状态方程实验用铈微靶的聚焦离子束制备

【作者】 路超； 任大鹏； 张德志； 张厚亮； 贾果； 史鹏；

【机构】 中国工程物理研究院材料研究所； 上海激光等离子体研究所高功率激光物理国家实验室；

【摘要】 聚焦离子束(FIB)技术是一种近年来发展起来的先进微纳加工方法,工艺方法已经比较成熟。FIB能够把离子束聚焦到纳米尺寸,加工微纳尺寸的样品,精度可以到达纳米级别;结合系统中配备的扫描电镜(SEM),可以对加工进行全程实时监控,方便控制每一个细节,利于加工效率的提升;结合系统中的移动步长在几十纳米的机械手系统,可以进行样品的转移,试样的高精度装配,装配精度可达百纳米精度;高真空的环境,可以有效放置加工样品的氧化,并且利用系统中的离子束辅助沉积,可以进行防氧化镀层的制备,防止材料样品的后续氧化。鉴于传统制靶工艺所遇到的瓶颈问题,引入了FIB工艺进行了高活性Ce材料的EOS靶制备。制备过程在10-4Pa的高真空下进行,包括Ce靶片的离子束切割、机械手转移、扫描电镜定位、Pt沉积固定、氧化防护Pt膜等工艺步骤,实现了高精度Al-Ce阻抗匹配靶的制备。引入FIB工艺进行微靶制备,显著提高了靶片切割精度及装配精度,使Al-Ce阻抗匹配靶的加工精度大大提高。通过高真空环境操作以及防氧化镀层的沉积,使高活性材料微靶制备过程中的氧化大大降低,运输氧化也明显减少。使用FIB工艺,也使制靶成品率与加工效率获得显著提升,促进的制靶的自动化、精密化,利于更复杂靶型的研制。最后,通过Al-Ce阻抗匹配靶的激光加载EOS实验,获得了质量良好的冲击波信号,并首次得到了Ce材料在近TPa压力下的EOS参数。实验测得的Ce材料的EOS数据与文献数据有较好的符合性,进而证实了FIB制靶工艺在高活性材料微靶研制方面的可靠性与先进性。更多还原