真空沿面放电过程聚四氟乙烯分解特性研究

采用质谱分析法对真空沿面放电聚四氟乙烯分解产物进行研究,检测出σ断裂出现的聚四氟乙烯分解产物质量数峰值,证明了真空沿面放电过程中聚四氟乙烯存在表面分解现象。观测到闪络发生前聚四氟乙烯的超前分解现象,并从真空沿面放电产生气体来源出发对此现象进行了解释。给出了真空沿面闪络聚四氟乙烯分解产物数量的计算方法,虽实验检测结果与理论计算值存在误差,但对定量研究真空沿面放电产生气体提供了初步的线索。

真空沿面放电产生气体的质谱分析

真空沿面放电机理研究中一般认为电介质表面产生气体对沿面放电发展产生重要影响。采用长度为200ns的高压振荡脉冲对氧化铝陶瓷和聚四氟乙烯两种材料试品进行真空沿面放电实验,通过质谱分析法对真空沿面放电产生气体进行分析。实验分析获知真空沿面放电产生气体主要成分为H2、O2、N2、CO、CO2、H2O以及CxHy烃分子碎片,同时获知聚四氟乙烯在沿面放电中发生分解产生CxFy碎片。获得了放电产生气体数量与放电能量的实验关系。对真空沿面放电产生气体的来源和机制进行了分析讨论,真空沿面放电中气体产生机制并非国际上通常认为的电介质表面气体脱附单一机制,而是具有包括脱附、溶解气体逸出和材料分解在内的复合机制。

真空沿面放电数值模拟中的通用抽样方法

真空沿面放电过程中涉及的分布种类繁多、解析表达式复杂、或者不具有解析表达式而只有数据图表,其抽样工作复杂,是蒙特卡罗模拟任务设计的核心和难点。为此,设计了通用抽样接口,基于泛化机制给出了面向所有分布类型的统一抽样接口,基于特化机制针对各种分布给出了抽样接口的具体实现和最优化。设计了基于插值方法的直接抽样方法作为通用抽样接口内建的默认抽样方法,它具有最广泛的适用性并在大部分场合下具有最优抽样效率。通用抽样接口实现了三结合点场致电子发射过程中的数量、能量、方向分布以及电介质表面次级电子发射过程中的能量和方向分布的抽样,在保证最优抽样效率的同时降低了抽样工作的复杂性,实现了抽样通用性和抽样效率的统一,简化了模拟任务设计并提高了设计可靠性。

真空沿面放电产生气体研究分析

由于真空沿面放电产生气体对于沿面放电发展过程产生重要影响,介绍了真空沿面放电产生气体来源于电介质表面气体脱附的研究现状,分析了真空沿面放电产生气体的多重来源,对真空沿面放电产生气体的各种分析方法进行了归纳讨论,提出了国内开展此项研究需要注意的问题和建议。

太赫兹行波管用小型化电子枪高压绝缘性能研究

本文介绍一种太赫兹行波管用高耐压小型化电子枪绝缘体的设计方法,使用CST软件对电子枪电场分布进行计算,优化绝缘体结构尺寸,使最高场强控制在10 7 V/m以内。实验发现金属-真空-绝缘体的三重交汇处存在的微小隙缝导致电场倍增,引发场致发射,造成绝缘体沿面放电,限制了聚焦极-阳极之间的高压,影响电子枪乃至行波管的正常工作。基于模拟计算进行了验证,优化聚焦极和绝缘体之间焊接工艺,解决了小型化电子枪的高耐压问题。该电子枪已成功用于多种太赫兹行波管中,可满足22 kV高压的稳定可靠工作。