CN113083979B - 一种用于强激光加载物理实验自支撑薄膜靶部件的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于强激光加载物理实验自支撑薄膜靶部件的制备方法，所述靶部件的厚度在1‑100μm，所述制备方法包括：采用所需要厚度的薄膜，将薄膜置于冲压设备之中，通过设置底模和与之相配合的冲头，制成圆形、方形和/或环形的靶部件，所述环形的靶部件的通孔偏心。通过一套模具的制备、可解决一类构型靶部件的加工，制作工艺简单、加工精度高、制造成本低。

Description

一种用于强激光加载物理实验自支撑薄膜靶部件的制备方法
技术领域
本发明属于靶部件领域，具体涉及一种用于强激光加载物理实验自支撑薄膜靶部件的制备方法。
背景技术
强激光加载到固体物质表面可以产生高温、高压等极端条件，被广泛地应用在天体物理、材料科学、惯性约束聚变等前沿研究领域。实验室条件下，靶是强激光与靶物质相互作用的重要部分，由于强激光本身特性和研究内容的不同，靶材料的厚度一般在几微米到百微米之间，而物理实验的内容不同，对靶的材料、构型和参数等有各种要求。
靶部件常用到铝、铜、金和聚合物等薄膜材料，材料被加工尺寸圆形、方形或特殊构型构型。这类材料质料较软，在自支撑状态下稍微施加力容易导致样品变形。现一般先将样品展平在玻璃板上，再采用刀片手工切割，手动切割尺寸不稳定，精度低、特殊构型的不能切割。也可以采用精密激光切割，这种方法能解决手动切割的精度和效率，但需要皮秒或飞秒等精密激光加工设备，且参数调节复杂，加工成本高，样品固定不方便等难点。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于强激光加载物理实验自支撑薄膜靶部件的制备方法，本发明的部分实施例能够通过一套模具的制备、可解决一类构型靶部件的加工，制作工艺简单、加工精度高、制造成本低。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种用于强激光加载物理实验自支撑薄膜靶部件的制备方法，所述靶部件的厚度在1-100μm，所述制备方法包括：采用所需要厚度的薄膜，将薄膜置于冲压设备之中，通过设置底模和与之相配合的冲头，制成圆形、方形和/或环形的靶部件，所述环形的靶部件的通孔偏心。
优选地，所述环形的靶部件对应的冲压设备的冲头包括：用来冲出环形外轮廓的第一部件和用来冲出所述通孔的第二部件，所述第二部件在所述第一部件的基础上向下延伸形成阶梯形状。
优选地，所述第一部件与所述第二部件分体式制造后通过激光焊接在一起。
优选地，所述底模包括外围衬底，所述外围衬底中部开孔，所述开孔的孔边沿形状等于所述环形外轮廓形状，所述开孔内设置有环形衬底，所述环形衬底比所述开孔低预定距离。
优选地，所述预定距离为0.1mm。
优选地，所述冲头上还固定有用来在所述冲头下压时抵靠所述薄膜的固定盘。
优选地，所述固定盘包括上盘、螺钉、弹簧和下盘，所述上盘和下盘上设置有用来供所述冲头穿过的通孔，所述螺钉的底部螺纹连接在所述下盘上，所述上盘还开设有供所述螺钉穿过的套设孔，所述弹簧套设在所述螺钉上且两端由所述上盘和下盘压缩，所述上盘与所述冲头固定连接。
优选地，所述制备方法还包括：第一，冲压前用酒精将冲头、下盘表面和底模檫洗干净；第二，将冲头固定在切片机的压头上，将底模固定在手动切片机底座上，将冲头下移和底模配合，通过微量调节底模位置，使冲头能够伸到底模中又能够移开，将固定盘固定到冲头上；第三，将要加工的薄膜放置在底模表面，压头和底模配合冲压，用棉签拨出环形衬底上的冲压所得的部分薄膜，即可获得所需的自支撑的靶部件。
优选地，所述第一部件和第二部件的底端利角一周。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：通过一套模具的制备、可解决一类构型靶部件的加工，制作工艺简单、加工精度高、制造成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为制备的方孔片形状的靶部件。
图2为冲压设备和底模的配合示意图。
图3为冲头构成示意图。
图4为固定盘构成示意图。
图5为底模剖视图。
图6为冲头和底模接触时局部放大图。
图7为底模的局部俯视图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
由于强激光本身特性和研究内容不同，常用到厚度几微米到百微米自支撑的铝、铜、金和聚合物等薄膜作为靶的部件，部件的构型为圆形、方形或其他复杂的形状，尺寸最小为亚毫米量级。针对这一类靶部件，制备步骤如下：1、根据物理实验需求确定靶部件的材料和尺寸；2、根据靶部件参数，设计和加工模具；3、将模具安装在切片机，保证冲头和底模孔配合；4、将自支撑薄膜放在底膜上，按压冲压柄，冲头对样品施加冲力，获得所需的样品；5、样品的尺寸参数测量。
进一步地，如图1-7所示，本实施例提供一种用于强激光加载物理实验自支撑薄膜靶部件的制备方法，适用于强激光加载物理实验的靶部件，常为铝、铜、金和聚合物等较软材质，厚度为几微米到一百微米之间。靶部件的形状为圆形、方形和孔型，圆形的最小直径可达2mm，方形最小边长为2mm，孔型的内孔编程最小可达2mm，最窄边宽可达0.3mm。制备方法采用加工一套模具，安装于手动切割机上，施加一定的力，可获得所需要的自支撑薄膜靶部件，制备方法包括：采用所需要厚度的薄膜4，将薄膜4置于冲压设备之中，通过设置底模3和与之相配合的冲头1，制成圆形、方形和/或环形的靶部件，环形的靶部件的通孔偏心。
环形的靶部件对应的冲压设备的冲头1包括：用来冲出环形外轮廓的第一部件12和用来冲出通孔的第二部件13，第二部件13在第一部件12的基础上向下延伸形成阶梯形状，第一部件12和第二部件13均激光焊接在冲头主体11上。
第一部件12与第二部件13分体式制造后通过激光焊接在一起。
底模3包括外围衬底32，外围衬底32中部开孔，开孔的孔边沿形状等于环形外轮廓形状，开孔内设置有环形衬底31，环形衬底31比开孔低预定距离。
预定距离为0.1mm。
冲头1上还固定有用来在冲头1下压时抵靠薄膜4的固定盘2。
固定盘2包括上盘21、螺钉22、弹簧23和下盘24，上盘21和下盘24上设置有用来供冲头1穿过的通孔，螺钉22的底部螺纹连接在下盘24上，上盘21还开设有供螺钉22穿过的套设孔，弹簧23套设在螺钉22上且两端由上盘21和下盘24压缩，上盘21与冲头1固定连接。
制备方法还包括：第一，冲压前用酒精将冲头1、下盘24表面和底模3檫洗干净；第二，将冲头1固定在切片机的压头上，将底模3固定在手动切片机底座上，将冲头1下移和底模3配合，通过微量调节底模3位置，使冲头1能够伸到底模3中又能够移开，将固定盘2固定到冲头1上；第三，将要加工的薄膜4放置在底模3表面，压头和底模3配合冲压，用棉签拨出环形衬底31上的冲压所得的部分薄膜4，即可获得所需的自支撑的靶部件。
第一部件12和第二部件13的底端利角一周。。
尽管上述实施例已对本发明作出具体描述，但是对于本领域的普通技术人员来说，应该理解为可以在不脱离本发明的精神以及范围之内基于本发明公开的内容进行修改或改进，这些修改和改进都在本发明的精神以及范围之内。

Claims (7)

1.一种用于强激光加载物理实验自支撑薄膜靶部件的制备方法，其特征在于，所述靶部件的厚度在1-100μm，所述制备方法包括：采用所需要厚度的薄膜，将薄膜置于冲压设备之中，通过设置底模和与之相配合的冲头，制成环形的靶部件，所述环形的靶部件的通孔偏心，所述环形的靶部件对应的冲压设备的冲头包括：用来冲出环形外轮廓的第一部件和用来冲出所述通孔的第二部件，所述第二部件在所述第一部件的基础上向下延伸形成阶梯形状，所述底模包括外围衬底，所述外围衬底中部开孔，所述开孔的孔边沿形状等于所述环形外轮廓形状，所述开孔内设置有环形衬底，所述环形衬底比所述开孔低预定距离。
2.根据权利要求1所述的用于强激光加载物理实验自支撑薄膜靶部件的制备方法，其特征在于，所述第一部件与所述第二部件分体式制造后通过激光焊接在一起。
3.根据权利要求1所述的用于强激光加载物理实验自支撑薄膜靶部件的制备方法，其特征在于，所述预定距离为0.1mm。
4.根据权利要求3所述的用于强激光加载物理实验自支撑薄膜靶部件的制备方法，其特征在于，所述冲头上还固定有用来在所述冲头下压时抵靠所述薄膜的固定盘。
5.根据权利要求4所述的用于强激光加载物理实验自支撑薄膜靶部件的制备方法，其特征在于，所述固定盘包括上盘、螺钉、弹簧和下盘，所述上盘和下盘上设置有用来供所述冲头穿过的通孔，所述螺钉的底部螺纹连接在所述下盘上，所述上盘还开设有供所述螺钉穿过的套设孔，所述弹簧套设在所述螺钉上且两端由所述上盘和下盘压缩，所述上盘与所述冲头固定连接。
6.根据权利要求5所述的用于强激光加载物理实验自支撑薄膜靶部件的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：
第一，冲压前用酒精将冲头、下盘表面和底模擦洗干净；
第二，将冲头固定在切片机的压头上，将底模固定在手动切片机底座上，将冲头下移和底模配合，通过微量调节底模位置，使冲头能够伸到底模中又能够移开，将固定盘固定到冲头上；
第三，将要加工的薄膜放置在底模表面，压头和底模配合冲压，用棉签拨出环形衬底上的冲压所得的部分薄膜，即可获得所需的自支撑的靶部件。
7.根据权利要求1-6中任一所述的用于强激光加载物理实验自支撑薄膜靶部件的制备方法，其特征在于，所述第一部件和第二部件的底端利角一周。
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