[發明專利]一種大面積13

有效

• 申請號: 202210926032.9
• 申請日: 2022-08-03
• 公開（公告）號: CN115287616B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發明（設計）人: 盧子偉;劉鳳瓊;朱亞濱;張宏斌;李海霞;李榮華;王秀華;陳翠紅;李占奎
• 申請（專利權）人: 中國科學院近代物理研究所
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 吳愛琴

本發明公開了一種大面積¹³C同位素靶的制備方法。采用熱壓法將¹³C同位素粉末熱壓到背靶材上，得到用于磁控濺射的¹³C同位素塊狀靶材；將熱壓成型的¹³C同位素塊狀靶材裝入磁控濺射設備中，抽真空，采用射頻磁控濺射法對待鍍膜樣品進行鍍膜，得到所需大面積¹³C同位素靶。采用該方法成功制備出了滿足核物理實驗需求的大面積¹³C同位素靶，制備出的¹³C同位素靶的有效面積可以達到直徑40mm，并且由于本方法采用的是磁控濺射法，磁控濺射法產生的輝光直徑約為40mm，而重離子濺射法的重離子束斑直徑僅為2mm左右，因此采用本方法制備的¹³C同位素靶的均勻性和制備效率也得到了明顯提升。

技術領域

本發明涉及核物理實驗用靶制備技術領域，具體涉及一種大面積¹³C同位素靶的制備方法。

背景技術

¹³C同位素靶是天體物理中恒星中子源反應研究中的重要組成部件，能否研制出滿足實驗需求的¹³C同位素靶對實驗的成功與否至關重要。而由于C的熔點在單質材料中最高，不能采用傳統熱蒸發的方法進行制備，加上¹³C同位素原材料價格昂貴，并且大多數為粉末狀，目前只能采用重離子濺射方法制備¹³C薄膜靶。而重離子濺射方法主要是針對原材料價格非常昂貴能提供的原材料非常少而采用的一種鍍膜方法，具有一定的局限性，制備的靶的有效面積較小，靶的有效面積的直徑小于15mm，并且鍍膜速率慢，靶的均勻性較低。在低能物理實驗中由于加速器的束斑直徑變大，靶的有效面積小則會導致部分束流打到靶外，從而影響實驗的順利進行。因此，為了滿足核物理相關實驗的需求，研制出大面積的¹³C同位素靶至關重要。

發明內容

為了解決目前制備的¹³C同位素靶有效面積較小的問題，本發明提供了一種大面積¹³C同位素靶的制備方法。該方法采用射頻磁控濺射法，以選定的樣品作為襯底，在樣品表面沉積一層所需厚度的¹³C同位素膜，即可得到滿足核物理實驗需求的¹³C同位素靶。該方法制備出的¹³C同位素靶具有有效面積大、鍍膜速率快并且均勻性高的優點。

本發明所提供的大面積¹³C同位素靶的制備方法，包括如下步驟：

1)采用熱壓法將¹³C同位素粉末熱壓到背靶材上，得到用于磁控濺射的¹³C同位素塊狀靶材；

2)將熱壓成型的¹³C同位素塊狀靶材裝入磁控濺射設備中，抽真空，采用射頻磁控濺射法對待鍍膜樣品進行鍍膜，得到所需大面積¹³C同位素靶。

上述方法步驟1)中，所述背靶材可為石墨紙，具體可為柔性石墨紙；采用石墨紙作為背靶材節省了制備¹³C同位素靶的¹³C同位素原材料，并且由于石墨的熔點非常高，在熱壓成型時不會擴散到靶的表面影響之后鍍¹³C同位素靶的純度；

所述石墨紙的厚度為0.4-0.8mm，具體可為0.6mm；

所得塊狀靶材的直徑不小于40mm；