ICF分解实验中的平面调制靶

介绍采用多次电镀Ｎｉ图形转移工艺将激光干涉法获得的耦合在光刻胶表面的起伏图形进行复制以获得Ｎｉ基图形转移模板，并进一步将表面起伏图形复制到聚苯乙烯薄膜的表面，以获得具有表面起伏图形的平面调制靶。为提高图形转移的精度、研究电镀图形转移工艺和聚苯乙烯薄膜图形复制工艺对表面起伏图形转移精度的影响，以扫描电子显微镜对整个图形转移流程进行监控，比较光刻胶表面图形，一次、二次电镀转移图形和转移到聚苯乙烯上图形的形貌。

平面调制靶瑞利-泰勒不稳定性初步研究

瑞利-泰勒不稳定性增长的准确估计是激光聚变的重要研究课题。在神光Ⅱ装置上,利用面向背光照相技术对正弦调制平面靶的瑞利-泰勒不稳定性增长进行了实验研究,得到了清晰的时空分辨图像;采用傅里叶变换取基模法和求波峰波谷差值法分析了实验结果;两种方法得到的靶扰动增长因子相同。实验中平面靶扰动增长较小可能是密度梯度致稳和烧蚀致稳抑制了扰动增长,也可能是扰动进入了非线性阶段而使增长不大。

薄膜-泡沫复合平面调制靶的制备

利用浇注法制备了具有正弦波调制图纹的溴代聚苯乙烯薄膜,并在此基础上将低密度聚-4-甲基-1-戊烯(PMP)泡沫溶胶浇注在薄膜调制图纹的表面,从而得到了薄膜-泡沫复合平面调制靶样品。较为详细的讨论了具有正弦波调制图纹的复合平面调制靶的制备方法并通过台阶仪、显微镜观测了薄膜表面条纹的起伏以及薄膜-泡沫截面的复合情况,实验结果发现,采用此种方法得到的复合平面调制靶样品,其薄膜厚度、泡沫密度易于控制,薄膜、泡沫调制界面清晰,易于微靶的加工与装配。

ICF分解实验中的平面调制靶和薄膜靶的研制

本工作研制了用于惯性约束聚变ICF分解实验模拟聚变靶丸表面粗糙度和驱动激光空间不均匀性对R T不稳定性作用的平面调制靶和平面薄膜靶。以激光干涉法结合图形转移工艺获得波长20～100μm、振幅0 0～4 0μm的正弦调制图形的模板,再将调制图形转移至溴代聚苯乙烯薄膜表面,制备出ICF实验用溴代聚苯乙烯平面调制箔靶;以半导体工艺结合自截止腐蚀工艺制得厚度4μm左右的自支撑Si平面薄膜靶。Si膜的表面粗糙度为几十纳米。对所研制的两种靶型的参数进行了测量。

平面调制靶的正弦波曲面超精密加工与表征

采用超精密车削技术加工微尺度正弦波调制曲面微结构,解决了尖刃金刚石刀具刃磨和刀具对中等关键技术,研究了进给量、背吃刀量和主轴转速等主要切削参数对铜模板表面粗糙度的影响规律。加工出波长为(20～150)μm±0.5μm﹑峰谷高度差为(0.2～20)μm±0.1μm的带正弦波调制曲面。采用原子力显微镜对模板表面轮廓扫描,在20μm×20μm的范围内,其表面粗糙度均方根值小于10nm。将正弦波调制曲面测量结果与理论轮廓进行比较,采用最小二乘寻优算法评定轮廓误差。完成了曲面轮廓的功率谱表征,利用加工的曲面微结构制备了平面调制靶,实现正弦波调制曲面轮廓的精确转移。

铝平面调制靶的点投影静态诊断实验

针孔辅助X射线点投影成像是一种新兴的激光等离子体诊断技术。已经在神光Ⅱ装置第9路上开展了演示实验，验证这一诊断方法的可行性。为了将这一诊断方法逐步实用化，最终用于界面不稳定性实验研究中，开展了铝（Al）调制靶的静态成像实验。

侧照明实验用平面调制微靶的制备及参数测量

介绍了用于侧照明实验研究瑞利-泰勒流体力学不稳定性(Rayleigh-Taylor instability)实验的聚苯乙烯和铝平面调制微靶的制备工艺。通过图形转移,靶型切割和装配工艺的控制,结合靶参数测量,获得了厚度在几十μm、表面具有波长50μm和55μm、振幅从几到几十μm、微靶宽度约为200μm、剖面正弦调制图形清晰的两种靶型。

掺溴聚苯乙烯平面调制箔靶的制备及测量

平面调制靶是ＩＣＦ分解实验中的重要用靶。介绍了在过去工作的基础上掺溴聚苯乙烯平面调制箔靶的制备工艺，研究旋转涂覆和流延工艺对靶的表面起伏图形转移的影响，采用ＳＥＭ观察薄膜表面起伏图形的形貌，对掺杂溴的含量进行测量和控制，以台阶仪测量靶的表面粗糙度。

二维正弦调制靶的图形转移研究

根据惯性约束聚变分解实验的要求 ,通过激光干涉法在光刻胶表面制备正弦起伏图形 ,结合电镀图形转移工艺 ,获得了波长 2 0～ 10 0 μm、振幅 0 2～ 3 5 μm的一系列Ni基图形转移模板 ,并进一步将正弦起伏图形转移到聚苯乙烯薄膜表面 ,制备出聚苯乙烯二维调制箔靶。研究了图形的精确转移工艺 ,特别是深振幅样品的脱模工艺 ,对工艺参数的优化进行了讨论。采用台阶仪和原子力显微镜监控图形转移过程 ,比较了光刻胶表面图形和一次、二次电镀转移图形以及转移到聚苯乙烯薄膜上图形的形貌 。

CH调制靶RT不稳定性增长侧向诊断

流体力学不稳定性是惯性约束聚变中的重要物理问题之一，它直接影响靶丸的压缩效率和点火热斑的有效半径。特别是在激光直接驱动ICF技术路线中，流体力学不稳定性显得更为至关重要。通过分解实验，研究流体力学不稳定性的发展规律进而探索抑制流体力学不稳定性发展的途径，是ICF实验研究中的重要一环。本轮实验利用X射线针孔辅助点投影技术，通过侧向诊断方法，观测了CH平面调制靶在激光直接驱动下的不稳定性演化过程。

用于ICF实验的掺溴聚苯乙烯平面调制箔靶

以掺溴聚苯乙烯平面调制箔靶的制备为主，介绍通过激光干涉法结合图形转移工艺获得具有正弦起伏图形的掺溴聚苯乙烯平面调制箔靶的工艺．对表面调制起伏图形的精确转移进行研究，以ＳＥＭ和台阶仪监控图形转移过程，控制耦合在调制图形上的表面粗糙度．

2.5 keV能点多层膜KB显微镜成像性能

研究了Kirkpatrick-Baez(KB)显微镜成像系统的结构设计、元件制备。通过分析掠入射角、放大倍数和反射镜曲率半径对成像系统调制传递函数(MTF)的影响,确定了KB显微镜系统的初始结构参数,实现了2.5 keV能点多层膜KB显微镜的设计、制备以及装调,在神光Ⅱ强激光装置上完成了像质标定实验。结果表明:2.5 keV能点多层膜KB显微镜在100μm视场内观测周期为20μm平面调制靶时的MTF高于0.6,与OMEGA装置同类型KB系统的空间分辨能力相当,明显优于现有的针孔相机和点投影成像技术。该显微镜与条纹相机配合,已成功实现对短扰动波长平面调制靶烧蚀演化行为的动态诊断。

研究瑞利-泰勒流体力学不稳定性的实验用靶

介绍了以激光干涉法形成正弦调制起伏图形，结合电镀图形转移工艺获得了图形模板，采用旋转涂覆等工艺将调制图形转移至掺溴聚苯乙烯薄膜的表面，获得了掺溴聚苯乙烯平面调制箔靶。研究了调制起伏图形的精确转移工艺，以SEM和台阶仪监控图形转移过程，控制耦合在调制图形上的表面粗糙度。