CN102495300A - 一种多用途空间电荷测量用高压电极 - Google Patents

一种多用途空间电荷测量用高压电极 Download PDF

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Abstract

一种多用途空间电荷测量用高压电极，包括环形金属屏蔽壳，部分设置在环形金属屏蔽壳内并和环形金属屏蔽壳固定的环形金属圆盘，设置在环形金属屏蔽壳内、环形金属圆盘下端且和环形金属屏蔽壳固定的环形绝缘树脂圆盘，设置在环形绝缘树脂圆盘下端并和环形绝缘树脂圆盘固定的金属空心圆台，设置在金属空心圆台低端的空心帽盖结构，金属空心圆台的外侧一端设有套装在环形金属屏蔽壳上的高压极接线柱，另一端设有高压隔离电容及脉冲接头，环形金属圆盘、环形金属屏蔽壳、环形绝缘树脂圆盘、金属空心圆台中间开有同轴圆孔且与空心帽盖结构均同轴；本高压电极兼具一般空间电荷测量用以及模拟空间环境、进行电子束辐照情况下空间电荷在线测量的用途。

Description

一种多用途空间电荷测量用高压电极
技术领域
本发明属于使用电声脉冲法进行空间电荷测量技术领域，具体涉及一种多用途空间电荷测量用高压电极。
背景技术
绝缘介质作为电气、电子器件的关键组成部分，其电气、老化性能直接影响到设备运行的可靠性和寿命。研究表明，空间电荷是引起聚合物电老化的一个重要因素，能直观反映聚合物电老化程度、机构破坏、陷阱密度及其分布。特别是应用在辐射环境下的有机介质，高能射线会导致介质性能迅速退化和寿命缩短，进而影响到电气设备、运载工具的运行可靠性与寿命。太空环境中导致航天器介质带电的最首要辐射源是各种能量的电子，研究介质材料在高能电子辐照下的空间电荷分布，对于保证航天器的运行可靠性和寿命具有重要意义。
经过20多年发展，电声脉冲法(PEA)已被广泛应用于研究固体绝缘介质中空间电荷分布。但是用于电声脉冲法测量空间电荷的普通高压电极不能用于模拟空间环境进行电子束辐照情况下的空间电荷在线测量。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种多用途空间电荷测量用高压电极，本电极兼具一般空间电荷测量用以及模拟空间环境、进行电子束辐照情况下空间电荷在线测量用的多用途高压电极。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种多用途空间电荷测量用高压电极，包括环形金属屏蔽壳2，部分设置在环形金属屏蔽壳2内并和环形金属屏蔽壳2固定的环形金属圆盘1，设置在环形金属屏蔽壳2内、环形金属圆盘1下端且和环形金属屏蔽壳2固定的环形绝缘树脂圆盘3，设置在环形绝缘树脂圆盘3下端并和环形绝缘树脂圆盘3固定的金属空心圆台5，设置在金属空心圆台5低端的空心帽盖结构6，所述金属空心圆台5的外侧一端设有套装在环形金属屏蔽壳2上的用于连接直流偏压的高压极接线柱4，另一端依次设有用于连接脉冲源的高压隔离电容8及脉冲接头7，所述脉冲接头7固定在环形金属屏蔽壳2上，所述环形金属圆盘1、环形金属屏蔽壳2、环形绝缘树脂圆盘3、金属空心圆台5以及空心帽盖结构6均同轴，环形金属圆盘1、环形金属屏蔽壳2、环形绝缘树脂圆盘3、金属空心圆台5中间开有同轴圆孔。
所述空心帽盖结构6配有铜质或铝制两种底帽。
所述环形金属圆盘1上端具有柱形圆孔，柱形圆孔下端为锥形圆孔且锥形圆孔从柱形圆孔向下内孔变大，所述环形绝缘树脂圆盘3和环形金属圆盘1相邻的一端具有阶梯状结构，阶梯状的突出部分伸入环形金属圆盘1的锥形圆孔中。
所述金属空心圆台5的上端为圆柱结构，下端为圆台结构。
在所述环形金属屏蔽壳2的外侧与高压极接线柱4、高压隔离电容8及脉冲接头7连线成90°夹角的位置安装有折角连接件9。
所述环形金属圆盘1和环形绝缘树脂圆盘3通过金属螺丝提供预紧力与环形金属屏蔽壳2固定。
所述金属空心圆台5和环形绝缘树脂圆盘3采用绝缘树脂胶接固定。
本发明和现有技术相比，具有如下优点：
1、本发明多用途空间电荷测量用高压电极与普通的空间电荷测量电极有很大的不同，在金属空心圆台5底端安装铜质底帽时，此电极可以用作通常空间电荷测量用高压电极；在金属空心圆台5底端安装铝质底帽时，配合环形金属圆盘1、环形金属屏蔽壳2、绝缘树脂圆盘3、金属空心圆台5中间的圆孔设计，此电极可以用作模拟空间环境、进行电子束辐照情况下空间电荷在线测量用高压电极；由于安装铜质帽盖时，帽盖和金属空心圆台5构成一个整体，作为与试样直接接触的电极；安装铝制帽盖时，由于铝密度较小，在较小厚度时不会阻挡电子束，只是减低了电子能量，使用铝制帽盖，均衡了电子束能量密度，防止了高能电子透过或烧损试样。所以配备铜质、铝制两种帽盖，可以实现一般空间电荷测量和电子束辐照同时在线测量空间电荷这一目标。
2、绝缘树脂圆盘3的阶梯状结构，和高压极接线柱4外层的绝缘树脂，大大增加了电极高压部分与接地部分的爬电距离，提高了电极系统的击穿电压；
3、金属空心圆台5的上端圆柱、下端圆台结构，使本发明可以应用标准尺寸试样。
4、在环形金属屏蔽壳2的外侧安装有折角连接件9，以便于进行实验时高压电极与测量电极的固定及搬运方便；
本发明高压电极能够在仅更换金属空心圆台5底端空心帽盖的情况下完成两类实验，方便了实验的完成和两类实验结果的比对，电子束辐照下空间电荷在线测量电极的发明，为研究航天介质材料在模拟空间环境下在线测量空间电荷效应提供了方便。
附图说明
图1是本发明多用途高压电极的剖面装配示意图。
图2是本发明多用途高压电极的侧视剖面装配示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作更详细说明。
如图1所示，本发明一种多用途空间电荷测量用高压电极，包括环形金属屏蔽壳2，部分设置在环形金属屏蔽壳2内并通过金属螺丝提供预紧力与环形金属屏蔽壳2固定在一起的环形金属圆盘1，设置在环形金属屏蔽壳2内、环形金属圆盘1下端且通过金属螺丝提供预紧力与环形金属屏蔽壳2固定在一起的环形绝缘树脂圆盘3，设置在环形绝缘树脂圆盘3下端并和环形绝缘树脂圆盘3采用绝缘树脂胶粘在一起的金属空心圆台5，金属空心圆台5的上端为圆柱结构，下端为圆台结构，金属空心圆台内为一上大下小的圆台结构，这样，垂直注入到椎形圆孔壁上的自由电子积累产生一定静电位，可以作为高能电子辐射情况下空间电荷在线测量时的偏压。设置在金属空心圆台5低端的空心帽盖结构6，本发明配有铜质或铝制两种底帽，金属空心圆台5的外侧一端设有套装在环形金属屏蔽壳2上的用于连接直流偏压的高压极接线柱4，另一端依次设有用于连接脉冲源的高压隔离电容8及脉冲接头7，脉冲接头7固定在环形金属屏蔽壳2上，环形金属圆盘1、环形金属屏蔽壳2、环形绝缘树脂圆盘3、金属空心圆台5以及空心帽盖结构6均同轴，环形金属圆盘1、环形金属屏蔽壳2、环形绝缘树脂圆盘3、金属空心圆台5中间开有同轴圆孔，环形金属圆盘1上端具有柱形圆孔，柱形圆孔下端为锥形圆孔且锥形圆孔从柱形圆孔向下内孔变大，主要用于增加爬电距离。
如图2所示，在环形金属屏蔽壳2的外侧与高压极接线柱4、高压隔离电容8及脉冲接头7连线成90°夹角的位置还安装有折角连接件9，以便于实验时对高压电极进行固定。
如图1、图2所示，环形金属圆盘1、环形金属屏蔽壳2、绝缘树脂圆盘3、金属空心圆台5均具有同轴圆孔形设计，从而为电子束辐照试样提供通道，以进行模拟空间环境下的空间电荷在线测量实验。
本发明一种多用途空间电荷测量用高压电极的工作原理为：在进行一般空间电荷测量时，高压极接线柱4连接高压源，脉冲接头7连接脉冲源，环形金属圆盘1、金属屏蔽壳2接地，给金属空心圆台5安装铜质底帽，底帽平面紧贴试样，并使用电声脉冲法测量空间电荷通常所用的下电极及其它设备进行实验；在模拟空间环境进行电子束辐照情况下的空间电荷在线测量时，高压极接线柱4连接高压源，脉冲接头7连接脉冲源，环形金属圆盘1、金属屏蔽壳2接地，给金属空心圆台5安装铝质底帽，底帽平面紧贴试样，环形金属圆盘1中间圆孔上方配置电子束辐照装置，并使用电声脉冲法测量空间电荷通常所用的下电极和其它设备进行实验。
本发明应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上做相应的变动，均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种多用途空间电荷测量用高压电极，其特征在于：包括环形金属屏蔽壳(2)，部分设置在环形金属屏蔽壳(2)内并和环形金属屏蔽壳(2)固定的环形金属圆盘(1)，设置在环形金属屏蔽壳(2)内、环形金属圆盘(1)下端且和环形金属屏蔽壳(2)固定的环形绝缘树脂圆盘(3)，设置在环形绝缘树脂圆盘(3)下端并和环形绝缘树脂圆盘(3)固定的金属空心圆台(5)，设置在金属空心圆台(5)低端的空心帽盖结构(6)，所述金属空心圆台(5)的外侧一端设有套装在环形金属屏蔽壳(2)上的用于连接直流偏压的高压极接线柱(4)，另一端依次设有用于连接脉冲源的高压隔离电容(8)及脉冲接头(7)，所述脉冲接头(7)固定在环形金属屏蔽壳(2)上，所述环形金属圆盘(1)、环形金属屏蔽壳(2)、环形绝缘树脂圆盘(3)、金属空心圆台(5)以及空心帽盖结构(6)均同轴，环形金属圆盘(1)、环形金属屏蔽壳(2)、环形绝缘树脂圆盘(3)、金属空心圆台(5)中间开有同轴圆孔。
2.根据权利要求1所述的高压电极，其特征在于：所述空心帽盖结构(6)配有铜质或铝制两种底帽。
3.根据权利要求1或2所述的高压电极，其特征在于：所述环形金属圆盘(1)上端具有柱形圆孔，柱形圆孔下端为锥形圆孔且锥形圆孔从柱形圆孔向下内孔变大，所述环形绝缘树脂圆盘(3)和环形金属圆盘(1)相邻的一端具有阶梯状结构，阶梯状的突出部分伸入环形金属圆盘(1)的锥形圆孔中。
4.根据权利要求1或2所述的高压电极，其特征在于：所述金属空心圆台(5)的上端为圆柱结构，下端为圆台结构。
5.根据权利要求1或2所述的高压电极，其特征在于：在所述环形金属屏蔽壳(2)的外侧与高压极接线柱(4)、高压隔离电容(8)及脉冲接头(7)连线成90°夹角的位置安装有折角连接件(9)。
6.根据权利要求1或2所述的高压电极，其特征在于：所述环形金属圆盘(1)和环形绝缘树脂圆盘(3)通过金属螺丝提供预紧力与环形金属屏蔽壳(2)固定。
7.根据权利要求1或2所述的高压电极，其特征在于：所述金属空心圆台(5)和环形绝缘树脂圆盘(3)采用绝缘树脂胶接固定。
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