为制备满足物理实验要求的冷冻靶氢同位素冰层,需控制冰结晶生长过程,实现燃料的单晶生长,由此减少影响冰层均匀性及晶体缺陷。采用数值模拟方法研究冷冻靶温度场,通过可见光背光阴影成像技术在线表征了低温下靶丸内氘(D2)的结晶生长行为。结果表明:当降温速率为0.4 K/min时,在靶丸内可重复形成D2籽晶;通过优化控温过程,可显著降低D2晶体生长过程中形成的缺陷。