Author Affiliations
Abstract
1 Research Center of Laser Fusion, CAEP, Mianyang 621900, China
2 Laboratory of Precision Manufacturing Technology, CAEP, China
The designs of inertial confinement fusion (ICF) targets, which field on ShenGuang III, are becoming more complex and more stringent in terms of assembly precision. A key specification of these targets is the spatial angle alignment accuracy. To meet these needs, we present a new spatial angle assembly method, using target part’s 3D model-based dual orthogonal camera vision, which is better suited for the flexible automation of target assembly processes. The two-hands structure micromanipulate system and dual orthogonal structure visual feedback system were investigated by considering the kinematics, spatial angle measuring, and motion control in an integrated way. In this paper, we discuss the measurement accuracy of spatial angle assembly method, which compared the real-time image acquisition with the redrawing 2D projection. The result shows that the assembly method proposed is very effective and meets the requirements of angle assembly accuracy, which is less than $1^{\circ }$. Also, this work is expected to contribute greatly to the advancement of other target microassembly equipments.
ICF target fabrication spatial angle target assembly High Power Laser Science and Engineering
2017, 5(2): 020000e9
1 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心， 四川 绵阳 621900
2 西北工业大学 微/纳米系统实验室, 西安 710072
论述了基于反应离子深刻蚀技术加工惯性约束聚变(ICF)靶的硅支撑冷却臂。利用扫描电子显微镜、白光干涉仪和视觉显微系统等对所制备的硅支撑冷却臂的形貌、侧壁陡直度和卡爪径向形变量等参数进行了表征分析。分析结果表明，硅支撑冷却臂的侧壁陡直度大于88°，卡爪径向形变量大于20 μm，符合靶的设计要求。
惯性约束聚变靶 硅支撑冷却臂 反应离子深刻蚀 ICF target silicon supporting cooling arm deep reactive ion etching 强激光与粒子束
2013, 25(12): 3251
1 郑州轻工业学院 机电学院， 郑州 450002
2 河南理工大学 理化学院， 河南 焦作 454000
3 西安交通大学 机械制造系统工程国家重点实验室， 西安 710049
针对激光惯性约束聚变装置中靶丸装配误差检测困难、要求精度高的特点，研制了一套用于微靶装配参数检测的测量系统。提出了一种基于激光与CCD的复合式测量方法，建立了二者数据融合的数学模型，通过标定空间位置关系有效地把二者的测量数据融合到同一个坐标系中，从而实现了高精度三维测量。分两种情况讨论了靶丸装配误差的检测方法。实验结果验证了这两种方法的可行性，并比较了两种方法的测量精度，其极限测量误差均不超过3 μm。
ICF靶丸 装配误差检测 复合式测量 五轴测量系统 ICF target micro-capsule assembly error inspection compound measurement five-axis measuring system
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
针对惯性约束聚变靶零件的特点和靶装配应用环境, 研制了一种多用微夹持器。该微夹持器以压电陶瓷驱动柔性钳体, 集成张合量和夹持力控制功能, 可更换各种形状夹口和调整夹口初始开口距离, 以适应多种靶零件的夹持。利用有限元分析方法对钳体柔性机构进行了优化设计。通过检测钳体张合时不同部位柔性铰链的应变量, 实现了张合量和夹持力的独立控制, 并对张合量和夹持力进行了精确标定。实验结果表明：微夹持器张合量达到1 320 μm, 其控制分辨力为5 μm；夹持力为365.0 mN, 其控制分辨力1.3 mN。
微夹持器 柔性铰链 微力检测 有限元分析 ICF靶 microgripper flexure hinge micro-force detection finite element analysis ICF target
1 四川大学 原子与分子物理研究所, 成都 610065
2 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳621900
以碳酸钠为催化剂, 乙醇为溶剂, 间苯三酚-乙醛为反应前躯体, 经溶胶-凝胶、交联老化、二氧化碳超临界干燥制备出间苯三酚-乙醛(PA)有机气凝胶。扫描电镜观察和N2吸附测试结果表明：气凝胶具有较高的比表面积, 是一种连续nm级３维网络结构的多孔材料, 其比表面积为1 210 m2/g, 平均孔径为11 nm, 与传统有机气凝胶相比, 提高了比表面积, 一定程度上实现有机气凝胶的扩孔。
溶胶-凝胶 乙醛 有机气凝胶 ICF靶 sol-gel acetaldehyde organic aerogels ICF target 强激光与粒子束
2010, 22(12): 2893
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
靶用氘代聚合物的合成与性能研究一直是ICF领域的研究热点。采用聚苯乙烯(PS)经氢化反应制备出非氘代聚环己基乙烯(PVCH), 利用傅里叶红外光谱仪、核磁共振仪和凝胶渗透色谱对PVCH结构进行了表征, 表征结果与目标结构吻合良好, 同时摸索出最优合成条件, 并通过差式扫描量热仪和热重分析仪对其热性能进行分析。结果表明：PVCH相对于PS的玻璃化转变温度和初始分解温度都有所提高, 分别达到146 ℃和345 ℃; PVCH在溶解度方面也得到改善, 可以完全溶于石油醚和环己烷中。
ICF 靶 聚环己基乙烯 催化氢化 合成 表征 ICF target poly(vincylcyclohexane) catalytic hydrogenation synthey charicterization
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心,四川 绵阳 621900
采用自制的甲基丙烯酰多羟基倍半硅氧烷制备了UV固化的有机/无机杂化湿凝胶。湿凝胶经CO2超临界干燥后即得到相应的杂化气凝胶,气凝胶经场发射扫描电子显微镜,高分辨透射电镜分析表明:构成气凝胶3维珍珠链结构的骨架的颗粒尺寸为20～30 nm,骨架上具有5～10 nm的孔洞结构,骨架颗粒有机、无机组分间没有明显的相界面。气凝胶的比表面积、吸附特性和微观孔结构采用经典的N2吸附法获得,结果表明气凝胶比表面积为520.9 m2/g,孔洞结构主要由50 nm以下的介孔所构成。
ICF靶 杂化 气凝胶 紫外光固化 ICF target Hybrid Aerogels UV cure
1 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理实验室, 上海 201800
2 中国科学院研究生院, 北京 100039
从提高结构稳定性的基本理论出发, 给出了神光Ⅱ升级惯性约束聚变(ICF)靶室系统的初始结构方案, 并利用有限元方法(FMM)对其进行模态分析, 找出靶室系统初始结构的薄弱环节, 进而对初始方案进行结构稳定性优化, 最后对优化方案进行稳定性分析。优化与分析结果表明, 当靶室的壁厚T为50 mm, 靶室支脚与垂直方向夹角θ为27.2°, 支脚之间布置厚度B为20 mm筋板, 筋板空间距离H为120 mm时, 靶室系统可以获得很好的稳定性, 随机激励作用下的平移均方根值为1.425 μm, 满足神光Ⅱ升级装置对靶室系统的稳定性指标。
激光技术 惯性约束聚变靶室系统 结构稳定性 有限元方法 结构优化
中国科学院上海光学精密机械研究所,上海,201800
从靶场反射镜架模块的机械结构设计布局所需几何空间的角度出发,根据大口径、列阵器件的特殊要求,给出符合"神光III"装置总体技术要求的ICF靶场光束口径与列阵间隔之间的关系,得出靶场Δ纵、Δ横应满足的公式.
ICF靶场 光束口径 列阵间隔 Δ纵 Δ横 ICF Target area Beam aperture Space alignment Δ_v Δ_h
华中科技大学制冷及低温教研室,湖北,武汉,430074
在质量守恒的基础上,运用拉乌尔定律和道尔顿分压定律,对以摩尔分数比为3∶3∶4比例充入到ICF靶丸内的氘气、氚气和氘化氚三元系的热核燃料,在工作温度为22,24,26,28和30 K下处于相平衡时气液两相的组分组成进行了分析讨论.结果显示:工作温度为22 K时,随着充气压强从1 MPa增大到5 MPa,液层中氘气的摩尔分数从0.251增大到0.290,氚气的摩尔分数从0.350减小到0.310;气泡中氘气的摩尔分数从0.322增大到0.365,氚气的摩尔分数从0.278减小到0.241.充气压强为5 MPa时,随着工作温度从22 K提高到30 K,液层中氘气摩尔分数从0.290减小到0.261,氚气的摩尔分数从0.309增大到0.341;气泡中氘气的摩尔分数从0.365减小到0.302,氚气的摩尔分数从0.241增大到0.298.
ICF靶丸 相平衡 组分组成 液化率 ICF target Phase equilibrium Components of the fuel composition Liquefaction ratio
