[发明专利]黑腔内壁低密度金转化层的制备方法

说明书

本发明公开的是激光惯性约束聚变靶制备技术领域的一种黑腔内壁低密度金转化层的制备方法，包括以下步骤：首先采用Au靶与活泼金属靶的双靶共溅方式在芯轴表面制备合金结构的内衬层；然后在内衬层结构的表面制备纯金的支撑层；然后对样品进行退火处理；最后将样品在电解质溶液中进行去芯轴和合金处理，清洗、烘干后得到内衬层为低密度金转化层的黑腔。本发明直接在传统金黑腔内壁原位制备低密度能量转化层，不需要二次加工装配成型，制备方法简单，成本低、效率高，并且低密度Au层的密度和密度分布精确可控，可根据需求有效调节，低密度金层作为金黑腔内衬层可提高激光‑X光能量转化效率，降低黑腔壁损失能量，降低特定角度的闪烁和抑制受激布里渊散射。

技术领域

本发明涉及激光惯性约束聚变靶制备技术领域，具体涉及一种黑腔内壁低密度金转化层的制备方法。

背景技术

间接驱动激光惯性约束聚变是聚变能源研究的重要方向之一，在不久的将来有望提供清洁能源并解决日益严重的环境问题。在间接驱动激光惯性约束聚变中，激光注入高Z金属材料为主的黑腔，通过激光与黑腔靶壁材料相互作用，把激光能量转化为X光能量；然后在黑腔靶壁的约束下，形成高温、干净和均匀的热辐射场；最后利用X光辐射与装有燃料的球形靶丸相互作用，压缩聚变燃料产生内爆，实现可控核聚变。可见，黑腔作为间接驱动的能量转化单元起到了至关重要的作用。电镀或溅射方法制备的近块体密度金黑腔是最常用的黑腔。

目前研究表明，黑腔中主要的辐射能量损失来自于腔壁漏失，通过改进腔壁辐射性，特别是将腔内壁高Z辐射物质低密度化，能将有望显著提升黑腔能量耦合效率。(M.D.Rosen,J.H.Hammer.Phys Rev E.72,056403,2005)。在抑制等离子体运动的同时，相比同种材料的固体形态，高Z低密度腔壁材料对激光X光转换效率、X光再发射率都有提升作用，有利于提高黑腔能量耦合效率。理论研究表明，将0.3g/cc低密度金替代19.3g/cc固体金制作黑腔，能够降低大约17％的腔壁能量损耗，可提升腔内辐射温度约4％(Lu Zhang,Yongkun Ding,Zhiwei Lin,Hang Li,Longfei Jing,et al.Nucl.Fusion,2016,56:036006)。由此可见，低密度金层相对于块体密度金层，具有更高的激光-X光吸收转化效率和更低的黑腔壁损失能量。

为此，若在传统的Au黑腔内表面制备出具有低密度内壁转化层，那么这种黑腔的X光转化效率就得以提高，于此同时黑腔壁能量损失会降低。在相同的激光能量条件下，黑腔内靶丸可以获得更高能量的X射线，更低的黑腔壁的能量损失和更高的辐射温度，因而更易实现聚变反应。此外，金黑腔内壁低密度化可以降低特定角度的闪烁，抑制受激布里渊散射(SBS)起到减散层的作用。

发明内容

为克服现有块体密度金层黑腔在转化效率和能量损失上的不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种可提高X光转化效率，同时降低黑腔壁能量损失的黑腔内壁低密度金转化层的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种黑腔内壁低密度金转化层的制备方法，包括以下步骤：

A、采用Au靶与活泼金属靶的双靶共溅方式在芯轴表面制备合金结构的内衬层；

B、采用溅射或电镀方式在步骤A制得的内衬层结构的表面制备纯金的支撑层；

C、对步骤B制备的样品进行退火处理；

D、将步骤C获得的样品在电解质溶液中进行去芯轴和去合金化处理，清洗、烘干后得到内衬层为低密度金转化层的黑腔。

2、如权利要求1所述的一种黑腔内壁低密度金转化层的制备方法，其特征是：在步骤A中进行溅射之前，首先使溅射真空室的真空度达到1×10^-7Pa～1×10^-5Pa，然后充入高纯氩气，并使溅射真空室的真空度维持在0.1Pa～0.6Pa。