双锥对撞点火中聚合物球冠的飞秒激光加工方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及激光聚变点火特殊部件的制备工艺技术领域，为双锥对撞点火中聚合物球冠的飞秒激光加工方法及系统，具体工艺包括在钢网基片上的微钢球上沉积生长一层聚合物薄膜；通过移动平台将机器视觉焦点定位在微钢球薄膜表面；将球冠薄膜从微钢球上整体切割下来；通过棉签轻擦将切割后的球冠薄膜从微钢球上剥离；将剥落下来的球冠薄膜平放在载玻片上，利用飞秒激光对球冠边缘进行修饰加工。在保证加工尺寸的前提下，实现双锥靶球冠薄膜的高质量加工，使得球冠质量满足双锥靶的精密配合要求。对球冠加工提出筛选标准，并形成可靠的技术路线，保障了点火测试中球冠样品的高消耗需求，推动了激光可控核聚变的发展研究。

【技术实现步骤摘要】
双锥对撞点火中聚合物球冠的飞秒激光加工方法及系统
本专利技术涉及激光聚变点火特殊部件的制备工艺
，具体涉及双锥对撞点火中聚合物球冠的飞秒激光加工方法及系统。
技术介绍
激光可控核聚变有望彻底解决能源问题，是美欧日中等国家大力投入的研究方向。激光聚变的实现不仅需要对其内禀物理复杂过程有深刻认知，还需要在工程能力上有全面的突破。中国科学院张杰院士提出双锥对撞激光点火方案，为激光聚变研究提供了全新思路。双锥对撞点火中用光锥辐照替代球形辐照，点火靶便由传统的球形靶丸转变为双锥靶，包括金属锥壳和聚合物微球冠。聚变点火要求两者精密配合且中心对称。微球冠是一个直径420微米的球冠状的薄膜，其厚度约为50微米。该球冠的加工存在一些挑战，如高装卡难度，高定位精度，高取样难度，以及高边缘加工精度。本专利旨在开发相关加工工艺，解决这些挑战，制备出高质量的聚合物微球冠。
技术实现思路
本专利技术提供了双锥对撞点火中聚合物球冠的飞秒激光加工方法及系统，解决了以上所述的球冠高装卡精度、高定位精度、高取样难度、高边缘加工精度的超高要求的技术问题。本专利技术为解决上述技术问题提供了双锥对撞点火中聚合物球冠的飞秒激光加工方法，包括以下步骤：S1，在钢网基片上的微钢球上沉积生长一层聚合物薄膜；S2，通过移动平台将机器视觉焦点定位在微钢球薄膜表面；S3，将球冠薄膜从微钢球上整体切割下来；S4，通过棉签轻擦将切割后的球冠薄膜从微钢球上剥离；S5，将剥落下来的球冠薄膜平放在载玻片上，利用飞秒激光对球冠边缘进行修饰加工。可选的，所述S1具体包括：在钢网基片上阵列固定直径为500微米的微钢球，然后在微钢球上沉积生长一层厚度为50微米的聚合物薄膜。可选的，所述S2具体包括：将钢网基片固定在加工平台上，利用三维移动平台将机器视觉焦点定位在球顶表面中心。可选的，所述S3具体包括：整体切割的目标是将球冠薄膜从微球上切割下来，且为了边缘修饰的二次加工有缩进尺寸，切割时的加工直径设为0.44毫米，球冠目标直径为0.42毫米。可选的，所述切割加工采用的是飞秒激光，所述飞秒激光采用基频光，激光中心波长1028nm，激光重复频率200kHz，脉宽190fs，激光功率500mW，激光衰减通过率100％，每个加工点的脉冲数16，加工速率为1mm/s。可选的，为减少球冠边缘附着的残留物，用低功率的激光对切割边缘进行热效应冲击驱散处理，具体地，将激光衰减到10％，激光有效作用直径将减小为3微米，重复加工一遍。可选的，所述S4具体包括：取样时，用蘸有酒精的棉签从侧边绕圈轻擦切割加工后的薄膜样品。可选的，所述S5具体包括：将剥落下来的球冠薄膜水超声清洗，烘干后转移到载玻片上，准备做边缘修饰的二次加工。可选的，所述S5修饰加工具体包括：采用衰减通过率10％的低功率激光对边缘进行修饰加工，从外圈向内圈缩进，加工直径由440微米梯度缩减到420微米，缩进梯度为5微米。本专利技术还提供了双锥对撞点火中聚合物球冠的飞秒激光加工系统，所述系统用于实施双锥对撞点火中聚合物球冠的飞秒激光加工方法。有益效果：本专利技术提供了一种双锥对撞点火中聚合物球冠的飞秒激光加工方法及系统，包括在钢网基片上的微钢球上沉积生长一层聚合物薄膜；通过移动平台将机器视觉焦点定位在微钢球薄膜表面；将球冠薄膜从微钢球上整体切割下来；通过棉签轻擦将切割后的球冠薄膜从微钢球上剥离；将剥落下来的球冠薄膜平放在载玻片上，利用飞秒激光对球冠边缘进行修饰加工。在保证加工尺寸的前提下，实现双锥靶球冠薄膜的高质量加工，使得球冠质量满足双锥靶的精密配合要求。对球冠加工提出筛选标准，并形成可靠的技术路线，保障了点火测试中球冠样品的高消耗需求，推动了激光可控核聚变的发展研究。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本专利技术的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术双锥对撞点火中聚合物球冠的飞秒激光加工方法及系统的双锥靶结构示意图；图2为本专利技术双锥对撞点火中聚合物球冠的飞秒激光加工方法及系统的球冠薄膜加工目标示意图，(a)为切割前样品状态，(b)为切割路径；图3为本专利技术双锥对撞点火中聚合物球冠的飞秒激光加工方法及系统的飞秒激光微纳加工系统示意图；图4为本专利技术双锥对撞点火中聚合物球冠的飞秒激光加工方法及系统的球冠薄膜加工步骤示意图，(a)为球冠定位，(b)为整体切割，(c)为取样，(d)为边缘修饰；图5为本专利技术双锥对撞点火中聚合物球冠的飞秒激光加工方法及系统的定位偏差补偿示意图；图6为本专利技术双锥对撞点火中聚合物球冠的飞秒激光加工方法及系统的球冠薄膜边缘修饰加工示意图，(a)为整体切割后的球冠薄膜图，(b)为球冠薄膜边缘放大图；图7为本专利技术双锥对撞点火中聚合物球冠的飞秒激光加工方法及系统的球冠侧向成像图，(a)(b)分别为两个互为垂直方向的侧向成像。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本专利技术。根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。为解决球冠高装卡精度、高定位精度、高取样难度、高边缘加工精度的超高要求的技术问题，会存在以下五点挑战：挑战一是球冠的微小尺寸带来的装卡问题，应对挑战一，先在钢网基片上阵列固定直径为500微米的微钢球，然后在微钢球上沉积生长一层薄膜，最后从沉积生长的块体材料中切割出球冠薄膜。挑战二是聚焦非平面球冠带来的定位问题，应对挑战二，将钢网基片固定在加工平台上，通过移动平台将机器视觉焦点定位在球顶表面中心。但该球顶定位观察到的中心点并不是实际的微球圆心，需要进行定位偏差补偿。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.双锥对撞点火中聚合物球冠的飞秒激光加工方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1，在钢网基片上的微钢球上沉积生长一层聚合物薄膜；/nS2，通过移动平台将机器视觉焦点定位在微钢球薄膜表面；/nS3，将球冠薄膜从微钢球上整体切割下来；/nS4，通过棉签轻擦将切割后的球冠薄膜从微钢球上剥离；/nS5，将剥落下来的球冠薄膜平放在载玻片上，利用飞秒激光对球冠边缘进行修饰加工。/n

【技术特征摘要】
1.双锥对撞点火中聚合物球冠的飞秒激光加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，在钢网基片上的微钢球上沉积生长一层聚合物薄膜；
S2，通过移动平台将机器视觉焦点定位在微钢球薄膜表面；
S3，将球冠薄膜从微钢球上整体切割下来；
S4，通过棉签轻擦将切割后的球冠薄膜从微钢球上剥离；
S5，将剥落下来的球冠薄膜平放在载玻片上，利用飞秒激光对球冠边缘进行修饰加工。


2.根据权利要求1所述的双锥对撞点火中聚合物球冠的飞秒激光加工方法，其特征在于，所述S1具体包括：在钢网基片上阵列固定直径为500微米的微钢球，然后在微钢球上沉积生长一层厚度为50微米的聚合物薄膜。


3.根据权利要求1所述的双锥对撞点火中聚合物球冠的飞秒激光加工方法，其特征在于，所述S2具体包括：将钢网基片固定在加工平台上，利用三维移动平台将机器视觉焦点定位在球顶表面中心。


4.根据权利要求1所述的双锥对撞点火中聚合物球冠的飞秒激光加工方法，其特征在于，所述S3具体包括：整体切割的目标是将球冠薄膜从微球上切割下来，且为了边缘修饰的二次加工有缩进尺寸，切割时的加工直径设为0.44毫米，球冠目标直径为0.42毫米。


5.根据权利要求4所述的双锥对撞点火中聚合物球冠的飞秒激光加工方法，其特征在于，所述切割加工采用的是飞秒激光，所述飞秒激光采用基频...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹强，杨波，王晓亮，刘胜，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42