为了实现惯性约束聚变 (ICF)点火, 需要制备出均匀的高密度燃料靶。 对于氘氘 (DD) 冰层, 红外均化技术可用于改善其内表面粗糙度。 本文利用红外光谱仪和红外显微镜研究了辉光放电聚合物(GDP)薄膜和靶球的红外吸收性质, 得到了GDP薄膜材料特定波长处的红外吸收系数。 通过比较薄膜材料和靶球的红外吸收, 证实了热处理可以降低GDP材料中的氧化位点, 从而抑制羟基(—OH)峰的形成, 优化DD冰层的红外均化效果。 利用所得实验数据对DD均化实验中红外均化积分球所需要的红外功率和国家点火装置(national ignition facility, NIF)标准靶的红外透射率进行了估算, 计算结果对DD冰红外均化实验具有重要指导作用。

利用等离子体聚合技术制备的GDP壳层是目前ICF靶丸的主要烧蚀层材料。为了了解GDP薄膜沉积过程中的CH等离子体的状态, 采用朗缪尔探针和质谱仪对C4H8/H2等离子体的组分和状态参数进行了诊断, 并对等离子体的电子能量分布函数、电子密度、电子温度等进行了深入分析。同时讨论了等离子体状态与放电参数之间的关系。研究发现, 射频功率对等离子体参数有明显的影响。从10 W到35 W, 电子密度正比于射频功率。随着射频功率的增加, 在两步电离机制作用下, 电子温度和等离子体电势呈现先减小后增大的变化趋势。另外, 在高气压下, 质谱诊断中发现了大量的稳定的小质量碎片离子, 这表明在高气压下等离子体气相中的离子碎片聚合反应被抑制。

利用低压等离子体增强化学气相沉积技术制备碳氢辉光放电聚合物(GDP)和全氘代辉光放电聚合物(D-GDP)薄膜。利用表面轮廓仪、傅里叶红外光谱仪和纳米压痕技术对制备的样品进行表征, 讨论了GDP/D-GDP薄膜的沉积速率、化学结构和力学性能在ICF物理实验用靶应用中的优缺点。结果表明: GDP/D-GDP薄膜的沉积速率都随反应气体流量比例近线性增加, GDP的沉积速率达到2.6 μm, D-GDP的沉积速率达到1 μm, GDP的沉积速率远大于D-GDP的沉积速率; D-GDP薄膜内部的交联化程度较弱, D-GDP更有利于靶丸内燃料的红外均化; GDP的力学性能明显优于D-GDP, 更有利于ICF物理实验用靶的燃料填充与装配操作。

利用低压等离子体化学气相沉积法制备厚度约为7 μm的辉光放电聚合物薄膜，将制备的薄膜样品放入通有氩气保护的热处理炉中加热至300 ℃，分别进行6,10,24 h的保温热处理。通过白光干涉仪观察分析了不同保温时间下辉光放电聚合物薄膜的表面粗糙度;利用傅里叶变换红外吸收光谱分析了300 ℃条件下不同保温时间对薄膜结构的影响;采用纳米压痕仪表征了不同保温时间热处理后，薄膜硬度及模量的变化。结果表明:随着保温时间的增加，薄膜的表面均方根粗糙度由12 nm降至4.43 nm。薄膜结构中甲基的相对含量减少，双键的相对含量增加，碳链变长，同时薄膜网络结构的交联化程度增强。硬度和模量随着保温时间的增加先减小后增大。

用低压等离子体化学气相沉积法, 以T2B和H2为工作气源, 改变 T2B与H2的流量比例制备了辉光放电聚合物(GDP)涂层。通过GDP碳氢涂层的傅里叶变换红外吸收光谱讨论了流量比例对其内部结构的影响, 利用热重曲线表征了GDP碳氢涂层在50～600 ℃范围内的热失重情况, 并且结合其结构讨论了流量比例变化对GDP碳氢涂层的热稳定性的影响, 最后探讨了GDP碳氢涂层可能的热裂解过程。结果表明：随着T2B与H2流量比的增大, GDP碳氢涂层中C(sp2)-Hx/C(sp3)-Hx含量逐渐降低, -CH3含量增加, 碳链逐渐变短而支链含量增加, 其热稳定性逐渐变差。以T2B与H2流量比为0.04时, 可以成功制备出ICF物理实验所需的靶丸烧蚀层。