CN114034943B - 表面电位衰减测量装置、方法及电荷输运过程确定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种表面电位衰减测量装置、方法及电荷输运过程确定方法，属于绝缘材料介电测试技术领域，将针电极和电位计的探头设置在同一个转轴上，保证针电极和电位计的探头对准的是同一位置，可以提高表面电位测量的准确性；通过表面电位衰减速度变化曲线的尖点位置确认转折时间来计算迁移率，适用于分析表面电位衰减速度曲线呈现不同形状的介质，即适用于表面电位衰减过程中电荷分布复杂的情形；通过分析迁移率来鉴别电荷的传输过程，适用于存在多个分立陷阱能级或者陷阱能级连续分布的介质迁移率分析，扩大了纳米电介质电荷输运过程分析的适用范围。
Description
技术领域
本发明涉及绝缘材料介电测试技术领域，特别是涉及一种表面电位衰减测量装置、方法及电荷输运过程确定方法。
背景技术
纳米改性可以显著提高电介质的绝缘性能，主要原因之一是纳米粒子的添加改变了电荷在电介质中的输运过程。常用的纳米粒子无外乎三类：导电的、半导电的和不导电的(即绝缘的)，不同类型的纳米粒子改性效果不同，其原因在于它们影响电荷输运的机理不同。目前普遍接受的理论有两种：表面浅陷阱理论和极化捕捉电子理论，前者认为纳米粒子的界面效应和表面缺陷会引入大量的浅陷阱，使得纳米电介质的陷阱能级变浅，有利于电荷的消散过程，从而影响绝缘性能；后者认为在电场的作用下，纳米粒子会产生介电弛豫过程，极化后的纳米粒子会捕捉电子，降低电荷的运动速度，进而影响纳米电介质的绝缘性能。通过热刺激电流和表面电位衰减等陷阱能级分布测试手段对纳米电介质的陷阱分布特性进行分析，试验发现陷阱能级变浅、浅陷阱密度增大，但是现有热刺激电流和表面电位衰减等方法无法揭示陷阱能级分布的变化机制，依然不能排除极化捕捉作用。由于纳米粒子产生极化捕捉作用的必要条件是电荷弛豫时间应足够小，所以通常根据弛豫时间来区分两种作用机制，弛豫时间长的是表面浅陷阱，弛豫时间短的是极化捕捉电子，但是这无法解释为什么弛豫时间特别短的SiC纳米粒子没有改性效果，所以需要一种方法来鉴别是否存在极化捕捉作用。无论是表面浅陷阱理论，还是极化捕捉电子理论，最终影响的都是电子的迁移速率，通过分析纳米粒子介电弛豫过程对纳米电介质电子迁移率的影响，可以直观地判断是否存在极化捕捉电子过程。
常规的表面电位衰减测量装置很难保证电位计对准针电极充电时的位置，且在高真空的密封腔体中实现这一操作更加困难，导致无法准确测量表面电位。根据表面电位衰减测量曲线进行双对数坐标分段线性拟合计算迁移率的方法只适用于试样内电荷分布简单、表面电位衰减曲线比较理想的情况。
现有技术鉴别是否存在极化捕捉作用的方法是通过比较水平极化电场对表面电位衰减时间常数或纳米电介质陷阱能级分布的影响来区分纳米粒子是否产生了极化捕捉作用。但是表面电位的衰减过程通常是二阶甚至高阶动力学过程，通过单指数函数拟合获得的时间常数误差较大；根据表面电位衰减曲线得到的陷阱能级分布会存在多个陷阱能级，难以简单、有效表征陷阱能级分布的变化，因此这种分析方法不适用于存在多个分立陷阱能级或者陷阱能级连续分布的纳米电介质。
发明内容
本发明的目的是提供一种表面电位衰减测量装置、方法及电荷输运过程确定方法，以提高表面电位的测量准确性，并扩大纳米电介质电荷输运过程的适用范围。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种表面电位衰减测量装置，所述装置包括：气压调节模块、表面电位衰减测量模块和介电弛豫调控模块；
所述气压调节模块为高真空状态的密封腔体；介电弛豫调控模块的试样托盘设置在气压调节模块的内部；所述介电弛豫调控模块用于放置待测试样，并调节待测试样的介电弛豫调控电压；
所述表面电位衰减测量模块包括针电极、转轴、第一高压直流电源、电位计和上位机；所述转轴的顶端穿过气压调节模块的顶部，所述转轴的底端沿不同径向方向分别设置针电极和电位计的探头；针电极和电位计的探头均位于介电弛豫调控模块的试样托盘的上方；第一高压直流电源、电位计的主机和上位机均位于气压调节模块的外部；
针电极与第一高压直流电源连接，所述针电极用于在第一高压直流电源提供的电压的作用下对介电弛豫调控模块中的待测试样进行充电；
电位计的探头与电位计的主机连接，所述电位计用于测量试样的表面电位；
电位计的主机与上位机连接，所述上位机用于采集电位计测量的待测试样不同时刻的表面电位，并根据不同时刻的表面电位形成表面电位衰减曲线。
可选的，所述表面电位衰减测量模块还包括：第一夹件和第二夹件；
在所述转轴的底端沿不同径向方向分别设置第一夹件和第二夹件，第一夹件和第二夹件的长度相等；
第一夹件的一端和第二夹件的一端均与转轴的底端固定连接，第一夹件的另一端与针电极固定连接，第二夹件的另一端与电位计的探头固定连接。
可选的，所述介电弛豫调控模块包括：高压电极、低压电极、试样托盘和第二高压直流电源；
高压电极、低压电极和试样托盘均位于气压调节模块的内部，第二高压直流电源设置于气压调节模块的外部；
所述试样托盘包括金属底电极和聚四氟乙烯环；聚四氟乙烯环固定在金属底电极上；高压电极和低压电极相对设置在聚四氟乙烯环的外侧，聚四氟乙烯环内侧包围的金属底电极上用于盛放待测试样；
高压电极与第二高压直流电源连接，低压电极和金属底电极均接地。
可选的，所述气压调节模块包括：密封腔体、气压表、阀门和真空泵；
密封腔体通过阀门与真空泵连接，气压表设置在密封腔体与阀门之间的管路上；
所述真空泵用于将所述密封腔体调节至高真空状态；所述气压表用于测量所述密封腔体中的气压值。
一种基于前述的表面电位衰减测量装置的表面电位衰减曲线测量方法，所述方法包括：
利用表面电位衰减测量模块中的针电极对放置在高真空环境中的待测试样进行充电，获得充电后的待测试样；
将表面电位衰减测量模块中的电位计的探头旋转至针电极对待测试样充电的位置，并控制介电弛豫调控模块输出预设介电弛豫调控电压；
利用上位机采集预设介电弛豫调控电压下待测试样不同时刻的表面电位，构成预设介电弛豫调控电压下待测试样的表面电位衰减曲线。
一种基于前述的表面电位衰减曲线测量方法的纳米电介质电荷输运过程确定方法，所述纳米电介质电荷输运过程确定方法包括：
利用所述表面电位衰减曲线测量方法分别测量三种不同条件下待测试样的表面电位衰减曲线；所述三种不同条件包括待测试样为不含纳米粒子的电介质且介电弛豫调控电压为零的第一种条件，待测试样为纳米电介质且介电弛豫调控电压为零的第二种条件，待测试样为纳米电介质且介电弛豫调控电压不为零的第三种条件；
根据三种不同条件下待测试样的表面电位衰减曲线，确定三种不同条件下待测试样的表面电位衰减速度变化曲线；
分别确定三种不同条件下待测试样的表面电位衰减速度变化曲线中表面电位衰减速度转变为持续降低的转折时间；
根据所述转折时间，确定三种不同条件下待测试样的电子迁移率；
通过比较三种不同条件下待测试样的电子迁移率，确定电子在纳米电介质中的输运过程。
可选的，根据所述转折时间，确定三种不同条件下待测试样的电子迁移率，具体包括：
根据所述转折时间，利用公式确定三种不同条件下的电子迁移率；
其中，μi为第i种条件下的电子迁移率，为第i种条件下待测试样表面的初始电位，di为第i种条件下待测试样厚度，/>为第i种条件的转折时间。
可选的，所述通过比较三种不同条件下待测试样的电子迁移率，确定电子在纳米电介质中的输运过程，具体包括：
比较第一种条件和第二种条件下待测试样的电子迁移率，确定电子在纳米电介质中的输运过程是否为纳米电介质中存在电子通过浅陷阱跃迁的过程；
比较第二种条件和第三种条件下待测试样的电子迁移率，确定电子在纳米电介质中的输运过程是否为纳米电介质中存在极化捕捉电子的过程。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明公开一种表面电位衰减测量装置、方法及电荷输运过程确定方法，将针电极和电位计的探头设置在同一个转轴上，保证针电极和电位计的探头对准的是同一位置，可以提高表面电位测量的准确性；通过表面电位衰减速度变化曲线的尖点位置确认转折时间来计算迁移率，适用于分析表面电位衰减曲线呈现不同形状的介质，即适用于表面电位衰减过程中电荷分布复杂的情形；通过分析迁移率来鉴别电荷的传输过程，适用于存在多个分立陷阱能级或者陷阱能级连续分布的介质迁移率分析，扩大了纳米电介质电荷输运过程分析的适用范围。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种表面电位衰减测量装置的结构示意图；
图2为本发明提供的表面电位衰减曲线测量方法的流程图；
图3为本发明提供的纳米电介质电荷输运过程确定方法的流程图；
图4为本发明实施例提供的表面电位衰减曲线图；
图5为本发明实施例提供的表面电位衰减速度曲线图。
符号说明：11-密封腔体，12-气压表，13-阀门，14-真空泵，21-针电极，22-电位计的探头，23-转轴，24-第一高压直流电源，25-电位计的主机，26-上位机，31-高压电极，32-低压电极，33-第二高压直流电源，34-试样托盘，341-金属底电极，342-聚四氟乙烯环。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种表面电位衰减测量装置、方法及电荷输运过程确定方法，以提高表面电位的测量准确性，并扩大纳米电介质电荷输运过程的适用范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，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。
为克服现有技术中液体试样泄露问题和高真空环境下表面电位衰减测量过程中的针电极充电位置与电位计测量位置对齐问题，本发明提供了一种表面电位衰减测量装置，如图1所示，装置包括：气压调节模块、表面电位衰减测量模块和介电弛豫调控模块。
气压调节模块为高真空状态的密封腔体11；介电弛豫调控模块设置的试样托盘在气压调节模块的内部；介电弛豫调控模块用于放置待测试样，并调节待测试样的介电弛豫调控电压。
表面电位衰减测量模块包括针电极21、电位计的探头22、转轴23、第一高压直流电源24、电位计的主机25和上位机26；转轴23的顶端穿过气压调节模块的顶部，转轴23的底端沿不同径向方向分别设置针电极21和电位计的探头22；针电极21和电位计的探头22均位于介电弛豫调控模块的上方。第一高压直流电源24、电位计的主机25和上位机26均位于气压调节模块的外部。优选地，转轴23通过密封轴承穿过气压调节模块的顶部，与密封腔体外部的转盘连接，通过旋转转盘切换充电和电位测量，使电位计的探头22的测量位置对准针电极21的充电位置。
针电极21经密封法兰穿过密封腔体11与第一高压直流电源24连接，针电极21用于在第一高压直流电源24提供的电压的作用下对介电弛豫调控模块中的待测试样进行充电。
电位计的探头22经密封法兰穿过密封腔体11与电位计的主机25连接，电位计的主机25与上位机26连接，上位机26用于采集电位计测量的待测试样不同时刻的表面电位，并根据不同时刻的表面电位形成表面电位衰减曲线。
表面电位衰减测量模块还包括：第一夹件和第二夹件。在转轴23的底端沿不同径向方向分别设置第一夹件和第二夹件，第一夹件和第二夹件的长度相等；第一夹件的一端和第二夹件的一端均与转轴23的另一端固定连接，第一夹件的另一端与针电极21固定连接，第二夹件的另一端与电位计的探头22固定连接。
针电极21和电位计的探头22在径向方向不重合。通过调节转轴23可以控制针电极21和电位计的探头22分别垂直位于试样上方并且不与试样接触，实现试样表面电晕充电和表面电位测量过程的切换，同时保证测量和充电时对准试样的同一部位。将针电极21和电位计的探头22通过等长度的夹件固定在转轴23上，通过旋转转轴23切换充电和电位测量，确保电位计的探头22测量位置和针电极21充电位置对准。
介电弛豫调控模块包括：高压电极31、低压电极32、试样托盘34和第二高压直流电源33。高压电极31、低压电极32和试样托盘34均位于气压调节模块的内部，第二高压直流电源33设置于气压调节模块的外部。试样托盘34包括金属底电极341和聚四氟乙烯环342；聚四氟乙烯环342紧密固定在金属底电极341上；高压电极31和低压电极32相对设置在聚四氟乙烯环342的外侧，聚四氟乙烯环342内侧包围的金属底电极341上用于盛放待测试样；高压电极31与第二高压直流电源33电连接，低压电极32和金属底电极341均经密封法兰穿过密封腔体11接地。
试样托盘34适用于固体和液体试样测量，并且确保液体试样不会发生泄漏。
气压调节模块包括：密封腔体11、气压表12、阀门13和真空泵14。密封腔体11通过阀门13与真空泵14连接，气压表12设置在密封腔体11与阀门13之间的管路上；真空泵14用于将密封腔体11调节至高真空状态。气压表12用于测量密封腔体11中的气压值。高真空状态的气压为10-3Pa以下。优选地，密封腔体11为金属密封腔体。
本发明设计了一种试样托盘，适用于固体和液体试样测量，并且确保液体试样不会发生泄漏；将针电极和电位计的探头通过等长度的夹件固定在转轴上，通过旋转转轴切换充电和电位测量，确保电位计测量位置和针电极充电位置对准。
基于前述的表面电位衰减测量装置，本发明提供了一种表面电位衰减曲线测量方法，如图2所示，方法包括：
步骤101，利用表面电位衰减测量模块中的针电极对放置在高真空环境中的待测试样进行充电，获得充电后的待测试样；
步骤102，将表面电位衰减测量模块中的电位计的探头旋转至针电极对待测试样充电的位置，并控制介电弛豫调控模块输出预设介电弛豫调控电压；
步骤103，利用上位机采集预设介电弛豫调控电压下待测试样不同时刻的表面电位，构成预设介电弛豫调控电压下待测试样的表面电位衰减曲线。
基于表面电位衰减曲线测量方法，本发明还提供了一种纳米电介质电荷输运过程确定方法，如图3所示，纳米电介质电荷输运过程确定方法包括：
步骤201，利用表面电位衰减曲线测量方法分别测量三种不同条件下待测试样的表面电位衰减曲线；三种不同条件包括待测试样为不含纳米粒子的电介质且介电弛豫调控电压为零的第一种条件，待测试样为纳米电介质且介电弛豫调控电压为零的第二种条件，待测试样为纳米电介质且介电弛豫调控电压不为零的第三种条件；
步骤202，根据三种不同条件下待测试样的表面电位衰减曲线，确定三种不同条件下待测试样的表面电位衰减速度变化曲线；
步骤203，分别确定三种不同条件下待测试样的表面电位衰减速度变化曲线中表面电位衰减速度转变为持续降低的转折时间；
参照图4，表面电位衰减速度持续降低是指随着时间的发展，表面电位衰减速度快速降低并再无上升变化。
步骤204，根据转折时间，确定三种不同条件下待测试样的电子迁移率；
具体包括：
根据转折时间，利用公式确定三种不同条件下的电子迁移率；
其中，μi为第i种条件下的电子迁移率，为第i种条件下待测试样表面的初始电位，di为第i种条件下待测试样厚度，/>为第i种条件的转折时间。
步骤205，通过比较三种不同条件下待测试样的电子迁移率，确定电子在纳米电介质中的输运过程。
具体包括：
比较第一种条件和第二种条件下待测试样的电子迁移率，确定电子在纳米电介质中的输运过程为纳米电介质中是否存在电子通过浅陷阱跃迁的过程；
比较第二种条件和第三种条件下待测试样的电子迁移率，确定电子在纳米电介质中的输运过程为纳米电介质中是否存在极化捕捉电子的过程。并且施加介电弛豫调控电压后，电子迁移率减小越明显，纳米电介质中极化捕捉电子的过程越显著。
纳米电介质电荷输运过程确定方法结合表面电位衰减测量装置分析纳米介质中电荷输运过程的方法如下：
第1步：试样处理好以后放置在试样托盘中，调节好针电极和电位计的探头到试样上表面的高度，开启真空泵调节密封腔体的气压至高真空状态，气压10-3Pa即可符合要求；开启表面电位衰减测量模块中的第一高压直流电源，对试样表面进行充电；充电完毕后，旋转转轴将电位计的探头旋转至针电极充电的位置；开启纳米粒子介电弛豫调控模块的第二高压直流电源和等温表面电位衰减测量模块的电位计和上位机，测量不同介电弛豫调控电压下的表面电位衰减曲线。
第2步：对表面电位衰减曲线进行数值微分获得表面电位衰减速度随时间的变化曲线；从表面电位衰减速度变化曲线中找到变化的尖点时刻。
第3步：根据尖点时刻计算试样中的电子迁移率。
重复前面过程测量3条曲线，分别为(1)不含纳米粒子的普通电介质、介电弛豫调控电压为零条件下的表面电位衰减曲线；(2)纳米电介质、介电弛豫调控电压为零，(3)纳米电介质、介电弛豫调控电压不为零，然后计算电子迁移率。
第4步：根据电子迁移率的变化规律，判断电子在纳米电介质中的输运过程。介电弛豫调控电压为零时，电子迁移率增大，纳米电介质中存在电子通过浅陷阱跃迁的过程；介电弛豫调控电压不为零时，电子迁移率减小，纳米电介质中存在极化捕捉电子的过程；施加介电弛豫调控电压后，电子迁移率减小越明显，纳米电介质中极化捕捉电子的过程越显著。
现有技术通过表面电位衰减时间常数或陷阱分布来判断是否存在极化捕捉电子的过程，为克服现有技术不适用于分析存在多个分立陷阱能级或者陷阱能级连续分布的纳米电介质的问题，本发明通过电子迁移率的差异来进行鉴别。
现有根据表面电位衰减测量曲线进行双对数坐标分段线性拟合计算迁移率的方法只适用于试样内电荷分布简单、表面电位衰减曲线比较理想的情况，为克服现有技术适用范围有限的问题，本发明通过表面电位衰减速度曲线过渡到持续快速降低阶段的转折时间计算电荷迁移率。
下面以一个具体实施例来说明本发明的纳米电介质电荷输运过程确定方法的有效性。
表面电位衰减测量模块中，针电极材料为不锈钢，曲率半径为30μm；电位计为TrekP0865，量程为±10kV，响应速度小于200μs；转轴材质为不锈钢；第一高压直流电源的输出范围为0～30kV。
纳米粒子介电弛豫调控模块，高压电极和低压电极为长200mm、宽30mm的不锈钢带状电极；第二高压直流电源的输出范围为0～100V，在试样中产生的水平电场不超过100V/cm。
分析步骤1中，测量部分调节第一高压直流电源的输出电压至10kV，对试样的表面充电30s；第二高压直流电源的输出电压产生的水平电场为1.3V/cm。
测量到介电弛豫调控电压为零的变压器油和添加了Fe3O4纳米粒子变压器油，以及介电弛豫调控电压不为零的添加了Fe3O4纳米粒子变压器油的表面电位衰减曲线分别如图4中的曲线1、曲线2和曲线3。
求得的表面电位衰减速度曲线分别为图5中的曲线1、曲线2和曲线3，求得各自的转折时间，进而求得各自的电子迁移率。
根据公式计算出来的电子迁移率如表1所示。
表1三种测试条件下的电子迁移率对比
由表1中结果可以看出，介电弛豫调控电压为零的Fe3O4纳米粒子变压器油的电子迁移率相对于变压器电子迁移率略微增大，说明添加Fe3O4纳米粒子变压器油中存在微弱的浅陷阱跃迁过程，但是介电弛豫调控电压不为零时电子迁移率显著减小，说明Fe3O4纳米粒子变压器油中存在显著的纳米粒子极化捕捉过程。
本发明根据转折时间计算电子迁移率，转折时间的获取考虑了不同电荷分布对表面电位衰减速度曲线的影响。并根据电子迁移率鉴别纳米电介质电荷输运过程，该方法适用于多分立陷阱能级和陷阱能级连续分布的情况。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个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均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种表面电位衰减测量装置，其特征在于，所述装置包括：气压调节模块、表面电位衰减测量模块和介电弛豫调控模块；
所述气压调节模块为高真空状态的密封腔体；介电弛豫调控模块的试样托盘设置在气压调节模块的内部；所述介电弛豫调控模块用于放置待测试样，并调节待测试样的介电弛豫调控电压；
所述表面电位衰减测量模块包括针电极、转轴、第一高压直流电源、电位计和上位机；所述转轴的顶端穿过气压调节模块的顶部，所述转轴的底端沿不同径向方向分别设置针电极和电位计的探头；针电极和电位计的探头均位于介电弛豫调控模块的上方；第一高压直流电源、电位计的主机和上位机均位于气压调节模块的外部；
针电极与第一高压直流电源连接，所述针电极用于在第一高压直流电源提供的电压的作用下对介电弛豫调控模块中的待测试样进行充电；
电位计的探头与电位计的主机连接，所述电位计用于测量试样的表面电位；
电位计的主机与上位机连接，所述上位机用于采集电位计测量的待测试样不同时刻的表面电位，并根据不同时刻的表面电位形成表面电位衰减曲线。
2.根据权利要求1所述的表面电位衰减测量装置，其特征在于，所述表面电位衰减测量模块还包括：第一夹件和第二夹件；
在所述转轴的底端沿不同径向方向分别设置第一夹件和第二夹件，第一夹件和第二夹件的长度相等；
第一夹件的一端和第二夹件的一端均与转轴的底端固定连接，第一夹件的另一端与针电极固定连接，第二夹件的另一端与电位计的探头固定连接。
3.根据权利要求1所述的表面电位衰减测量装置，其特征在于，所述介电弛豫调控模块包括：高压电极、低压电极、试样托盘和第二高压直流电源；
高压电极、低压电极和试样托盘均位于气压调节模块的内部，第二高压直流电源设置于气压调节模块的外部；
所述试样托盘包括金属底电极和聚四氟乙烯环；聚四氟乙烯环固定在金属底电极上；高压电极和低压电极相对设置在聚四氟乙烯环的外侧，聚四氟乙烯环内侧包围的金属底电极上用于盛放待测试样；
高压电极与第二高压直流电源连接，低压电极和金属底电极均接地。
4.根据权利要求1所述的表面电位衰减测量装置，其特征在于，所述气压调节模块包括：密封腔体、气压表、阀门和真空泵；
密封腔体通过阀门与真空泵连接，气压表设置在密封腔体与阀门之间的管路上；
所述真空泵用于将所述密封腔体调节至高真空状态；所述气压表用于测量所述密封腔体中的气压值。
5.一种基于权利要求1-4任一项所述的表面电位衰减测量装置的表面电位衰减曲线测量方法，其特征在于，所述方法包括：
利用表面电位衰减测量模块中的针电极对放置在高真空环境中的待测试样进行充电，获得充电后的待测试样；
将表面电位衰减测量模块中的电位计的探头旋转至针电极对待测试样充电的位置，并控制介电弛豫调控模块输出预设介电弛豫调控电压；
利用上位机采集预设介电弛豫调控电压下待测试样不同时刻的表面电位，构成预设介电弛豫调控电压下待测试样的表面电位衰减曲线。
6.一种基于权利要求5所述的表面电位衰减曲线测量方法的纳米电介质电荷输运过程确定方法，其特征在于，所述纳米电介质电荷输运过程确定方法包括：
利用所述表面电位衰减曲线测量方法分别测量三种不同条件下待测试样的表面电位衰减曲线；所述三种不同条件包括待测试样为不含纳米粒子的电介质且介电弛豫调控电压为零的第一种条件，待测试样为纳米电介质且介电弛豫调控电压为零的第二种条件，待测试样为纳米电介质且介电弛豫调控电压不为零的第三种条件；
根据三种不同条件下待测试样的表面电位衰减曲线，确定三种不同条件下待测试样的表面电位衰减速度变化曲线；
分别确定三种不同条件下待测试样的表面电位衰减速度变化曲线中表面电位衰减速度转变为持续降低的转折时间；
根据所述转折时间，确定三种不同条件下待测试样的电子迁移率；
通过比较三种不同条件下待测试样的电子迁移率，确定电子在纳米电介质中的输运过程。
7.根据权利要求6所述的纳米电介质电荷输运过程确定方法，其特征在于，根据所述转折时间，确定三种不同条件下待测试样的电子迁移率，具体包括：
根据所述转折时间，利用公式确定三种不同条件下的电子迁移率；
其中，μi为第i种条件下的电子迁移率，为第i种条件下待测试样表面的初始电位，di为第i种条件下待测试样厚度，/>为第i种条件的转折时间。
8.根据权利要求6所述的纳米电介质电荷输运过程确定方法，其特征在于，所述通过比较三种不同条件下待测试样的电子迁移率，确定电子在纳米电介质中的输运过程，具体包括：
比较第一种条件和第二种条件下待测试样的电子迁移率，确定电子在纳米电介质中的输运过程是否为纳米电介质中存在电子通过浅陷阱跃迁的过程；
比较第二种条件和第三种条件下待测试样的电子迁移率，确定电子在纳米电介质中的输运过程是否为纳米电介质中存在极化捕捉电子的过程。
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