專利名稱：：一種提高真空絕緣介質(zhì)沿面閃絡(luò)電壓的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種提高真空絕緣介質(zhì)沿面閃絡(luò)電壓的方法，
背景技術(shù)：
：真空中固體絕緣材料發(fā)生沿面閃絡(luò)成為了電氣電子系統(tǒng)一個嚴重而難以避免的問題。因此，研究提高絕緣材料和絕緣結(jié)構(gòu)在直流電壓作用下的真空沿面閃絡(luò)電壓；減少真空中高壓電極間絕緣介質(zhì)的長度，對縮小電氣、航天、武器設(shè)備的尺寸和體積，減輕其重量有著重要意義。研究表明絕緣固體材料的種類、表面涂層、摻雜和改性處理等對沿面閃絡(luò)、損傷和耐壓性能有影響。但是，表面改性重復(fù)性差，不穩(wěn)定，可靠性不好，難以應(yīng)用。有研究者采用金屬陶瓷嵌入陶瓷中，使陰極周圍電場均勻，從而提高沿面閃絡(luò)電壓，這將表面擊穿(閃絡(luò))轉(zhuǎn)變?yōu)轶w擊穿，是一種一體化制備技術(shù)。從目前國內(nèi)外各種研究結(jié)果看，從材料角度提高絕緣介質(zhì)沿面閃絡(luò)電壓可從以下幾個方面來考慮提高材料表面的介電均勻性；降低材料表面的二次電子發(fā)射系數(shù)；降低材料表面介電常數(shù)；降低絕緣介質(zhì)的表面電阻率；減少表面吸附氣體量或提高氣體吸附能。根據(jù)以往的文獻報道，在絕緣介質(zhì)表面涂敷導(dǎo)體層或半導(dǎo)體層對于提高沿面閃絡(luò)電壓是有好處的，而且能夠滲入絕緣介質(zhì)外層的涂層比只停留在表面的涂層更為優(yōu)越，因為具有這樣的表面摻雜層的絕緣介質(zhì)通常更能抵抗表面損傷。大多數(shù)表面涂敷都是針對無機材料，通常是陶瓷材料。H.C.Miller和E.J.Furno很早以前就已報道了氧化鋁陶瓷表面涂敷Mn/Ti對絕緣子閃絡(luò)電壓的改善作用。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為了提高真空中絕緣介質(zhì)沿面閃絡(luò)電壓，提供了一種通過絕緣介質(zhì)表面濺射金粒子的方法，改善綜合電氣性能。為達到以上目的，本發(fā)明是采取如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的一種提高真空絕緣介質(zhì)沿面閃絡(luò)電壓的方法，其特征在于，包括下述步驟(1)制備長度為4mm14mm的絕緣介質(zhì)試樣，試樣長度即為電極間距；(2)使用粒子濺射儀，在絕緣介質(zhì)試樣表面濺射金粒子，濺射時間控制在10s40s;(3)最后得到金膜厚度大致在416埃的表面半導(dǎo)化絕緣介質(zhì)試樣。上述方案中，所述的絕緣介質(zhì)試樣為Si02水晶單晶或八1203單晶；當(dāng)電極間距在14mm時，對絕緣介質(zhì)試樣為Si02水晶單晶，濺射時間控制在20s;對絕緣介質(zhì)試樣為A1203單晶，濺射時間控制在30s。本發(fā)明采用粒子濺射儀對絕緣介質(zhì)表面濺射金粒子，濺射時間10s40s，噴金后的試樣表面電阻率呈不斷下降的趨勢，通過對絕緣介質(zhì)表面進行半導(dǎo)化處理，可以顯著提高其真空沿面閃絡(luò)電壓。對絕緣介質(zhì)試樣為Si02水晶單晶來說，電極間距14mm，濺射時間控制在20s;真空沿面閃絡(luò)場強提高可達85%;對絕緣介質(zhì)試樣為八1203單晶來說，電極間距14mm，濺射時間控制在30s，真空沿面閃絡(luò)場強提高可達57%。本發(fā)明提出的方法可應(yīng)用于電氣、航天、武器系統(tǒng)等多個領(lǐng)域。具體實施例方式以下結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述實施例1一種提高真空絕緣介質(zhì)沿面閃絡(luò)電壓的方法，使用粒子濺射儀在三組不同長度Si02水晶單晶表面濺射金粒子，也即濺射時的電極間距(4、9、14mm)，濺射時間選擇為10s、20s、30s、40s;濺射后單晶表面的金膜厚度如表2所示；然后進行沿面閃絡(luò)實驗，在JTK-200型真空高電壓實驗系統(tǒng)中進行，真空度范圍選擇1.0X10-2Pa~5.0Xl(TPa，因為在1.0Xl(TPa以下，真空度對沿面閃絡(luò)電壓沒有影響。共做了15個試樣，.所測得實驗結(jié)果如表l所示。表1本發(fā)明在Si027jC晶單晶表面濺射金粒子的工藝參數(shù)及測試結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>在表l中可以看出，電極間距14mm，濺射時間為20秒時，場強提高最大，高達85%。式樣5與式樣10由于電流太大，在200uA以上，所以未測試閃絡(luò)電壓。實施例2另一種提高真空絕緣介質(zhì)沿面閃絡(luò)電壓的方法，使用粒子濺射儀在在三組不同長度A1203單晶表面濺射金粒子，也即濺射時的電極間距(4、9、14mm)，濺射時間選擇為10s、20s、30s、40s;濺射后單晶表面的金膜厚度如表2所示；然后進行沿面閃絡(luò)實驗，在JTK-200型真空高電壓實驗系統(tǒng)中進行，真空度范圍選擇1.0X10—2pa5.0X10—4Pa，因為在1.0Xl(T2Pa以下，真空度對沿面閃絡(luò)電壓沒有影響。也做了15個試樣，所測得實驗結(jié)果如表2所示表2本發(fā)明在A1203單晶表面濺射金粒子的工藝參數(shù)及測試結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>從表2中可以看出，當(dāng)濺射時間為10S時，閃絡(luò)場強沒有明顯變化，所以式樣17和式樣22未列出閃絡(luò)場強數(shù)據(jù)，電極間距14mm，濺射時間為30秒時，場強提高最大，高達57%。權(quán)利要求1.一種提高真空絕緣介質(zhì)沿面閃絡(luò)電壓的方法，其特征在于，包括下述步驟(1)制備長度為4mm～14mm的絕緣介質(zhì)試樣，試樣長度即為電極間距；(2)使用粒子濺射儀，在絕緣介質(zhì)試樣表面濺射金粒子，濺射時間控制在10s～40s；(3)最后得到金膜厚度大致在4～16埃的表面半導(dǎo)化絕緣介質(zhì)試樣。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高真空絕緣介質(zhì)沿面閃絡(luò)電壓的方法，其特征在于，所述的絕緣介質(zhì)試樣為Si02水晶單晶或A1203單晶。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的提高真空絕緣介質(zhì)沿面閃絡(luò)電壓的方法，其特征在于，當(dāng)電極間距在14mm時，對絕緣介質(zhì)試樣為Si02水晶單晶，濺射時間控制在20s;4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的提高真空絕緣介質(zhì)沿面閃絡(luò)電壓的方法，其特征在于，當(dāng)電極間距在14mm時，對絕緣介質(zhì)試樣為八1203單晶，濺射時間控制在30s。全文摘要本發(fā)明為了提高真空中絕緣介質(zhì)沿面閃絡(luò)電壓，公開了一種對絕緣介質(zhì)表面濺射金粒子的方法，其特征在于，包括下述步驟(1)制備長度為4mm～14mm的絕緣介質(zhì)試樣，試樣長度即為電極間距；(2)使用粒子濺射儀，在絕緣介質(zhì)試樣表面濺射金粒子，濺射時間控制在10s～40s；(3)最后得到金膜厚度在3.92～15.68埃的表面半導(dǎo)化絕緣介質(zhì)的試樣。本發(fā)明通過對絕緣介質(zhì)外表面進行濺射金粒子處理，可以顯著的提高其真空沿面閃絡(luò)電壓。本發(fā)明提出的方法可應(yīng)用于電氣、航天、武器系統(tǒng)等多個領(lǐng)域。文檔編號H01B17/42GK101183574SQ20071001907公開日2008年5月21日申請日期2007年11月16日優(yōu)先權(quán)日2007年11月16日發(fā)明者拓張,張云霞,李建英,李盛濤,焦興六,黃奇峰申請人:西安交通大學(xué)