CN106868460B - 一种质量厚度为400～2000μg/cm2自支撑Ir靶的制备工艺 - Google Patents

一种质量厚度为400～2000μg/cm2自支撑Ir靶的制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明属于核技术应用领域，具体涉及核物理实验所需的一种质量厚度为400～2000μg/cm2自支撑Ir靶的制备工艺。该工艺主要包括以下五个步骤：(1)用聚焦重离子溅射法在铜基衬上溅射沉积质量厚度为100～250μg/cm2的Ir沉积层，得到铜基Ir膜；(2)将铜基Ir膜放置在硝酸溶液表面，待铜基被硝酸腐蚀溶解完全后，得到与铜基衬分离的Ir沉积层；(3)利用载玻片将Ir沉积层转移至去离子水表面以清洗Ir沉积层表面的硝酸溶液；(4)将上述清洗过的Ir沉积层利用靶框固定；(5)以步骤(4)得到的Ir沉积层作为基衬，再次利用聚焦重离子溅射沉积法在该基衬上溅射沉积Ir，直至得到所需质量厚度的自支撑Ir靶。该制备工艺具有平整性好、厚度均匀性好的有益效果。

Description

一种质量厚度为400～2000μg/cm2自支撑Ir靶的制备工艺
技术领域
本发明属于核技术应用领域，具体涉及核物理实验所需的质量厚度为 400～2000μg/cm2自支撑Ir靶的制备工艺。
背景技术
自支撑靶，相对于有衬靶而言，是指在使用过程中无载体支撑的靶，厚度范围从几十纳米到几十微米。在很多核科学研究中，尤其是在低能核物理、激光核物理、原子与分子物理、天体核物理和核化学实验中都需要以自支撑靶作为靶膜、剥离膜、X射线反射镜或X射线过滤器等。自支撑Ir靶是常用的自支撑靶之一。
制备自支撑靶常用方法包括轧制法、磁控溅射法等、重离子溅射法等。由于金属Ir属于延展性极差的高熔点脆性极强的金属，通常不采用轧制法制备。对于质量厚度小于400μg/cm2自支撑Ir靶，可利用磁控溅射法将其直接溅射在衬底上，然后采用漂膜法捞取。但是利用上述方法制备质量厚度大于400μg/cm2自支撑Ir靶时，会出现靶膜卷曲、平整性极差的情况，无法应用于核物理实验中。因此，目前缺乏一种能够制备质量厚度大于400μg/cm2尤其是质量厚度在 400～2000μg/cm2范围内的自支撑Ir靶的制备工艺。
发明内容
(一)发明目的
根据现有技术所存在的问题，本发明提供了一种质量厚度为400～2000μg/cm2、平整性好、厚度均匀性好的自支撑Ir靶的制备工艺。
(二)技术方案
为了解决现有技术所存在的问题，本发明提供的技术方案如下：
一种质量厚度为400～2000μg/cm2自支撑Ir靶的制备工艺，该工艺主要包括以下五个步骤：
(1)以铜箔为基衬，用聚焦重离子溅射法在该基衬上溅射沉积质量厚度为 100～250μg/cm2的Ir沉积层，得到铜基Ir膜；
(2)将步骤(1)得到的铜基Ir膜放置在硝酸溶液表面，其中铜基面直接接触硝酸溶液，待铜基被硝酸腐蚀溶解完全后，得到与铜基衬分离的Ir沉积层；
(3)利用载玻片将步骤(2)得到的Ir沉积层转移至去离子水表面以清洗Ir 沉积层表面的硝酸溶液；
(4)将上述清洗过的Ir沉积层利用靶框固定；
(5)以步骤(4)得到的Ir沉积层作为基衬，再次利用聚焦重离子溅射沉积法在该基衬上溅射沉积Ir，直至得到所需质量厚度的自支撑Ir靶。
优选地，步骤(1)中Ir沉积层的质量厚度为250μg/cm2。
优选地，所述铜箔的厚度为15～20μm。
优选地，步骤(2)中所述硝酸的质量分数为50％。
优选地，步骤(1)、步骤(5)中所述重离子溅射法所采用的工艺参数为溅射离子类型为Ar+，加速电压为-8500V，聚焦电压为-500V，放电电压为-800V，磁场电压为9.1V，放电气压为5.6Pa，真空室真空度为1×10-3Pa。
优选地，步骤(4)中所述的靶框为铜环。
(三)有益效果
本发明采用两次聚焦重离子溅射法与衬底腐蚀法相结合的工艺成功制备了质量厚度为400～2000μg/cm2且平整性和均匀性能够满足核物理实验要求的自支撑Ir靶，制备成功率在90％以上。主要的有益效果如下：①在本发明提供的制备工艺中，先利用聚焦重离子溅射法将100～250μg/cm2的Ir沉积层沉积在铜基衬表面，然后利用硝酸溶液将铜基衬腐蚀，得到Ir该沉积层，再利用聚焦重离子溅射法在Ir沉积层上沉积Ir，得到满足厚度要求的Ir靶。该方法避免了直接将所需厚度的Ir沉积在铜基衬表面而带来的漂膜时Ir沉积层卷曲甚至沉入溶液底部的现象，同时以厚度较小的Ir沉积层为衬底，也是本发明具有的突出的实质性特点之处，既得到了所需厚度也避免了Ir靶带来其他杂质。②铜箔的厚度为 15～20μm，既便于Ir的沉积又便于铜基的腐蚀。③聚焦重离子溅射法所采用的工艺参数是发明人根据Ir的物理特性做出的具有创造性劳动的技术方案，制备的 Ir靶厚度均匀性好于95％。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式对本发明做进一步阐述。
实施例1
一种质量厚度为400～2000μg/cm2自支撑Ir靶的制备工艺，该工艺主要包括以下五个步骤：
(1)以厚度为15μm的铜箔为基衬，用聚焦重离子溅射法在该基衬上溅射沉积质量厚度为250μg/cm2的Ir沉积层，得到铜基Ir膜；
(2)将步骤(1)得到的铜基Ir膜放置在硝酸溶液表面，其中铜基面直接接触硝酸溶液，待铜基被硝酸腐蚀溶解完全后，得到步骤(1)与铜基分离的Ir 沉积层；所述硝酸的质量分数为50％。
(3)利用载玻片将步骤(2)得到的Ir沉积层转移至去离子水表面以清洗Ir 沉积层表面的硝酸溶液；
(4)将上述清洗过的Ir沉积层利用铜环固定；
(5)以步骤(4)得到的Ir沉积层作为基衬，再次利用聚焦重离子溅射沉积法在该基衬上溅射沉积Ir，直至得到所需质量厚度的自支撑Ir靶。
步骤(1)、步骤(5)中所述重离子溅射法所采用的工艺参数为溅射离子类型为Ar+，加速电压为-8500V，聚焦电压为-500V，放电电压为-800V，磁场电压为9.1V，放电气压为5.6Pa，真空室真空度为1×10-3Pa。
利用该方法制备的Ir靶质量厚度在400～2000μg/cm2内，平整、厚度均匀性好于95％，且成功率在90％以上。
实施例2
与实施例1不同的是，步骤(1)中铜箔厚度为20μm，Ir沉积层的厚度为 100μg/cm2。
实施例3
与实施例1不同的是，步骤(1)中Ir沉积层的厚度为180μg/cm2。

Claims (4)

1.一种质量厚度为400～2000μg/cm2自支撑Ir靶的制备工艺，其特征在于，该工艺主要包括以下五个步骤：
(1)以铜箔为基衬，用聚焦重离子溅射法在该基衬上溅射沉积质量厚度为250μg/cm2的Ir沉积层，得到铜基Ir膜；
(2)将步骤(1)得到的铜基Ir膜放置在硝酸溶液表面，其中铜基面直接接触硝酸溶液，待铜基被硝酸腐蚀溶解完全后，得到与铜基衬分离的Ir沉积层；
(3)利用载玻片将步骤(2)得到的Ir沉积层转移至去离子水表面以清洗Ir沉积层表面的硝酸溶液；
(4)将上述清洗过的Ir沉积层利用靶框固定；
(5)以步骤(4)得到的Ir沉积层作为基衬，再次利用聚焦重离子溅射沉积法在该基衬上溅射沉积Ir，直至得到所需质量厚度的自支撑Ir靶；
步骤(1)中所述铜箔的厚度为15～20μm。
2.根据权利要求1所述的一种质量厚度为400～2000μg/cm2自支撑Ir靶的制备工艺，其特征在于，步骤(2)中所述硝酸溶液的质量分数为50％。
3.根据权利要求1所述的一种质量厚度为400～2000μg/cm2自支撑Ir靶的制备工艺，其特征在于，步骤(1)、步骤(5)中所述重离子溅射法所采用的工艺参数为溅射离子类型为Ar+，加速电压为-8500V，聚焦电压为-500V，放电电压为-800V，磁场电压为9.1V，放电气压为5.6Pa，真空室真空度为1×10-3Pa。
4.根据权利要求1所述的一种质量厚度为400～2000μg/cm2自支撑Ir靶的制备工艺，其特征在于，步骤(4)中所述的靶框为铜环。
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