基于ICCD的聚烯烃类绝缘材料击穿光谱特性实验研究

摘要

聚烯烃是电气工程中常用的绝缘材料，其击穿行为一直以来都是绝缘领域研究的重点课题，然而因为分子本身结构复杂，使其击穿过程也极为复杂，相应的理论也比较多样。聚烯烃材料电场下发光现象是由载流子复合等原因引起的，对该现象的研究是探索聚合物分子结构中陷阱以及空间电荷存储和输运的重要方法。因此，获得聚烯烃类材料击穿发光光谱并观察分析其光谱特性对研究聚合物击穿发光原因以及击穿机理具有重要意义。
　　本文以Princeton公司的PI-MAX型ICCD以及SP2300型单色仪为主要测量仪器，结合计算机、电源设备、触发电路、保护电路、电极系统等设备搭建了能够测量击穿发光光谱的实验平台，对该系统进行了有效性测试，并对触发电路响应速度、噪音干扰程度、光谱精准性、直接成像等功能也进行了测试，测试结果表明该系统能实现击穿发光光谱信号的采集。
　　利用所搭建的实验平台进行了击穿发光实验。以低密度聚乙烯(LDPE)为典型聚烯烃材料对发光现象和时间进行了观察测量。对低密度聚乙烯(LDPE)、SiO2/LDPE复合材料以及聚丙烯(PP)进行了针板电极下的直流击穿实验，获得了三种材料的击穿光谱，发现几种聚烯烃材料的发光光谱主要分布在300nm-900nm范围内，对三种材料光谱的特征进行了分析，发现LDPE发光光谱在365nm、425nm、500nm、590nm、710nm出现峰值，SiO2/LDPE在370nm、420nm、500nm、605nm、650nm、700nm、750nm出现峰值，PP发光峰值在390nm、460nm、535nm、575nm、660nm、785nm。通过对材料击穿场强与击穿发光强度的比较，得知发光强度随材料击穿场强提高而增加，并简要分析原因。通过显著性差异分析三种材料发光光谱峰值位置，对光谱特性进行了分析。

目录

声明

摘要

1．1 课题研究背景

1．2 聚合物击穿行为研究现状

1．3 聚合物发光现象的国内外研究现状

1．4 本课题的研究目的和意义

1．5 本文主要研究内容

第2章 聚合物击穿发光现象的理论基础

2．1 聚合物分子运动的基本理论

2．2 聚合物击穿的过程和基本理论

2．3 聚合物发光的基本原理

2．3．1 载流子注入方式

2．3．2 发光的基本原理

2．4 聚合物电场下发光实验分类

2．4．1 交流电压下的发光

2．4．2 直流电压下的发光

2．5 本章小结

第3章 击穿发光测量装置设计

3．1 击穿发光现象的测量方法

3．2 击穿发光测量装置

3．2．1 ICCD和单色仪

3．2．2 ICCD触发电路装置设计

3．2．3 击穿保护电路设计

3．2．4 成像功能

3．2．5 电极系统

3．2．6 其他部分装置

3．3 击穿发光测量装置的性能测试

3．3．1 噪音干扰测试

3．3．2 光谱精确度测试

3．3．3 ICCD触发电路参数测试

3．4 本章小结

第4章 聚烯烃材料击穿发光测试

4．1 实验试样的制备

4．2 击穿发光现象发光时间的测量

4．3 击穿发光现象的采集

4．4 直流电场击穿实验发光光谱

4．4．1 测量光谱数据的处理

4．4．2 聚烯烃类材料击穿发光光谱特性

4．4．3 发光强度与击穿场强分析

4．4．4 结果与讨论

4．5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢