为了满足惯性约束聚变和电磁内爆实验对靶材料的需求,以W(CO)5为原料,利用超声化学法在线制备纳米WO3掺杂聚苯乙烯.所得样品用TEM,XPS,FTIR和TG进行了表征.测试结果表明,钨元素主要以WO3的形态存在,WO3粒径分布为20～50 nm,WO3微粒被聚苯乙烯完全包覆,掺杂后聚苯乙烯的热稳定性提高了70 ℃.在此基础上,对超声化学法的反应机理进行了探讨.研究表明:纳米WO3与聚苯乙烯分子链有一定的化学键结合,纳米WO3在聚苯乙烯基体中分布均匀.

直径小于7 μm的超细钨丝是制备Z-pinch丝阵负载的主要原料,为了满足Z-pinch物理实验需要,利用电解腐蚀法原理,制备出了直径最小为3.0 μm的超细钨丝.研究了电解液温度、电解液质量分数、电解电压和收丝速度等工艺条件对钨丝的影响,并用扫描电镜、原子力显微镜和万能测力计测试了所制备钨丝的直径、形貌及抗拉强度.实验表明,电解电压和收丝速度是影响钨丝腐蚀速度的主要因素,所制备的钨丝表面光滑,均方根粗糙度为2.42 nm,直径为3.5 μm的钨丝其抗拉强度为2.32 g.利用这种方法所制备的超细钨丝已用作Z-pinch丝阵负载的靶材料,取得了很好的物理实验结果,X光能量已达到36.58 kJ.

超细钼丝是Z-pinch物理实验常用的材料之一.采用亚硫酸脉冲镀金技术,在超细钼丝上镀制一层均匀致密的金层来改善钼丝性能.实验研究和优化了影响镀层质量和沉积效率的主要工艺条件,优化后的阴极电流密度2 mA/cm₂,溶液pH值8.5,溶液温度40°.用扫描电镜观察镀金钼丝的表面形貌及镀层质量;用划痕法测试了镀层与钼丝表面的结合力.实验结果表明,采用经过优化的镀金工艺能够在直径小于15 μm的钼丝上镀制厚度0.6～2.5 μm的致密金层,且能够有效地降低钼丝表面的粗糙度和提高抗氧化能力,满足Z-pinch实验的需要.

在靶室阴、阳电极呈水平放置的电磁内爆加速器中,抽真空时电极间距会收缩变短,电极间的丝阵负载无法维持预定的分布状态,为此,设计出了一套单层柱面状丝阵负载制备技术,通过弹簧预先压缩足够长度使负载能自动适应电极间距变化,并利用一套可以拆卸的辅助装置固定负载各部件.对制备出的多种单层柱面丝阵负载的测试及靶场实验结果表明,负载能自动适应电极间距变化,最大收缩量达3mm,负载丝仍保持预定的分布并且绷紧,制备技术也便于负载的装配、运输和安装.

在Z-pinch实验中,加速器两电极间距会因抽真空而发生改变从而导致平面丝阵负载的丝分布发生变化,为了解决这个问题,采用弹簧预压缩的方法,制备出了平面丝阵负载,经实验室模拟检测和物理实验的实际应用证明,平面丝阵负载不但能适应电极方向呈任何方向放置的靶室,还能自动适应靶室电极间距因抽真空而发生的变化.在实验过程中丝阵可以保持绷紧的状态,满足了物理实验的要求.

根据空心玻璃微球(HGM）耐内、外压能力与玻璃强度及形状因子的关系,用分步加压法测量了直径为350～550μm,壁厚小于1.1μm的3种配方HGM的耐内、外压能力及HGM玻璃的杨氏模量和拉伸强度,并由强度测定值给出了不同直径与壁厚HGM的耐内、外压能力的计算式,分析了测量误差,提出了改进方案。

论述了Z箍缩(Z-pinch）靶的发展与现状,阐述了Z-pinch靶及负载在结构和材料上的特点及其制备方法,比较了Z-pinch靶与激光聚变靶的区别,针对国内目前开展Z-pinch实验对靶的需求,拟采用电解抛光法制备负载用超细金属丝,并提出了Z-pinch单层丝阵负载的制备流程。