、730μm和250mg·cm-3;CH圆片的厚度和直径分别为15μm和730μm,表面调制图形的周期和峰谷差分别为100μm和4.3μm;实验得到的柱状激波管的轴向和径向最大装配误差分别为2μm和3μm。

氮气流量对反应磁控溅射制备TiN_x薄膜的影响

采用直流磁控溅射法,在S i基底上制备TiNx薄膜。研究了溅射沉积过程中氮气流量对TiNx薄膜生长及性能的影响。研究发现:在其它工艺参数不变的情况下,改变N2流量,薄膜的主要成分是(110)择优取向的四方相Ti2N。随着N2流量的增加,薄膜的厚度逐渐增加,薄膜粗糙度、颗粒尺寸和电阻率先减小后变大。

溶剂对块体La基气凝胶性能的影响

采用溶胶-凝胶工艺,以氯化镧(LaCl3·7H2O)为前驱体,以甲醇和乙醇为溶剂,聚丙烯酸为分散剂,环氧丙烷为凝胶促进剂,分别合成两种性能不同的稀土La基气凝胶。采用扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪、比表面积与孔径分析仪、力学性能测试仪对不同溶剂制备的两种稀土La基气凝胶的微观结构、成分、比表面积、孔径分布和力学性能进行了研究表征。结果表明,以甲醇和乙醇为溶剂制备的稀土La基气凝胶都具有纳米多孔材料的典型特征,由大量nm量级的球形和长条形颗粒胶连而成,孔洞结构丰富。以乙醇为溶剂制备的稀土La基气凝胶的网络骨架更纤细,孔洞更大,比表面积达到220m2·g-1,密度约为160mg·cm-3,但力学性能较差。而以甲醇为溶剂制备的稀土La基气凝胶的网络骨架更强壮,孔洞更小,比表面积达到95m2·g-1,密度约为350mg·cm-3,力学性能较好。样品性能上的差异可能是由甲醇的极性比乙醇的极性强引起的。

碳气凝胶/聚苯乙烯双介质柱状靶的研制

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-凝胶法和微模具原位成型法制备了直径为820μm的间苯二酚-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730μm、密度为250 mg.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26μm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1 mm,内径为730μm,壁厚为26μm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。

溅射电流对钛薄膜光电性能的影响

为了研究溅射电流对磁控溅射沉积钛薄膜光、电学性能的影响,在其它工艺参数相同的情况下改变溅射电流(0.3 A~0.8 A)制备了6组薄膜样品,采用四探针电阻测试仪测量样品的电阻率,用紫外可见分光光度计测量样品的透射率.同时,利用磁控溅射技术成功制取钛薄膜光栅,采用读数显微镜测量光栅常量.研究表明:钛薄膜电阻率随溅射电流的增大而减小,最小电阻率为3.0343Ω·cm;透射率随溅射电流的增大先减小后增大,最大透射率约为99%(对应溅射电流0.3 A),最小透射率约为0.03%(对应溅射电流0.7 A);测得钛薄膜光栅的光栅常量为(0.1701±0.0007)mm.

旋涂法制备ICF分解实验用薄膜靶

采用旋涂工艺,以K9玻璃为衬底,制备低表面粗糙度的惯性约束聚变(ICF)分解实验用的聚苯乙烯(CH)和聚氯乙烯(PVC)平面薄膜靶,对它们的厚度、宽度和表面光洁度等靶参数进行测量.结果表明,CH和PVC平面薄膜靶的厚度分别为18μm和6μm,对应的宽度分别为200μm和300μm.CH和PVC平面薄膜靶都具有较好的表面光洁度,它们平均粗糙度Ra的最大值分别3.7 nm和4.5 nm,TIR表面最高点与最低点差值TIR的最大值分别58.4 nm和56.8 nm.

聚苯乙烯/Al双介质调制靶的研制

介绍了用于流体力学不稳定性实验的聚苯乙烯(CH)/Al双介质调制靶的制备方法。采用激光微加工工艺在50μm厚Al箔表面制备了调制周期为55μm、峰谷差为4.7μm的调制图形;采用旋涂工艺在Al箔表面制备了20μm厚CH薄膜,经过后期的微切割、微装配工艺,得到了宽度为200μm、总厚度为70μm的CH/Al双介质调制靶。该靶型于2010年在"神光-Ⅱ"激光装置中进行了流体力学不稳定性实验。

磁控溅射TiN薄膜的工艺及电学性能研究

采用反应直流磁控溅射法，在Si基底上制备TiN薄膜。研究了溅射沉积过程申溅射气压和Ar／N2气体流量比对TiN薄膜结构及其电学性能的影响，并对试验结果进行了分析。研究发现，在Ar／N2气体流量比为15：1时，TiN薄膜的表面均方根粗糙度和电阻率都为最小。当溅射气压增大时，薄膜厚度减小。当溅射气压为0．3～0．5Pa时，薄膜表面较光滑，电阻率较小。

多孔硅的模板限制镁热还原法制备及性能

采用一种基于气-固反应机制的模板限制镁热还原法,以SiO_2气凝胶为模板在低温(650℃)下制备出种高比表面积纳米多孔硅材料.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线光电子能谱(XPS)和比表面积(BET)分析等表征手段对样品的成分、物相结构、微观形貌和孔结构进行分折,并初步研究了材料的光学特性和电化学性以.结果表明,产物为纳米硅晶体颗粒组成的多孔结构,保留了与原始气凝胶模板相似的微观形貌,比表面积高达602 m^2·g^(-1).该材料在室温下表现出显著的红光光致发光特性,且具有较高的储锂容量和较好的嵌入/脱出锂性能.

氩气与氮气流量比对磁控溅射法制备TiN薄膜的影响

用直流反应磁控溅射法在Si(100)基底上制备了TiN薄膜,采用X射线衍射仪和原子力显微镜对其结构和形貌进行了表征,利用四探针测试仪测量了TiN薄膜的方块电阻,使用紫外可见分光光度计测定了薄膜反射率;研究了溅射沉积过程中氩气与氮气流量比对TiN薄膜结构及性能的影响。结果表明:在不同氩气与氮气流量比下,所制备薄膜的主要组成相是(200)择优取向的立方相TiN;随着氩气与氮气流量比的增加,薄膜厚度逐渐增大,而表面粗糙度与电阻率先减小后增大;当氩气与氮气流量比为15:1时,薄膜表面粗糙度和电阻率均达到最小值;TiN薄膜的反射率与氩气与氮气流量比的关系不大。

高效X光背光源靶材料的研究进展

靶材料的成分、微结构和密度是决定激光驱动X光背光源光子能量和强度的关键参数。基于此,介绍了背光源靶的分类、靶材料的制备及其与强激光的作用机制。背光源靶有着由稠密靶向欠稠密靶发展的趋势,其中,泡沫疏松靶以其操作安全和可选成分广泛等优点成为高效欠稠密靶。泡沫疏松靶材料又包含纳米纤维和气凝胶:纳米纤维是由静电纺丝结合热处理工艺制备的,具有成型性好、发光原子含量高等特点;而气凝胶靶则通过溶胶-凝胶技术结合超临界流体干燥工艺制备,其微结构均匀、理论转换效率高,但目前合成条件复杂、发光原子含量较低。结合多种溶胶-凝胶技术合成密度低、发光原子含量高的块体气凝胶将成为背光源制靶重要的研究方向。

低密度稀土氧化物基气凝胶靶的研制

低密度的高原子序数元素氧化物气凝胶由于前驱体形成端基双键而易于收缩和开裂。通过调控配位环境结合无机分散溶胶凝胶法,制备了稀土氧化物气凝胶。氧化镧基气凝胶和氧化钇基气凝胶块体的成型性好,最低密度分别为0.05g·cm-3和0.06g·cm-3。其成分分别为六方相的La(OH)3和六方相的Y(OH)3,而聚丙烯酸中的羧基与稀土离子之间以桥接的方式进行配位。两种气凝胶均存在明显的多级结构,氧化镧基和氧化钇基气凝胶的初级粒子分别为纤维状和片/球混合形貌,而其二级粒子均为球形。两种气凝胶的比表面积分别为229.1m2·g-1和229.6m2·g-1。该方法制备的稀土氧化物气凝胶具有低的密度和纳米尺度的均匀性,在背光源中有潜在的应用。

碳化硅气凝胶的模板限制反应法制备与特性

提出了一种酸催化制备间苯二酚-甲醛/二氧化硅复合气凝胶的方法,产物经碳化后得到碳/二氧化硅复合气凝胶。利用模板限制的镁热反应法,在低温(700℃)下将C/SiO2气凝胶转化为纳米SiC气凝胶,并讨论了SiC的镁热反应机制。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)和比表面积分析(BET)等测试技术对样品进行了表征。结果表明,产物由立方相SiC纳米晶组成,保留了与原始气凝胶模板相似的微观形貌,表观密度约为130mg/cm3,比表面积约为230m2/g。这种模板限制反应法适用于多种碳/过渡金属氧化物复合气凝胶向碳化物纳米泡沫材料的低温转化,将有利于激光惯性约束核聚变实验用靶的应用研究。

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400～1 200mg/cm3的4层密度梯度RF气凝胶飞片靶的制备和表征。

单相光伏逆变器的改进型孤岛检测方法

分析光伏逆变器在并网时的安全保护问题,详细分析了孤岛效应检测的基本原理,提出了一种主动式移相孤岛检测和过/欠压/频的被动式孤岛检测相结合的反孤岛效应方案,使用DSP进行数字控制实现逆变器的孤岛检测,完成了孤岛硬件保护电路和DSP软件设计,实验结果表明,该孤岛检测方案快速可靠,检测所需时间远小于国际标准所规定的最大检测时间,检测盲区非常小,确保系统安全和高效运行.

金套筒内SiO2气凝胶原位成型技术研究

低密度SiO2气凝胶作为热波增殖和激光-K壳层X光转换实验中高效产生等离子体的媒质而受到广泛关注。本工作采用酸碱二步催化溶胶-凝胶法及CO2超临界流体干燥工艺直接在内径为800μm、长为1 200μm的金套筒内原位制备密度低至约10mg/cm3、成型较好的SiO2气凝胶。采用X射线相称成像仪、光学显微镜、扫描电子显微镜等对金套筒内气凝胶的微观形貌以及金套筒与气凝胶的复合状况进行了表征,结果表明:气凝胶/金套筒界面处接触良好,界面附近与内部气凝胶密度存在差异。此外,着重讨论了金套筒的表面特性对气凝胶原位成型的影响,并对原位成型气凝胶结构差异的形成机理进行了探索。

DC磁控溅射制备的TiN_x薄膜组分及性能分析

利用DC磁控溅射法在p-Si(111)衬底上制备了TiNx薄膜.利用X射线能谱仪(EDX)、X射线衍射(XRD)、紫外/可见分光光度计、四探针电阻率测试仪等分析了薄膜的组分、结构和光电特性.结果表明,薄膜中N/Ti原子比接近于1;衬底温度对薄膜的择优取向影响显著,240℃附近是TiNx薄膜结晶择优取向由(111)向(200)转变的临界点;薄膜在近红外波段平均反射率随衬底温度的升高,先增大后减小;薄膜的电阻率随着衬底温度的升高而显著降低.

单相光伏逆变器的改进型并网控制方法

单相光伏并网逆变器通常采用双闭环控制和电网电压前馈控制的策略,其中双闭环的外电压环为采用PI恒压控制逆变前直流侧电压,分析比较了准比例谐振调节和PI调节两种电流内环的输出外特性,通过对电流内环采用准比例谐振控制的控制系统进行分析建模,建立了逆变器的单相并网仿真模型。仿真结果显示电流内环采用准比例谐振控制能实现并网电流的无静态误差控制,并减小电网频率偏移对并网电流的影响。仿真及实验得到的输出正弦电流波形良好,基于该并网控制策略的光伏逆变器能以高功率因数向电网发电,动态响应快、鲁棒性强、跟踪精度高、并网电流的THD明显优于传统方法,从而验证了改进后模型的可行性和实用性。

载玻片为基底制备钛薄膜的研究

采用磁控溅射法,以普通载玻片为基底,制备了不同厚度的金属钛薄膜,在添加光栅掩模版后,制备了钛薄膜光栅。采用控制变量法,重点研究了不同溅射时间(10 min、15 min、20 min、30 min、40 min、50 min)对金属钛薄膜厚度、透过率、电阻率的影响,并测量了所制备的钛薄膜光栅的光栅常数。结果表明,增加溅射时间,在载玻片表面制备的金属钛薄膜的厚度也呈现出增加的趋势。但金属钛薄膜的透过率和电阻率却呈现现相反的趋势,即随着溅射时间的增加而减小;采用分光光度计测量薄膜光栅的光栅常数为0.168 mm.