[发明专利]一种用于超高压声速测量的侧向稀疏靶制备方法

说明书

本发明公开了一种用于超高压声速测量的侧向稀疏靶制备方法，该制备方法通过把非常薄的样品叠加成足够的厚度，并胶合成整体，然后对该整体侧面进行光学加工和抛光，最后将该抛光后的整体进行处理分片使用，能够实现微米级厚度的薄片样品的侧面(沿厚度方向)抛光处理，且误差小，避免现有技术对薄片样品直接进行加工和抛光，造成样品侧面与其上下两平面的交线处产生较大缺陷，无法满足超高压声速测量的实验要求。

技术领域

本发明涉及超高压声速测量领域，具体涉及一种用于超高压声速测量的侧向稀疏靶制备方法。

背景技术

材料在高压下的响应特性对于地球和行星物理，惯性约束聚变以及第一性原理的建模等多个物理研究领域具有重要意义。在材料响应特性的各种表征中，声速反映了小应力扰动在介质中的传播特征，携带了材料的各种模量信息，是材料在一定热力学状态下的一种力学属性，是研究材料状态方程、本构关系、相变(包括固-固相变)以及物质构成等的重要手段。对于大多数透明材料，当压力达到几个Mbar到几十个Mbar时，冲击波后的状态都是流体状态，电介质也会发生绝缘体金属相变，声速等价于体声速，对于透明介质，冲击波阵面表现出很高的反射率，速度干涉仪可以直接对冲击波速度进行测量。

在满足一维平面冲击加载下，通过靶的设计引入侧向稀疏(声波)，则冲击波面在稀疏侧面会发生弯曲。利用线成像VISAR(任意反射面速度干涉仪)系统可以实现对冲击波阵面的速度历史测量已经成为冲击动力学领域的常用手段，但是线成像VISAR系统携带的其他信息却长期被忽略掉了。当线成像VISAR物镜参数f较大时，发射面微小的倾斜会使探测光的回光无法进入成像透镜，导致信号的丢失，正如冲击波发生弯曲时，弯曲部分在像面不会有反射信号，因而可以在记录系统中测到平面冲击波的边界随时间的横向位移。该位移数据反映了冲击波后侧向小扰动传播的过程，可与冲击波速度直接关联，从而获得主冲击绝热线上的连续声速变化曲线。

上述技术对物理靶的要求非常高，主要是要在冲击波传播方向的横向引入稀疏波，最直接的方法就是让冲击波从基板穿出后，一部分进入样品，一部分进入低阻抗(相对于样品)的真空：即样品仅覆盖基板的一部分，样品侧边垂直于基板平面，这样就需要加工一个侧边与薄片样品的两个平面垂直并精确抛光，无崩边的样品；长期以来，并没有任何制靶技术提到过对微米级厚度的薄片进行厚度方向的抛光处理；经典光学加工方法一般使用机械切割，或者激光切割来处理超薄样品的边界，但是这种处理方法无法达到实验的要求。

发明内容

为解决上述现有技术存在超薄样品厚度方向抛光精度差等技术问题，本发明提出了一种用于超高压声速测量的侧向稀疏靶制备方法，该制备方法能够实现微米级薄片样品厚度方向的抛光处理，且保证样品的侧面与其上下两个平面的交线处缺陷尺寸不超过样品厚度的1％。

本发明通过下述技术方案实现：

一种用于超高压声速测量的侧向稀疏靶制备方法，包括以下步骤：

步骤一，将透明材料加工成n片厚度为d的薄片样品；

步骤二，将n片厚度为d的薄片样品均初步加工成比样品设计值大1～2倍的尺寸；

步骤三，将上述步骤二中经过初步加工的n片薄片样品叠加封装成为整体；

步骤四，将封装好的n片薄片样品整体从中间且垂直样品平面的方向切开；

步骤五，对上述步骤四的从中间且垂直样品平面的方向切开的侧面进行研磨、抛光加工，并检测该侧面是否符合要求；

步骤六，如果该侧面符合要求，则对步骤五中进行加工后的n片薄片样品整体进行分片处理；反之则重复步骤五；

步骤七，取出n片薄片样品整体中靠中间位置的薄片样品，对其进行清洗、晾干操作；

步骤八，对步骤七中进行清洗、晾干后的薄片样品进行检测，如果合格则进行后续加工成为侧向稀疏靶，用于超高压声速测量。