磁性ICF靶丸的化学镀制备、表征及性能研究

摘要

惯性约束聚变（lnertial Confinement Fusion，简称ICF）的研究目标是实现无污染的聚变能源和军事应用，在国防和科学方面有着重要的研究价值。激光聚变要求聚变靶丸有充分的对称性和均匀性，同时，又要求激光或X射线均匀地作用于靶丸材料上，以使得热核燃料能被充分压缩，达到足够高的内爆效率。激光聚变靶丸的线度通常为毫米量级，打靶时靶丸的悬挂和支撑点不容忽视。因而，热核聚变靶丸的无接触支撑技术研究是未来惯性约束聚变能源研究中的重要技术环节。无接触支撑的技术目前有3种：光悬浮法、磁悬浮约束法以及惯性控制打靶技术。磁悬浮约束技术适用于各类靶丸。为实现均匀辐照，ICF靶丸的无接触支撑是关键，ICF磁靶悬浮是实现无接触支撑的理想途径之一。 本论文首先采用化学镀技术，对ICF玻璃靶丸进行磁性（镍—磷合金）包覆，并通过正交试验与单因素实验研究了不同工艺条件对镍—磷镀层的影响；然后在此基础上对磁性ICF玻璃靶丸的热处理研究；利用SEM、AFM、XRD、FT—IR、XPS、TG、VSM等测试手段，对磁性ICF玻璃靶丸和热处理之后的磁性靶丸进行了分析表征；最后研究了磁性ICF聚苯乙烯靶丸的制备与性能表征。获得了如下结果： （1）通过化学镀技术制备磁性ICF玻璃靶丸，并对玻璃靶丸化学镀的前处理工艺和施镀工艺进行了研究。 （2）所制备的磁性ICF玻璃靶丸镀层厚度较薄，仅为4μm，对其原结构基本没有影响。 （3）对制备的磁性ICF玻璃靶丸进行热处理研究，发现在不同热处理温度下，随着温度的升高，镀层由非晶态转变为晶态，所镀颗粒直径逐渐增大，且磁性越来越强。 （4）通过化学镀技术制备磁性ICF聚苯乙烯靶丸，并对聚苯乙烯靶丸进行了化学镀的前处理和施镀。结果表明：所制备的磁性ICF聚苯乙烯靶丸镀层包覆效果比较好。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

1.1 引言

1.1.1 ICF研究进展

1.1.2 ICF靶丸研究现状

1.1.3 ICF靶丸研究中面临的难题

1.2 表面沉积磁性材料研究现状

1.2.1离子镀

1.2.2磁控溅射

1.2.3真空蒸发镀

1.2.4离子辅助沉积

1.2.5化学镀

1.2.6小结

1.3 课题的提出与研究思路

1.4 课题主要研究内容及意义

1.4.1主要研究内容

1.4.2本研究的意义

2 磁性ICF玻璃靶丸的制备

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1原料及试剂

2.2.2实验仪器

2.2.3 ICF玻璃靶丸的前处理工艺

2.3 化学镀镍液组成成分剖析

2.3.1主盐

2.3.2还原剂

2.3.3络合剂

2.3.4稳定剂

2.3.5加速剂

2.3.6缓冲剂

2.3.7光亮剂

2.3.8其它组分

2.4 碱性镀液的选择依据

2.5 化学镀工艺研究

2.5.1磁性ICF玻璃靶丸的制备

2.5.2正交试验

2.5.3单因素实验影响因素研究

2.6 小结

3 磁性ICF玻璃靶丸的表征

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1原料及试剂

3.2.2实验仪器

3.2.3磁性ICF玻璃靶丸的制备

3.2.4磁性ICF玻璃靶丸的表征

3.3 结果与讨论

3.3.1磁性ICF玻璃靶丸的XRD分析

3.3.2磁性ICF玻璃靶丸的SEM分析

3.3.3磁性ICF玻璃靶丸的AFM分析

3.3.4磁性ICF玻璃靶丸的EDS分析

3.3.5磁性ICF玻璃靶丸的XPS分析

3.3.6磁性ICF玻璃靶丸的FT-IR分析

3.3.7磁性ICF玻璃靶丸的热分析

3.3.8磁性ICF玻璃靶丸的磁性能分析

3.4 小结

4 磁性ICF玻璃靶丸的热处理研究

4.1 引言

4.2 实验部分

4.2.1原料与试剂

4.2.2实验仪器

4.2.3磁性ICF玻璃靶丸的热处理

4.2.4热处理后磁性ICF玻璃靶丸的表征

4.3 结果与讨论

4.3.1热处理后磁性ICF玻璃靶丸的XRD分析

4.3.2热处理后磁性ICF玻璃靶丸的SEM分析

4.3.3热处理后磁性ICF玻璃靶丸的磁性能分析

4.4 小结

5 磁性ICF聚苯乙烯靶丸的制备与表征

5.1 引言

5.2 实验部分

5.2.1原料与试剂

5.2.2实验仪器

5.2.3磁性ICF聚苯乙烯靶丸的前处理工艺

5.2.4磁性ICF聚苯乙烯靶丸的制备

5.2.5磁性ICF聚苯乙烯靶丸的表征

5.3 结果与讨论

5.3.1磁性ICF聚苯乙烯靶丸的XRD分析

5.3.2磁性ICF聚苯乙烯靶丸的SEM分析

5.3.3磁性ICF聚苯乙烯靶丸的EDS分析

5.3.4磁性ICF聚苯乙烯靶丸的FT-IR分析

5.3.5磁性ICF聚苯乙烯靶丸的热分析

5.4.2磁性ICE聚苯乙烯靶丸的磁性能分析

5.4 小结

结 论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文