状态方程实验用铈微靶的聚焦离子束制备
2020-09-21任大鹏张德志张厚亮
路 超 ,任大鹏 ,张德志 ,张厚亮 ,贾 果 ,史 鹏
( 1. 中国工程物理研究院材料研究所,四川江油621907;2. 上海激光等离子体研究所,高功率激光物理国家实验室,上海201800 )
通过冲击压缩的精密物理实验[1-3],可获得材料的冲击压缩状态方程数据、高压相变信息、相图等物理特性,在国防工程、基础科学、核与天体物理、地球物理等领域都有重要意义[4-5]。 由于具有更高的压力及压力调节范围、更高的应变率、更加环保等优势,激光加载已成为一种研究材料高压物性的重要手段。 由于激光加载对实验样品精度要求很高,制备高精度激光状态方程微靶是开展相关激光加载状态方程(equations of state,EOS)精密物理实验的前提和基础。 激光微靶的精度关系着高压数据的可靠性。 传统的EOS 微靶加工一般采用机械磨抛、手工精磨、体视显微镜下的手工装配等流程,其加工效率低下、装配困难、靶型单一、劳动强度大、靶精度低,且对于Ce 这种高活性材料靶的制备而言,会出现严重氧化现象, 影响了EOS 数据的可靠性。随着靶精度的逐步提升,传统的制靶工艺已逐渐不能满足EOS 精密物理实验的需求。
聚焦离子束(focused ion beam,FIB)技术是一种在近年来发展起来的先进微纳加工方法[6-7],其工艺方法已较为成熟。 FIB 技术能把离子束聚焦到纳米尺寸,可加工微纳尺寸的样品,加工精度可达纳米级别; 结合系统中配备的扫描电镜(scanning electron microscope,SEM), 可对加工进行全程实时监控,方便控制每一个细节,利于提升加工效率;结合系统中的移动步长为几十纳米的机械手系统,可进行样品转移、阻抗匹配靶装配,其装配精度可达百纳米;……
