We report on fabrication and characterization of layered, tungsten doped, spherical about 2 mm diameter microcrystalline diamond ablator shells for inertial confinement fusion (ICF) experiments at the National Ignition Facility. As previously reported, diamond ICF ablator shells can be fabricated by chemical vapor deposition (CVD) on solid spherical silicon mandrels using an ellipsoidal microwave plasma reactor. In the present work, we further developed these ablator shells by embedding a W-doped diamond layer sandwiched between two undoped diamond regions. W incorporation in diamond was achieved by adding tungsten hexacarbonyl to the CH4/H2 CVD feed gas. We observe that the W doping concentration decreases with increasing deposition rate which, in turn, is controlled by adjusting the total gas pressure. Cross sectional microstructural analysis reveals sharp interfaces between doped and undoped regions of the diamond shell and uniform W distribution with concentrations up to about 0.3 at.%. At higher W concentrations (>0.3 at.%) formation of tungsten carbide precipitates is observed. Using a 3‐shock 1.6 MJ laser pulse, the targets described in this work produced the first laser driven implosion to break the 1 × 1016 neutron yield barrier, followed by experiments (described in future publications) with similar targets and slightly more laser energy producing yields as high as 4 × 1017.
我々は、国立点火施設における慣性核融合実験（ICF）用の、層状でタングステンを含む、直径約2 mmの微結晶ダイヤモンドアブレータシェルの作製と特性評価について報告する。これまでに報告されているように、ダイヤモンドICFアブレータシェルは、楕円体マイクロ波プラズマ反応器を用いた固体球状シリコンマンドレル上への化学蒸着（CVD）により作製できる。本研究では、2つのドープされていないダイヤモンド領域の間に挟まれたWドープダイヤモンド層を埋め込むことにより、これらのアブレータシェルをさらに発展させた。ダイヤモンドへのWの取り込みは、CH4/H2 CVD供給ガスにタングステンヘキサカルボニルを添加することにより達成された。Wドーピング濃度は、総ガス圧を調整することによって制御される堆積速度の増加に伴って減少することが観察された。断面微細構造解析により、ダイヤモンドシェルのドープ領域と非ドープ領域の間の鋭い界面と、約0.3 at.%までの濃度を有する均一なW分布が明らかになった。より高いW濃度（>0.3 at.%）では、炭化タングステン析出物の形成が観察される。3ショック1.6 MJレーザーパルスを用いて、本研究で記載されたターゲットは、1 × 10^16中性子収量の壁を破る最初のレーザー駆動爆縮を実現し、続いて（将来の出版物で記載される）同様のターゲットとわずかに高いレーザーエネルギーを用いた実験では、4 × 10^17もの高い収量が得られた。