[发明专利]激光状态方程实验用阻抗匹配靶的聚焦离子束制备方法

说明书

本发明公开了激光状态方程实验用阻抗匹配靶的聚焦离子束制备方法，包括以下步骤：通过减薄方法将待测材料制备得到微米厚度的靶材料薄膜；利用聚焦离子束将所述靶材料薄膜切割成靶片；使用聚焦离子束配套的机械手将靶片转移到准备好的标准材料台阶上并精确对准；使用聚焦离子束辅助的薄膜沉积方法进行靶片的装配；对所述靶片和微靶进行尺寸检测后完成阻抗匹配靶的制备。本发明通过这种基于聚焦离子束的新型制靶方法可有效解决传统靶制备工艺中存在的问题，实现阻抗匹配靶加工精度的显著提升，明显提高微靶的制备成品率，降低劳动强度及高活性材料靶的氧化程度，使检测数据可靠性得到提高，在精度提升的基础上还可进行高精复杂靶型的微靶制备。

技术领域

本发明属于激光加载状态方程研究所需阻抗匹配靶的制备领域，涉及一种基于聚焦离子束技术的激光状态方程实验用高精度阻抗匹配靶的制备方法。

背景技术

材料的动高压状态方程实验用于研究不同材料在动态加载条件下的状态方程。实验获得的状态方程数据用于材料状态方程的获得，进而描述物质系统中各状态参量之间关系的一个函数表达式，在天体物理、地球物理、核物理等极端条件领域具有重要的理论和实用价值。强激光加载是获得超高压力、超高应变率等极端条件的一个重要手段。激光加载动高压条件下的状态方程实验需要制备微靶作为实验的样品。

目前由于绝对检测技术不成熟，一般采取相对检测技术，需要制备的微靶为阻抗匹配靶。阻抗匹配靶主要包括标准材料与待测材料，结构如图1所示。标准材料一般选取铝，标准材料基底与台阶可以通过单点金刚石车床一体成型，而待测材料台阶(靶片)一般厚度只有几微米到十几微米，需要制备完成后装配到标准材料基底之上。

对于状态方程实验用阻抗匹配靶来说，靶的精度、表面氧化等对于实验精度、数据可靠性有很大影响。传统靶制备工艺包括靶材料薄膜的磨抛制备、靶片的手工切割、靶片和铝台阶在体视显微镜下手工对准与装配、白光干涉检测成品靶尺寸参数等流程。该工艺制备具有微靶精度低、靶型单一、制靶劳动强度大、靶成品率低等缺陷，且不适合高活性材料的靶制备，因此逐渐不能满足高压状态方程实验的需求。

为了提升激光状态方程实验用阻抗匹配靶的精度，改进靶型、提升微靶制备成品率并降低高活性材料靶的氧化程度，需要改进制靶工艺以解决传统靶制备工艺所面临的瓶颈问题并满足高压状态方程实验的需求。

发明内容

本发明的目的在于克服传统制靶工艺所面临的瓶颈问题，提供一种基于聚焦离子束技术的高精度阻抗匹配靶制备方法。

本发明的一方面提供了一种激光状态方程实验用阻抗匹配靶的聚焦离子束制备方法，包括以下步骤：

A、通过减薄方法将待测材料制备得到微米厚度的靶材料薄膜；

B、利用聚焦离子束将所述靶材料薄膜切割成靶片；

C、使用聚焦离子束配套的机械手将靶片转移到准备好的标准材料台阶上并精确对准；

D、使用聚焦离子束辅助的薄膜沉积方法进行靶片的装配得到微靶；

E、对所述靶片和微靶进行尺寸检测后完成阻抗匹配靶的制备。

根据本发明激光状态方程实验用阻抗匹配靶的聚焦离子束制备方法的一个实施例，在步骤A中，所述减薄方法为磨抛与Ar离子抛光减薄方法、反应离子刻蚀减薄方法或感应耦合等离子体刻蚀减薄方法。

根据本发明激光状态方程实验用阻抗匹配靶的聚焦离子束制备方法的一个实施例，在步骤A中，当所述减薄方法为磨抛与Ar离子抛光减薄方法时，所述减薄方法包括以下子步骤：

(1-1)将待测材料切割成厚度小于或等于1mm的靶材料薄片；

(1-2)使用粗砂纸将靶材料薄片的厚度磨抛至40μm以下；

(1-3)使用细砂纸将靶材料薄膜的厚度减薄至20μm以下；