快點(diǎn)火錐殼靶制備技術(shù)基礎(chǔ)研究.pdf

1、快點(diǎn)火是上世紀(jì)九十年代中期提出的一種慣性約束聚變(ICF)新型點(diǎn)火方式。它將ICF內(nèi)爆壓縮和點(diǎn)火過(guò)程分開(kāi)進(jìn)行，首先通過(guò)納秒長(zhǎng)脈沖激光將聚變?nèi)剂蠅嚎s到高密度，然后利用高能激光在等離子體中傳播的穿孔效應(yīng)形成的通道，將點(diǎn)火激光的能量輸運(yùn)到壓縮后的燃料邊緣區(qū)域，并沉積能量，加熱燃料至點(diǎn)火燃燒。與傳統(tǒng)的中心點(diǎn)火相比，快點(diǎn)火方式具有點(diǎn)火閾值低、能量增益高、壓縮對(duì)稱(chēng)性要求低等優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)成為國(guó)際ICF研究的重點(diǎn)內(nèi)容。為了降低復(fù)雜的激光與等離子體相互作用

2、過(guò)程造成的物理風(fēng)險(xiǎn)，快點(diǎn)火靶通常采用錐殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過(guò)插入球殼內(nèi)的金屬錐作為點(diǎn)火激光的通道。在錐殼靶的制備過(guò)程中，在聚合物微球表面上打孔的精度是影響錐殼靶整體質(zhì)量的關(guān)鍵因素。本文以快點(diǎn)火基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)需求為牽引，探索聚合物微球打孔的技術(shù)途徑，著眼解決影響微球打孔質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)問(wèn)題，具體研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面:
　　研究了聚苯乙烯(PS)、氘代聚苯乙烯(DPS)和輝光放電聚合物(GDP)三種材料的飛秒激光燒蝕特性。結(jié)果發(fā)現(xiàn):PS

3、和DPS材料的飛秒激光燒蝕過(guò)程符合閾值模型，DPS的燒蝕閾值和累積系數(shù)都要高于PS。GDP材料的飛秒激光燒蝕過(guò)程與閾值模型有相當(dāng)大的差異。入射激光脈沖能量和脈沖數(shù)不僅影響燒蝕區(qū)域的大小，而且對(duì)燒蝕區(qū)域周?chē)男螒B(tài)也發(fā)生了影響。飛秒激光在聚合物微球表面加工的孔存在一定的圓度偏差和錐度，采用圓偏振光及多次加工的方法可以獲得直徑90μm～500μm，位置偏差小于10μm，直徑偏差和圓度誤差小于2μm，錐度約15°的微孔。
　　開(kāi)展了聚合物

4、材料金剛石車(chē)削加工工藝參數(shù)優(yōu)化研究。采用二次回歸旋轉(zhuǎn)正交實(shí)驗(yàn)方法，以表面粗糙度作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，建立了基于主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度和背吃刀量等三個(gè)主要工藝參數(shù)的表面粗糙度模型，設(shè)計(jì)了正交實(shí)驗(yàn)方案并進(jìn)行了PS材料的金剛石車(chē)削加工工藝實(shí)驗(yàn)。利用該方法獲得了PS材料金剛石車(chē)削加工的最佳工藝參數(shù)組合，在適當(dāng)?shù)募庸すに噮?shù)條件下，PS材料的加工表面粗糙度可以達(dá)到20nm左右。
　　開(kāi)展了GDP空心微球表面金剛石車(chē)削微孔成型技術(shù)研究。設(shè)計(jì)了直線進(jìn)給與階

5、梯進(jìn)給兩種刀具運(yùn)動(dòng)方式和具有尖刀刃結(jié)構(gòu)、主后刀面和副后刀面均采用兩級(jí)后角結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的專(zhuān)用金剛石刀具，解決了空心微球高精度無(wú)損裝夾等關(guān)鍵技術(shù)難題。在GDP微球表面獲得了直徑約150μm，尺寸偏差小于±5μ，圓度好于2μm的微孔結(jié)構(gòu)。
　　開(kāi)展了基于金剛石微探針的聚合物納米機(jī)械加工過(guò)程分子動(dòng)力學(xué)模擬研究。研究結(jié)果表明:納米機(jī)械加工過(guò)程中，DPS樣品的變形主要是通過(guò)單鏈的整體運(yùn)動(dòng)和單鏈上苯基排列方向的改變而實(shí)現(xiàn)的。DPS單鏈的運(yùn)動(dòng)局限在微

6、探針周?chē)膮^(qū)域，并且傾向于運(yùn)動(dòng)到微探針下方的區(qū)域，導(dǎo)致加工表面的材料堆積較少。切削速度、分子結(jié)構(gòu)以及鏈長(zhǎng)等是影響DPS納米機(jī)械加工過(guò)程的主要因素。加工速度較小時(shí)，單鏈自身的變化是DPS樣品變形的主要方式，而當(dāng)加工速遞較大時(shí)，單鏈整體的運(yùn)動(dòng)是工件變形的主要方式，在較小的加工速度時(shí)得到的加工結(jié)果較好;無(wú)規(guī)立構(gòu)的DPS樣品所需的加工力較小，工件內(nèi)部單鏈的排列較為緊湊，得到的加工表面質(zhì)量最好;在鏈長(zhǎng)較短的DPS納米刻劃加工過(guò)程中單鏈容易發(fā)生整體