论文部分内容阅读
激光离子加速是近年来迅速发展的一种新型离子加速方式，它以激光激发形成的等离子体波为加速介质，可以获得高于传统加速器三个量级以上加速梯度，是建造未来紧凑型高能粒子加速器的和辐射源的有力候选者。在激光离子加速的实验研究中，束流的能散过大是限制其应用的重要因素之一。2008年，北京大学首次在国际上提出利用圆偏振激光和超薄纳米固体靶相互作用的稳相加速机制，可以获得高品质的准单能质子束。在稳相加速机制下，纳米靶体各项参数对实验的影响至关重要，因此对靶的性能和制备提出了很高的要求。本论文即基于以上的背景，探索制备纳米自支撑类金刚石(DLC)碳膜，使其能够适用于激光加速实验。 论文首先对激光离子加速进行一些基本介绍，其中包括激光与物质相互作用的基本物理过程、激光离子加速的主要加速机制以及稳相加速机制基本原理。随后是类金刚石薄膜的简介，包括薄膜的结构、生长机理、制备技术等内容。 接着详细介绍自支撑类金刚石薄膜的制备过程。采用真空蒸发镀膜系统蒸镀300nm的NaCl薄膜作为脱膜剂，采用过滤阴极真空弧镀膜系统沉积DLC薄膜，最后采用漂浮法进行脱膜，使用具有小孔阵列的不锈钢打捞板进行支撑。通过实验探索，确定了上述过程中的各项实验参数与需要注意的问题，成功制备了厚度为5-50nm的DLC薄膜，能够在1-3mm的孔径上实现自支撑。 薄膜制备完成之后，为了更细致的了解薄膜的性能，利用拉曼光谱仪测量了薄膜的拉曼光谱，证实薄膜确为类金刚石结构;利用X射线衍射仪测量了薄膜的X射线反射光谱，得到薄膜的密度为3g/cm3;利用原子力显微镜，观测了薄膜的表面形态，制备的薄膜致密均匀，在硅基底上时薄膜的微米尺度的粗糙度小于2nm，自支撑薄膜会复制脱膜的粗糙度，约为几十纳米。然后该薄膜进行了激光打靶实验，初步验证了所制备的DLC薄膜可以用于该实验。 最后，利用现有的仪器设备，尝试制备了自支撑金属靶，有望用于以后的激光打靶实验。