多晶金刚石靶丸抛光装置及对多晶金刚石靶丸的抛光方法与流程

本技术涉及激光惯性约束聚变，且特别涉及一种多晶金刚石靶丸抛光装置及对多晶金刚石靶丸的抛光方法。

背景技术：

1、间接驱动激光惯性约束聚变（icf，inertial confinement fusion）是人们实现可控聚变的主要途径之一。在间接驱动激光聚变中，激光注入孔注入到高原子序数材料黑腔壁上并转换为x光，形成具有高辐照均匀度的x光辐射场，驱动并压缩位于黑腔中心的被包裹在烧蚀材料中含有燃料的球形靶丸内爆，达到高温高压条件，并将燃料约束足够长的时间后实现聚变。多晶金刚石靶丸是重要的烧蚀靶丸，主要采用微波等离子体气相沉积方法在实心硅芯轴表面制备，一般内直径尺寸为0.5mm~2.5mm，壁厚为20μm~100μm。沉积制备的多晶金刚石靶丸的表面粗糙度约几微米，需要抛光到十纳米级别才能满足应用需求。

2、但是，由于多晶金刚石靶丸的表面硬度较高，常规的机械抛光方法会导致抛光后多晶金刚石靶丸的表面产生较多的凹坑状缺陷，这些表面缺陷会导致靶丸内爆压缩过程中燃料层与多晶金刚石层间的混合，会导致靶丸内爆压缩效率降低；此外，常规的机械抛光方法对硬度较高的多晶金刚石靶丸的抛光效率较低，且无法保证抛光处理后的多晶金刚石靶丸具有高精度圆度，严重制约多晶金刚石靶丸的应用范围。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种多晶金刚石靶丸抛光装置及对多晶金刚石靶丸的抛光方法，可以使得抛光处理后的多晶金刚石靶丸具有高精度圆度，可以提高多晶金刚石靶丸的抛光效率，降低抛光处理后的多晶金刚石靶丸的表面缺陷数量，进而有利于避免由于多晶金刚石靶丸表面存在缺陷而导致的内爆压缩效率降低的问题。

2、第一方面，本技术提供一种多晶金刚石靶丸抛光装置，该装置包括：靶丸装卸组件、一个第一抛光组件、多个第二抛光组件以及加热组件；靶丸装卸组件具有升降件，升降件用于承托待抛光的多晶金刚石靶丸并带动多晶金刚石靶丸升降；第一抛光组件位于靶丸装卸组件的上方，第一抛光组件具有第一研磨件；多个第二抛光组件绕竖直方向间隔设置于靶丸装卸组件的周向，每个第二抛光组件均具有第二研磨件；第一研磨件和多个第二研磨件用于共同抵持多晶金刚石靶丸并对多晶金刚石靶丸进行抛光；第一研磨件和第二研磨件的材质均为含有未配对d电子的过渡金属元素；第一抛光组件和第二抛光组件均具有第一驱动件和第二驱动件，第一驱动件用于带动第一研磨件和第二研磨件向靶丸装卸组件的方向运动，第二驱动件用于带动第一研磨件和第二研磨件绕第一驱动件的运动方向转动；加热组件用于以无接触方式对多晶金刚石靶丸进行加热。

3、本技术提供的多晶金刚石靶丸抛光装置中，通过设置具有升降件的靶丸装卸组件，可以便于多晶金刚石靶丸的装卸和定位；通过在靶丸装卸组件的上方设置第一抛光组件、周向设置多个第二抛光组件，不仅不影响多晶金刚石靶丸的装卸与定位，还可以实现第一抛光组件和多个第二抛光组件同时对多晶金刚石靶丸的周向进行同步抛光，可以显著提高抛光效率并保证抛光处理后的多晶金刚石靶丸具有高精度圆度；通过设置加热组件，可以在抛光过程中形成热场，进而可使得多晶金刚石靶丸中的碳原子向与之接触的特定材料的第一研磨件和第二研磨件扩散，并在靶丸与第一研磨件和第二研磨件的接触界面处形成石墨化层，将传统机械抛光的“硬碰硬抛光方式”转化为“硬碰软抛光方式”，可有效降低多晶金刚石靶丸表面的抛光缺陷数量。因此，本技术提供的多晶金刚石靶丸抛光装置可以使得抛光处理后的多晶金刚石靶丸具有高精度圆度，可以提高多晶金刚石靶丸的抛光效率，降低抛光处理后的多晶金刚石靶丸的表面缺陷数量，进而有利于避免由于多晶金刚石靶丸表面存在缺陷而导致的内爆压缩效率降低的问题。

4、结合第一方面，本技术可选的实施方式中，第二抛光组件的数量为三个，且任意两个第一驱动件的运动方向的夹角均为109.27°。

5、在上述技术方案中，通过调整任意两个第一驱动件的运动方向的夹角，有利于进一步提高抛光处理后的多晶金刚石靶丸的高精度圆度和进一步减少抛光处理后的多晶金刚石靶丸的表面缺陷数量。

6、结合第一方面，本技术可选的实施方式中，第一研磨件和第二研磨件均为沿第一驱动件的运动方向延伸的圆柱筒状结构；第一研磨件和第二研磨件的外径与多晶金刚石靶丸的直径之比均为（0.5~0.8）：1；第一研磨件和第二研磨件的壁厚与多晶金刚石靶丸的直径之比均为（0.05~0.1）：1；第一研磨件和第二研磨件的长度与多晶金刚石靶丸的直径之比均为（2~5）：1。

7、在上述技术方案中，根据多晶金刚石靶丸的尺寸参数，对第一研磨件和第二研磨件的形状和尺寸进行适应性调整，有利于进一步提高抛光处理后的多晶金刚石靶丸的高精度圆度和进一步减少抛光处理后的多晶金刚石靶丸的表面缺陷数量。

8、结合第一方面，本技术可选的实施方式中，第一研磨件和第二研磨件均与第二驱动件可拆卸插拔连接，第二驱动件与第一驱动件转动连接。

9、在上述技术方案中，便于根据多晶金刚石靶丸的尺寸参数，灵活选择对应尺寸和形状的第一研磨件和第二研磨件，进而有利于进一步提高抛光处理后的多晶金刚石靶丸的高精度圆度和进一步减少抛光处理后的多晶金刚石靶丸的表面缺陷数量。

10、结合第一方面，本技术可选的实施方式中，第一研磨件和第二研磨件的材质各自独立地包括铁、钴以及镍中的至少一种。

11、在上述技术方案中，第一研磨件和第二研磨件选用上述材质，更有利于热场作用下多晶金刚石靶丸中的碳原子向第一研磨件和第二研磨件扩散，并在接触界面处形成石墨化层，进而可有效降低多晶金刚石靶丸表面的抛光缺陷数量。

12、结合第一方面，本技术可选的实施方式中，加热组件为激光器或电磁感应线圈。

13、在上述技术方案中，有利于在抛光过程中形成均匀的热场，进而有利于进一步提高抛光处理后的多晶金刚石靶丸的高精度圆度和进一步减少抛光处理后的多晶金刚石靶丸的表面缺陷数量。

14、可选地，加热组件为电磁感应线圈，第一研磨件和第二研磨件的外周均套设有电磁感应线圈，且电磁感应线圈与第一研磨件和第二研磨件通过隔热件连接。

15、结合第一方面，本技术可选的实施方式中，第二驱动件被配置为可逆时针转动且可顺时针转动。

16、在上述技术方案中，可以实现在抛光过程中第二驱动件的换向转动抛光，进而有利于进一步提高抛光处理后的多晶金刚石靶丸的高精度圆度和进一步减少抛光处理后的多晶金刚石靶丸的表面缺陷数量。

17、结合第一方面，本技术可选的实施方式中，升降件为沿竖直方向延伸的圆柱筒状结构。

18、在上述技术方案中，不仅可以实现承托多晶金刚石靶丸，还不影响第一抛光组件和多个第二抛光组件向多晶金刚石靶丸的方向运动。

19、第二方面，本技术提供一种对多晶金刚石靶丸的抛光方法，对多晶金刚石靶丸的抛光方法采用如上述第一方面任一项提供的多晶金刚石靶丸抛光装置；对多晶金刚石靶丸的抛光方法包括：将多晶金刚石靶丸放置于升降件上，控制升降件升降至预设位置；控制第一驱动件运动至第一研磨件和第二研磨件共同抵持多晶金刚石靶丸；控制升降件下降至抛光作业区域外；打开加热组件至预设加热温度，然后再启动第二驱动件进行转动；抛光完成后，关闭加热组件并停止第二驱动件的转动，取下多晶金刚石靶丸。

20、本技术提供的对多晶金刚石靶丸的抛光方法由于采用上述第一方面任一项提供的多晶金刚石靶丸抛光装置，可以使得抛光处理后的多晶金刚石靶丸具有高精度圆度，可以提高多晶金刚石靶丸的抛光效率，降低抛光处理后的多晶金刚石靶丸的表面缺陷数量，进而有利于避免由于多晶金刚石靶丸表面存在缺陷而导致的内爆压缩效率降低的问题；且整个抛光操作简单易行。

21、结合第二方面，本技术可选的实施方式中，抛光的过程中，加热组件的加热温度为500℃~800℃；和/或，抛光的过程中，第二驱动件的转速为600r/min~1000r/min。和/或，抛光的过程中，第一研磨件和第二研磨件与第二驱动件之间的作用力均为0.5n~2n。

22、在上述技术方案中，通过对抛光过程中的参数进行调控，有利于进一步提高抛光处理后的多晶金刚石靶丸的高精度圆度和进一步减少抛光处理后的多晶金刚石靶丸的表面缺陷数量。

23、可选地，抛光的过程在真空条件或惰性气体气氛下进行。