CN104360176A - 一种电子束辐照聚四氟乙烯内带电测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子束辐照聚四氟乙烯内带电测试系统，涉及绝缘材料内带点测试技术领域。包括电子束辐照聚四氟乙烯带电装置和法拉第筒电量测量装置，本发明可进行模拟不同气压环境下电子对聚四氟乙烯内带电电量影响研究，可进行聚四氟乙烯内带电的电荷随时间变化的规律研究，可研究低气压环境下介质材料的内带电程度与电子束辐射强度的关系，以及模拟电子束辐照条件下电子致使聚四氟乙烯高压充放电等相关技术领域研究工作。

Description

一种电子束辐照聚四氟乙烯内带电测试系统

技术领域

本发明涉及绝缘材料内带点测试技术领域。

背景技术

综合国内外研究现状，特别是国内公开文献,介质内带电对航天器可靠性的影响试验研究还很薄弱。对航天器这种当今要求可靠性最高的产品而言任何未知所带来的潜在灾难性后果都是不容忽视的，应重点研究。介质内部电荷聚集的最严重后果是电荷聚集导致材料被内部静电场击穿,导致材料失效。不同的介质材料化学、物理结构不同，导致内带电的深层电荷陷阱密度各异。试验研究不仅为航天器介质的可靠性设计提供依据，也为选择介质材料或研制新型抗带电介质材料提供依据。与在静电场中的带电不同，电子束辐射在向介质深层注入电子同时，会引入所谓“诱导电导率”，反而会减轻内带电程度，因此研究在真空环境下介质材料的内带电程度与电子束辐射强度的关系对于保证航天器介质的可靠性意义重大。

介质材料内带电的深入研究，人们可以进一步认识影响介质表面及内带电充放电的本质因素，还可以通过对材料内部带电电荷分布的研究，分析介质内部及介质交界面处的微观介电现象，探索电子辐照环境下聚四氟乙烯内带电的机理，寻找新型的耐电强度高的介质材料，提高低气压下介质材料的耐压性提供依据，因此研究电子束辐照环境下的聚四氟乙烯内带电机制对于保证航天器介质的可靠性具有十分重要的意义。如何测量介质材料聚四氟乙烯内部带电的电荷量，是一直困扰研究工作者的一个测试难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种电子束辐照聚四氟乙烯带点测试系统，能够使聚四氟乙烯介质材料内部带电并能测量其所带电的电荷量，为聚四氟乙烯材料的研究及应用以及选取合适的耐电强度高的介质材料提供技术支撑。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种电子束辐照聚四氟乙烯内带电测试系统，包括电子束辐照聚四氟乙烯带电装置和法拉第筒电量测量装置，所述电子书辐照聚四氟乙烯带电装置包括高能电子枪控制器、第一真空引线接头、第二真空引线接头、高能电子枪、真空罐、真空泵、真空计和金属工作台，所述高能电子控制器通过高压电缆与所述高能电子枪连接，所述高压电缆通过第一真空引线连接头固定在所述真空罐的顶部，所述真空罐通过真空管与真空泵密闭连接，所述真空计通过规管导线与真空罐连接，所述规管导线通过第二真空引线接头固定在所述真空罐的侧壁上，所述金属工作台固定连接在所述真空罐内侧底部，且位于所述高能电子枪的正下方，所述金属工作台上面能放置层状聚四氟乙烯材料；所述法拉第筒电量测量装置包括法拉第筒、第三真空引线接头和电量测试仪，所述电量测试仪的一端通过同轴电缆线与法拉第筒的内筒连接，另一端接地，所述同轴电缆线通过第三真空引线接头固定在所述法拉第筒外筒的侧壁上，所述法拉第筒的外筒底部连接有绝缘支架，且外筒底部与大地连接。

优选的，所述真空罐侧壁设有观察窗口，所述观察窗口安装有透明有机玻璃，且铰接连接，所述透明有机玻璃上面设有把手。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：可进行模拟不同气压环境下电子对聚四氟乙烯内带电电量影响研究，可进行聚四氟乙烯内带电的电荷随时间变化的规律研究，可研究低气压环境下介质材料的内带电程度与电子束辐射强度的关系，以及模拟电子束辐照条件下电子致使聚四氟乙烯高压充放电等相关技术领域研究工作。分析静电耦合通道，得到在低气压环境下介质材料的内带电程度与电子束辐射强度的关系表达式；可以进行低气压环境下层状介质材料内带电效应影响实验。为理论研究二次放电能量及其对介质材料受电子束辐照充放电特性的影响以及介质材料静电充放电机理提供实验数据。同时对介质材料及敏感部件进行静电起电、放电等效实验，为选取合适的耐电强度高的介质材料提供技术支撑。 

附图说明

图1是本发明中的电子束辐照聚四氟乙烯带电装置的结构示意图；

图2是本发明中的法拉第筒电量测量装置的结构示意图；

其中，1高能电子枪控制器，2高压电缆，3第一真空引线接头，4真空罐，5真空泵，6把手，7透明有机玻璃，8观察窗口，9真空管，10第二真空引线接头，11规管导线，12真空计，13层状聚四氟乙烯，14金属工作台，15高能电子枪，16法拉第筒外筒，17法拉第筒内筒，18绝缘支架，19同轴电缆线，20电量测试仪，21第三真空引线接头。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明是一种电子束辐照聚四氟乙烯内带电测试系统，包括电子束辐照聚四氟乙烯带电装置和法拉第筒电量测量装置，所述电子书辐照聚四氟乙烯带电装置包括高能电子枪控制器1、第一真空引线接头3、第二真空引线接头10、高能电子枪15、真空罐4、真空泵5、真空计12和金属工作台14，所述高能电子控制器1通过高压电缆2与所述高能电子枪15连接，所述高压电缆2通过第一真空引线连接头3固定在所述真空罐4的顶部，所述真空罐4通过真空管9与真空泵5密闭连接，所述真空计12通过规管导线11与真空罐4连接，所述规管导线11通过第二真空引线接头10固定在所述真空罐4的侧壁上，所述金属工作台14固定连接在所述真空罐4内侧底部，且位于所述高能电子枪15的正下方，所述金属工作台14上面能放置层状聚四氟乙烯13材料，所述真空罐4侧壁设有观察窗口8，所述观察窗口8安装有透明有机玻璃7，且铰接连接，所述透明有机玻璃7上面设有把手6。

如图2所示，本发明所述的法拉第筒电量测量装置包括法拉第筒、第三真空引线接头21和电量测试仪20，所述电量测试仪20的一端通过同轴电缆线19与法拉第筒内筒17连接，另一端接地，所述同轴电缆线19通过第三真空引线接头21固定在所述法拉第筒外筒16的侧壁上，所述法拉第筒外筒16底部连接有绝缘支架18，且外筒底部与大地连接。

本发明在真空泵5的作用下，真空罐4内达到10^-4Pa的大气压；高能电子枪控制器1通过高压电缆2、第一真空引线接头3使得高能电子枪15达到指定电压产生一定速率的电子束；电子束运动到层状聚四氟乙烯材料13上，电子束辐照一定时间后，关断高能电子枪控制器1；停止真空泵5 抽真空，向真空罐充气使得真空罐4内恢复大气压；打开旋转固定把手6，用绝缘夹具取出层状聚四氟乙烯材料13；逐层依次放入法拉第内筒17内，法拉第内筒17感应到单层聚四氟乙烯材料13所带电压；电压通过同轴电缆线19、第三真空引线接头21传输到电量测试仪20上；经过电量测试仪20内部换算，将电压信号转换成材料所带电荷量通过电量测试仪20测得。通过该套装置能够进行低气压环境下介质材料聚四氟乙烯内带电电荷的电量测量实验，从而建立低气压环境下介质阻挡材料的内带电随时间和气压变化规律；得到在低气压环境下介质材料的内带电程度与电子束辐射强度的关系表达式；可以进行低气压环境下层状介质材料内带电效应影响实验。通过该装置能够较为全面的掌握低气压环境下聚四氟乙烯受电子束辐照的内带电情况，解决聚四氟乙烯内带电测试技术的问题以及解决低气压环境下电子束辐照对聚四氟乙烯内带电电荷量影响问题，为聚四氟乙烯内带电程度及其与电子束辐射强度的关系问题提供理论与技术支撑。

Claims (2)

1.一种电子束辐照聚四氟乙烯内带电测试系统，其特征在于：包括电子束辐照聚四氟乙烯带电装置和法拉第筒电量测量装置，所述电子书辐照聚四氟乙烯带电装置包括高能电子枪控制器（1）、第一真空引线接头（3）、第二真空引线接头（10）、高能电子枪（15）、真空罐（4）、真空泵（5）、真空计（12）和金属工作台（14），所述高能电子控制器（1）通过高压电缆（2）与所述高能电子枪（15）连接，所述高压电缆（2）通过第一真空引线连接头（3）固定在所述真空罐（4）的顶部，所述真空罐（4）通过真空管（9）与真空泵（5）密闭连接，所述真空计（12）通过规管导线（11）与真空罐（4）连接，所述规管导线（11）通过第二真空引线接头（10）固定在所述真空罐（4）的侧壁上，所述金属工作台（14）固定连接在所述真空罐（4）内侧底部，且位于所述高能电子枪（15）的正下方，所述金属工作台（14）上面能放置层状聚四氟乙烯（13）材料；所述法拉第筒电量测量装置包括法拉第筒、第三真空引线接头（21）和电量测试仪（20），所述电量测试仪（20）的一端通过同轴电缆线（19）与法拉第筒内筒（17）连接，另一端接地，所述同轴电缆线（19）通过第三真空引线接头（21）固定在所述法拉第筒外筒（16）的侧壁上，所述法拉第筒外筒（16）底部连接有绝缘支架（18），且外筒与大地连接。

2.根据权利要求1所述的一种电子束辐照聚四氟乙烯内带电测试系统，其特征在于：所述真空罐（4）侧壁设有观察窗口（8），所述观察窗口（8）安装有透明有机玻璃（7），且铰接连接，所述透明有机玻璃（7）上面设有把手（6）。