2.4 金刚石靶丸

近年来，金刚石因其优异的性能，研究人员已经开始探索将其应用于制备新型靶丸。美国劳伦斯里弗莫尔国家实验室首先以金刚石为材料制备了靶丸，其制备工艺与Be靶丸制备工艺相似，如图１所示，首先将金刚石沉积至Si芯轴上，通过打磨、抛光、切割等工艺得到表层沉积金刚石壳的半球（或表面带孔的球），然后通过蚀刻去除Si芯轴，在填充燃料后再进行装配得到金刚石靶丸。

 选用金刚石作为靶丸材料，主要有以下优点：（1）目前，靶丸通常都是多层结构，在点火内爆工程中，当冲击波遇到轻－重物质界面，它的加速度方向由轻物质指向重物质时，该界面将产生瑞利－泰勒不稳定性（R-T不稳定）。而金刚石靶丸对250～300ｅＶ 光子的透过率很低，并且相应的Ｚ 值小，从而能有效吸收能量，产生高的烧蚀率，起到降低烧蚀面R-T 不稳定的作用；（2）相对其它靶材，在同一固定靶丸半径情况下，金刚石靶丸能吸收更多的驱动能量。另外由于其硬度极高，能承受充ＤＴ气后产生的高压（室温下，ＤＴ 气产生约1.013×10⁵KPa的高压）；（3）金刚石对紫色到远红外（0.22～20μｍ）波段的光具有很高的透过率，可以采用光学技术对靶球内的ＤＴ 气冻结层进行解冻；（4）  金刚石具有很高的热导率，可以有效降低低温冷冻靶系统的要求。

目前，金刚石靶丸的主要问题在于由于金刚石硬度过高，表面抛光不容易均匀，内部粗糙度很难达到点火设计要求。因此，美国国家点火过程在2010年的综合点火实验选用Be-Cu而未采用金刚石作为点火攻关的靶丸，主要是考虑到Be-Cu靶丸的加工技术比金刚石靶丸更成熟。

2.5 空心微球

研究人员采用多种内爆程序，对可能应用于核聚变靶丸的材料体系进行了筛选，一维和二维的LASNEX模拟计算表明，在一定条件下，以纯 球壳为燃料容器的低温靶十分有利于内爆点火实验。

（1）由于 是典型的高强度陶瓷材料，纯 微球具有很好的高温性能和耐压强度。随着温度的升高，金刚石和立方BN的硬度会逐渐降低，而 在高温下却表现出较高的热稳定性，当温度≥1100℃时，它是最硬的材料。按照对微球抗张强度的估算，直径1mm，壁厚0.15mm 的B4C微球可以负载的气压达到ＧＰａ数量级，可实现微球的高温、高压充气；（2） 具备很好的化学稳定性、热稳定性和传热性能（25℃下理论导热系数达到35w/m·k，远高于玻璃和塑料），使其可以实现热扩散充气和存放，并有利于冷冻层的红外均化；（3）与玻璃相比较， 陶瓷组分更为单一，不含碱金属成分，可消除玻璃微球因化学不稳定性造成的表面光洁度下降、潮解等问题；（4） 不仅能屏蔽超热电子对燃料的预热，而且可以在不掺杂的情况下获得有利于内爆稳定的烧蚀前沿密度面。

从以上分析可知， 作为靶丸材料有利于内爆点火实验，应用前景广阔。然而，要作为靶丸使用，需要制备出直径1～2mm、壁厚30～150μｍ、表面光洁度好和壁厚均匀性好的 空心微球，目前主要问题在于缺乏合适的 空心微球的制备工艺， 作为靶丸材料使用还停留在理论模拟阶段。