激光聚变空腔靶化学镀制备技术的研究

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1、西南科技大学硕士研究生学位论文第l页摘要能源是经济发展的支柱之一。能源危机也就成为关键问题。核聚变能可以提供巨大清洁的能源，从根本上解决能源危机。受控核聚变经过近50年的探索研究，逐步形成了磁约束受控核聚变(McF)和惯性约束受控核聚变(IcF)两类主要试验研究途径。而我国从二十世纪60年代就开始研究的激光惯性约束核聚变属于IcF类，激光惯性约束核聚变是利用高功率的激光束或粒子束均匀照射腔体靶内的靶丸，迅速(10—s左右)加热压缩靶丸，使之达到极高温(Ti≥lOkeV以上)和极高密(n。≥lO”m。3)的状态，从而引起核聚变反应。在IcF研究中，制靶是一个关键部分，只有同理论、装置、实验

2、、诊断等几方面协调发展，才能保证实验研究的顺利进行。激光聚变靶的制备方法很多，如：电镀结合精密加工、液滴法等制作空腔靶和半球形靶；单源蒸发法、瞬时蒸发法、多靶头同时溅射和多层热扩散法等制作合金薄膜靶：干凝胶法制作球形靶；氢气还原结合滚轧和聚焦束溅射法制成各种厚度的靶膜等等。本课题是空腔靶的制备。已有的用电镀法制备空腔靶，存在两个问题：一是在非金属上电镀是先化学镀并电镀，工艺复杂；二是由于电镀时电力线分布不均匀而影响到镀层厚度的均匀性，使得电镀后还需要对镀层进行车削加工，需要增加成本并且较难保证壁厚均匀性的要求。因此探求一种新的制靶方法变得迫不及待。化学镀镀层均匀性好，可以克服电镀均匀性差

3、的缺陷，是激光聚变靶制备的一种新型方法，同时也是化学镀的一种新的应用范围。空腔Cu靶的化学镀制备是在预处理芯轴(基体)表面，通过镀液可控制的还原反应在芯轴表面不断产生Cu的化学沉积，然后刻蚀芯轴，镀层表面钝化处理而得到空腔Cu靶。其制备工艺流程如下：制作芯轴一芯轴镀前预处理一化学镀cu一表面钝化处理一溶蚀芯轴。化学镀cu靶不但结构微小(直径为巾O．8mm左右，轴线长度卜2m玎】，腔体壁厚>10llm，尺寸精度为um级)，而且镀层厚度便于控制，镀层纯度、厚度均匀性等都能满足要求，工艺较为简单。利用本工艺，还能为IcF研究制各出各种金属及合金的实验用空腔靶。由于铁的自催化能力很弱，化学镀铁可

4、从两个方向考虑：一是根据电化学理论，利用合金的强催化性镀铁合金；二是镀液在电偶催化的作用下化学沉积。其制各工艺流程如下：制作芯轴一芯轴镀前预处理一化学镀Fe一表面钝化处理一溶蚀芯轴。与铜靶相比，化学镀铁和铁靶的纯度是铁靶制作的难西南科技大学硕士研究生学位论文第1l页点。在该课题研究中，在这两个方面都取得了很大的进展。铜和铁在空气中都是易氧化变色金属。所以镀后将靶切下，置于无机缓释剂中，使镀层表面形成一层保护膜，起到抗氧化效果。在一个月时间里，靶内外表面无氧化变色，达到技术要求。化学镀镀液分散性近乎100％，镀层均匀致密，工艺简单，并且可以借助激光等诱导局部镀，有利于微小零件的制备。化学镀

5、制备激光聚变靶就证实了这一点，进一步拓宽了化学镀的应用。同时还可以用于制作其它金属或合金的激光聚变靶，为靶的制备提供了一种新的途径。关键词：激光聚变靶化学沉积化学镀铜化学镀铁钝化处理西南科技大学硕士研究生学位论文第1Il页AbstractTheenergydrive也eeconomicdeVelopmentrapidly．SOs01Vingmeenergyproblemisanimponantquestioninpresent．Nuclearfusionenergyisahugeclearonewhichcansolvetheenergylackingfhnd锄entally．Nucle

6、arcontrolledfusioncomeintobeingtwomainwaysbyabout50year’sresearch：inertialcon蠡nementfusion(ICF)andmagneticconfinementfusion(MCF)．InChina，laserICFwhichbegantostudyin1960’sisoneofICF．Usinglaserorpaniclebundleirradiatesequablytargetballinhohlraumtarget，whichisheated，compressaboutlO叫s，andattainhugete

7、mperature(Ti≥1OkeV)anddensity(ni≥1032m’3)，thencausetonuclearf．usionreaction．ThisisLaserICF．Thrgetmakingisoneofkeypansandgoesonwellwiththeory，deVice，experiment，diagnose，andtheresearchcangowell．Therearemanymethodsinlaser