Target is one of the essential parts in inertial confinement fusion (ICF) experiments. To ensure the symmetry and hydrodynamic stability in the implosion, there are stringent specifications for the target. Driven by the need to fabricate the target required by ICF experiments, a series of target fabrication techniques, including capsule fabrication techniques and the techniques of target characterization and assembly, are developed by the Research Center of Laser Fusion (RCLF), China Academy of Engineering Physics (CAEP). The capsule fabrication techniques for preparing polymer shells, glow discharge polymer (GDP) shells and hollow glass micro-sphere (HGM) are studied, and the techniques of target characterization and assembly are also investigated in this paper. Fundamental research about the target fabrication is also done to improve the quality of the target. Based on the development of target fabrication techniques, some kinds of target have been prepared and applied in the ICF experiments.

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。

利用低压等离子体聚合技术在不同工作压强下制备了辉光放电聚合物 (GDP) 薄膜。利用原子力显微镜、傅里叶红外光谱仪、元素分析仪和紫外-可见光谱仪对GDP薄膜的表面形貌、化学结构、碳氢原子数比以及光学性质进行了表征。分析了工作压强对薄膜表面形貌、化学结构、碳氢原子比和光学性质的影响以及相互关系。结果表明: GDP薄膜的表面形貌随工作压强的增大而变得平整光滑, 均方根粗糙度逐渐减小。随工作压强增大, GDP薄膜的化学结构的相互交联化程度减弱, C=C双键含量不断减小, 碳氢原子数比不断减小, 氢元素含量逐渐增大, 薄膜的光学透过率截止波长发生“蓝移”, 光学间隙不断增加。

激光惯性约束聚变的核心思想是利用球形内爆技术对聚变燃料进行增压，使热核燃料达到高温、高密度的等离子体状态，进而实现聚变点火。基于对称压缩、流体界面不稳定性和实验诊断的考虑，ICF实验对作为热核燃料容器的空心微球的品质在球形度、壁厚均匀性、表面粗糙度以及掺杂水平等方面提出了严格的要求。为满足这些要求，陆续发展了乳液微封装技术、降解芯轴技术、低压等离子体聚合/掺杂技术、干凝胶玻璃微球制备技术等用于多层塑料微球和空心玻璃微球的研制。另一方面，针对ICF靶丸量小、质轻以及表面要求高的特点，发展了相应的非破坏性靶丸参数表征技术，如X光照相技术、4π形貌表征技术、微球掺杂水平测量技术以及微球内燃料负载水平快速测试技术。基于这些制备与表征技术，初步实现了多层塑料微球、玻璃微球、聚-α-甲基苯乙烯芯轴微球、梯度掺杂CH微球的研制，满足了“神光Ⅱ”、“神光Ⅲ原型”及“神光Ⅲ主机”上开展的一系列内爆物理实验的要求，同时为未来点火物理实验用靶丸的研制提供了技术支撑。

采用射频辉光放电聚合技术,在低压等离子体聚合装置上开展在5~20 W功率下氘代辉光放电聚合物薄膜的制备及性能研究。利用傅里叶变换红外吸收光谱仪表征薄膜的化学结构,讨论了功率变化对其官能团结构的影响规律。利用元素分析仪和纳米压痕仪表征薄膜中氘原子的相对含量和薄膜的力学性能。研究表明:随着功率的升高,薄膜中的氘含量先升高后降低,在10 W时达到最大,薄膜中SP3CD的相对含量增加,SP3CD2的相对含量减小;聚合物薄膜的硬度和杨氏模量均随功率的增加而减小。

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。