紫外辐照对聚醚酰亚胺薄膜介电性能的影响北大核心CSCD

研究了不同紫外辐照时间对聚醚酰亚胺(PEI)薄膜介电性能的影响。采用FT-IR和SEM表征了PEI薄膜的分子结构和微观形貌。结果表明,紫外辐照后PEI薄膜在1742cm^(-1)处的吸收峰比原薄膜增大,说明PEI分子链中的C=O基团随辐照时间的增加而增加,并在薄膜表面产生了微裂纹。对PEI薄膜的介电性能进行的研究结果表明,随着紫外辐照时间的增加,PEI薄膜的介电常数和介电损耗增大,而表面电阻率下降,体积电阻率基本不变。并随紫外辐照时间的增加,直流击穿强度呈先增加后降低的趋势,一定辐照剂量可使薄膜发生交联反应,使击穿场强较原薄膜提高20%以上。     

射流式真空紫外辐照模拟设备及其应用

介绍了空间环境条件下真空紫外辐照 (VUV)的损伤效应 ,以及真空紫外辐照模拟的几种主要形式。着重讲述了射流式真空紫外辐照模拟设备的基本结构、工作原理、技术参数及特点 ,并利用该设备初步研究了几种空间材料的真空紫外辐照损伤效应。结果表明 ,VUV使EP和CF/EP产生了明显的质损 ,导致力学性能下降 ,纤维和基体表面受到明显破坏。VUV与温度交变对聚酰亚胺吸光涂层的力学性能有明显影响。     

同步辐射激发直接干化学刻蚀

同步辐射激发直接光化学刻蚀是近年来发展的一项新技术 ,它不需要常规光刻中的光刻胶工艺 ,用表面光化学反应直接将图形写到半导体材料的表面上。由于所用的同步辐射在真空紫外 (VUV)波段 ,理论上的分辨率可以达到电子学的量子极限 ,且没有常规工艺中的表面损伤和化学污染 ,是一种非常具有应用潜力的技术。本文的最后部份重点讨论了与上述技术密切相关的VUV和软X射线激发的表面光化学反应机理。     

快速真空紫外光谱诊断在EAST实验的初步应用

为了在EAST装置上开展高参数放电条件下边界杂质辐射的实验研究,发展了真空紫外(VUV)光谱诊断系统。该系统采用了焦距为200mm的Seya-Namioka型VUV光谱仪,并配备了600g·mm^-1凹面全息光栅,所能观测的波长范围为50~700nm,覆盖真空紫外、近紫外和可见光波段。系统在垂直方向的观测范围为Z=-350~350mm。利用该系统开展了EAST边界杂质谱线的实验研究。通过分析CⅣ(154.8nm)杂质和FeⅡ(235nm)的谱线强度的时间演化行为,验证了该系统谱线强度测量的准确性与可靠性。通过分析CⅠ(365.2nm)杂质辐射强度在加热功率调制下的时间演化行为,验证了该系统研究较短时间尺度的杂质辐射行为的可行性。     

真空紫外辐射对碳/环氧复合材料性能的影响

 介绍了真空紫外线的模拟和射流式真空紫外辐射模拟设备的工作原理、技术参数及特点，并利用该设备及其它分析手段对环氧树脂浇铸体(EP648)和碳/环氧复合材料(C/E648)在真空紫外线辐照作用下的出气、质量损失率、层间剪切强度和表面状态的变化进行了研究。试验结果表明：真空紫外线辐照导致材料产生明显的出气效应，质量损失率呈现先递增后趋于平缓的趋势；17 280esh辐照剂量下，EP648的质量损失是C/E648的3.4倍，C/E648的层间剪切强度与辐照前相比下降了13.3%；环氧树脂破损较重，而碳纤维表面状态基本完好，并对内部的环氧树脂起到一定的保护作用。     

空间材料抗原子氧有机涂层防护作用的光谱分析

用Fourier变换红外光谱(FTIR)、光电子能谱(XPS)和扫描电镜(SEM)对在模拟原子氧(AO)环境中,空间材料及在其表面涂覆的有机防护涂层的表面所发生的侵蚀与防护作用进行了研究。结果表明：采用环氧树脂、聚胺脂、醇酸树脂作为防护涂层,经AO辐照后,它们的表面形貌均发生了较大变化,腐蚀严重;而用有机硅涂层的表面形貌变化却甚小,具有较明显的防护效果。光谱分析表明,这种防护作用缘于有机硅涂层表面经AO辐照后生成了致密的氧化硅膜层,对抑制AO的进一步侵蚀起到了抑制作用。     

紫外辐照高温硫化硅橡胶的红外光谱分析和老化机理

高温硫化(HTV)硅橡胶复合绝缘子广泛应用于特高压输电线路,其抗紫外老化性能越来越受到人们的关注。采用自行设计的可调式紫外老化试验箱对两个厂家的高温硫化硅橡胶样品进行了紫外辐照(0,500和1 000 h)加速老化实验,辐照光波长范围为320～750 nm。对辐照前后试样进行傅里叶变换衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)测试,分析谱峰的变化与试样(表面)官能团的关系,辅以扫描电子显微镜(SEM)和憎水性、体积电阻率的测试来研究HTV硅橡胶的老化机理。结果表明:高温硫化硅橡胶FTIR全谱图中1 260 cm~(-1)处Si—CH_3反射峰和800 cm~(-1)附近Si—(CH_3)_2反射峰强度随辐照时间的增加而逐渐减弱, 1 000～1 100 cm~(-1)处的Si—O—Si反射峰强度随辐照时间的增加先减弱后增强;扫描电镜观察到辐照后的样品表面出现大颗粒和坑洞、粗糙度变大,其主要元素O, Si和Al重量百分比略增加;喷水分级法在表面形成的水珠随着样品辐照时间的延长由均匀分布变得不均匀且出现合并,憎水性有明确下降;体积电阻率略微降低。分析认为:辐照后紫外线切断了HTV硅橡胶部分Si—C, C—C和C—H键,对称排列的非极性甲基基团—CH_3从硅氧主链上脱落,减弱了对主链强极性的屏蔽作用,使Si—O—Si峰强度减弱,且少量侧链被氧化,形成C—O和—OH(COOH);而主链之间因裸露出来的自由基—Si·发生进一步的交联反应,使得Si—O键相对含量增加,使Si—O—Si峰强度再增强。二方面结果均导致高温硫化硅橡胶表面极性增强,憎水性下降。水本身具有微弱的电离,憎水性下降的高温硫化硅橡胶易吸收空气中的水使其表面载流子浓度增加体积电阻率略有下降。通过红外光谱分析,紫外线是通过切断高温硫化硅橡胶表面的部分Si—C, C—C, C—H键,使其生成新的自由基并发生交联和氧化而使其老化的。红外光谱的应用对于高温硫化硅橡胶复合绝缘子老化研究及其在特高压输电线路上的挂网应用均具有重要意义。     

电磁辐照金属铝膜材料释气效应研究

为研究空间环境中通用航天器表面覆盖的热控层电磁辐照效应,采用粒子模拟(PIC)和蒙特卡罗(MC)模拟相结合方法,建立了真空环境下电磁辐照航天器热控材料模型,模拟了场致电子发射、次级电子倍增、释气雪崩电离的全过程,并讨论了释气密度对热防护材料表面产生释气电离现象的影响。通过对比不同释气密度下该过程产生的电子和离子情况,获得热防护材料表面释气产生雪崩电离的阈值。模拟结果表明,当铝膜表面气体密度较小时,由于材料表面释气碰撞电离概率偏低而不会发生雪崩电离;只有当释气密度超过阈值时,材料表面释气碰撞电离过程加强,材料表面发生雪崩电离生成等离子体,等离子体吸收电磁波能量,其离子和电子总能量提升,可能对金属铝膜材料造成损伤。     

真空紫外辐照对MQ增强硅橡胶热性能及光学性能的影响

 采用空间综合辐照模拟设备研究了真空紫外辐照对MQ增强加成型硅橡胶的表面形貌、质量损失、热性能及光学性能的影响。试验结果表明：真空紫外辐照后,硅橡胶表面出现损伤裂纹,随辐照剂量的增加,裂纹的数量增多;真空紫外辐照后,硅橡胶的质量有所损失,其质损率随辐照剂量的增加而增加;真空紫外辐照后硅橡胶的耐热性随辐照剂量的增加先增加而后下降;真空紫外辐照对硅橡胶材料的体膨胀/收缩变形影响不大,但对材料的光学性能有较大影响,随着辐照剂量的增加,材料的光学透过率下降。     

一种新型基于并行光传输的HDMI线缆的研制

 介绍了一款基于并行光纤通信技术的高清视频信号(high-definition multimedia interface, HDMI）传输线缆的研制技术方案。这种新型HDMI线缆采用垂直腔面发射激光器(vertical cavity surface emitting laser, VCSEL）阵列作为发射端,光电探测器（photodiode, PD）阵列作为接收端,两者之间采用多模光纤阵列互连,通过将电信号转变为光信号传输解决了铜缆损耗对电信号传输速率和传输距离的限制。与铜缆HDMI线相比,这种新型HDMI线能够以4信道×3.4Gbps的传输速率实现长达300m的传输距离,为当前高清视频信号和下一代超高清视频信号远距离传输提供了可行的技术方案。     

聚四氟乙烯沿面闪络电压规律

由于聚四氟乙烯(PTFE)具有优良的绝缘性、化学稳定性，因此常被用于航天器线缆制作。为了研究聚四氟乙烯材料沿面闪络特性，实验在正常大气压下对聚四氟乙烯材料两端施加直流高压，得到放电电压值以及电压、电流波形。通过整理、对比发现:随着闪络次数的增加，材料放电电压呈先增大后稳定的规律，闪络平均场强呈降低趋势。对实验结果进行分析，认为介质表面粗糙程度的改变、材料表面化学变化是影响聚四氟乙烯沿面闪络电压的重要原因。根据闪络次数对电压的影响提出了较为准确描述PTFE闪络电压的方法。     

高频电压下交联聚乙烯电缆绝缘中电树枝生长的动力学模型

针对高压交联聚乙烯电缆绝缘试样,在1000—2000Hz 10kV峰值正弦电压下,采用计算机实时显微数字摄像技术进行了电树枝培养实验.基于半结晶绝缘材料中电树枝生长机理和电树枝结构的分形特征,提出了一个在高频范围定量预测电应力驱动下交联聚乙烯电缆绝缘中电树枝生长特性的动力学模型,获得了电树枝生长率方程和从电树枝生长到击穿过程的寿命公式.将该模型预测值与实验中获得的电树枝生长规律实验数据进行比较,其结果有较好的一致性,表明提出的模型化方法可以应用到交联聚乙烯电缆绝缘中电树枝老化规律的定量分析研究中. 关键词： 交联聚乙烯电缆绝缘 电树枝 施压频率 动力学模型     

等离子体介质阻挡放电氟化改性环氧树脂的时效性

等离子体对材料的改性效果随放置时间会有所减弱,即表现出一定的时效性,限制了等离子体改性技术的进一步发展。为了探究等离子体介质阻挡放电（DBD）氟化改性环氧树脂的时效性,利用等离子体介质阻挡放电实现了环氧树脂表面氟化改性,并利用扫描电镜（SEM）、表面轮廓仪、X射线光电子能谱分析（XPS）、接触角测试仪、高阻计和闪络电压、表面电位测试系统对改性前和改性后放置在25 ℃老化箱中0～30 d的环氧树脂表面进行了物理形貌和化学组分的表征以及电气性能的测试。测试结果表明,DBD氟化改性实现了氟元素在环氧树脂表面接枝,这使得环氧树脂表面能降低,表面电阻率减小,陷阱能级变浅,从而加快了表面电位衰减速度,进而提升了沿面闪络电压。同时,等离子体DBD氟化改性环氧树脂表现出一定的时效性,放置30 d后,氟元素含量减少,表面能增大,表面电位衰减速度略有减慢,闪络电压也有所下降,但仍高于未处理的试样。     

软X射线辐照对绝缘材料沿面闪络性能的影响

绝缘体真空沿面闪络成为制约脉冲功率技术高电压、大电流和小型化发展应用的主要因素之一。在PTS装置的真空环境中,绝缘材料在受到软X射线辐照的情况下,其绝缘性能受到很大影响。因此为了提高PTS中交联聚苯乙烯的绝缘性能,同时更深刻地认识沿面闪络的机理,通过研究软X射线对于交联聚苯乙烯的辐照作用,观测到了不同辐照次数对于沿面闪络性能的影响。实验表明:未受到辐照的样品其真空沿面闪络性能高于软X射线辐照过的样品,而受14次钨丝阵辐照的样品其真空沿面闪络性能略高于受2次铝丝阵辐照的样品。同时,从软X射线对于绝缘体表面的辐照机理很好地解释了这种实验现象。     

大气压氩气介质阻挡辉光放电的一维仿真研究

为了研究氩气(Ar)中介质阻挡大气压辉光放电(APGD)的放电机理, 通过建立一个一维的多粒子自洽耦合流体模型, 采用有限元方法进行数值计算, 得到了气体间隙压降、介质表面电荷密度、放电电流密度随时间的周期变化波形, 以及电子、离子、亚稳态粒子密度和空间电场强度的时空分布. 仿真计算结果表明：介质表面积聚的电荷对于放电的过程的起始及熄灭具有重要作用;当增大外施电压时, 放电击穿时刻提前, 放电电流密度和介质表面电荷密度峰值增大, 表明放电过程更加剧烈;随着阻挡介质相对介电常数的增大, 放电电流密度也随之增大. 各粒子密度及电场的时空分布表明放电过程在外施电压半个周期中只有一次放电, 且存在明显的阴极位降区、负辉区、等离子体正柱区等辉光放电的典型区域, 为大气压辉光放电(APGD).     

SF6中氧化铝环氧复合材料的纳秒脉冲闪络特性

氧化铝掺杂环氧树脂复合材料在电力绝缘设备中应用广泛,然而人们对其在纳秒脉冲下的绝缘性能研究较少,这限制了它在指导脉冲功率装置中的应用。为探究其在纳秒脉冲下的沿面绝缘性能,对氧化铝掺杂环氧树脂复合材料在前沿数十ns快脉冲电压下的闪络特性进行了研究,结果显示,其闪络电场较纯环氧有较大提高,闪络电压符合韦伯分布。实验表明,闪络电压随电压上升率的增加而显著增加,从5.8 kV/ns时的108 kV上升到20.5 kV/ns时的226 kV,增幅超过1倍。闪络时延随电压上升率的上升呈现“先快速下降、后趋于平缓”的趋势。在试样闪络通道表面观测到明显的碳化现象,说明实验中的闪络放电对复合材料有破坏性影响。     

纳秒脉冲下高气压SF6中同轴绝缘子沿面闪络影响因素实验研究

研究纳秒脉冲下的绝缘子沿面闪络影响因素对电磁脉冲模拟装置绝缘结构设计具有重要的借鉴意义。通过搭建绝缘子沿面闪络实验平台,实验研究了在0.5 MPa的SF6气体中,脉冲电压波形、绝缘材料和绝缘子沿面场强分布对绝缘子沿面闪络电压的影响。结果表明：绝缘子的闪络电压具有随着脉冲前沿时间减小而增加的趋势;相较于脉冲电压全波,绝缘子在脉冲电压前沿波形耐受下闪络电压较高;聚酰亚胺材料的绝缘性能最好;通过降低绝缘子沿面最大场强,改善电场分布可以有效地提高绝缘子的闪络电压。     

Plasma interactions with aminoacid (l-alanine) as a basis of fundamental processes in plasma medicine

Plasma interactions with l-alaine have been studied as a basis of fundamental processes in plasma medicine. The plasma interactions with l-alaine have been examined for investigations of molecular degradations induced by direct exposures with Ar plasma and exposures with UV–VUV photons emitted from the Ar plasma via chemical bonding states analyses using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The direct Ar-plasma exposure resulted in significant degradations of COOH group and CNH₂ group. Separate experiments via irradiation with photons in UV and VUV regions from the Ar plasma showed that the molecular degradation via irradiation with photons in VUV region was much more significant than via irradiation with photons in UV region. These experiments have indicated that the causality of the molecular degradation of the l-alanine during the Ar plasma exposure is considered to be significant in the following order; ions > VUV photons > UV photons ～ meta-stable radicals. Furthermore, the exposure with Ar–O₂ mixture plasma resulted in insignificant change in the XPS C1s spectra for variation of the exposure time ranging from 30 s to 300 s, indicating that the surface etching process is much more considerable than the chemical degradation process.     

Electrical tree initiation in silicone rubber under DC and polarity reversal voltages

With the fast development of high voltage DC (HVDC) cable, cable insulation under DC conditions has got more attention. In this paper, tests were conducted to study the electrical tree initiation in silicone rubber (SIR) under DC and polarity reversal voltages. It is found that electrical tree initiation has significant polarity effects under both DC and polarity reversal voltages. There are only single-branch-like trees and branch-like trees under DC and polarity reversal voltages. As for pre-stressing effects under polarity reversal, the pre-stressing voltage has positive effects to electrical tree initiation, while the pre-stressing time has little influence. Space charge distribution of SIR under high electric field was studied with flat plate pulsed electro-acoustic (PEA) system, and their characteristics were discussed to explain this phenomenon. Moreover, different treeing breakdown phenomenon is found under polarity reversal voltage which differs from that under DC voltage. The existence of fast charges and slow charges gives reasonable explanation to it. Special attention should be paid to the transient situation like polarity reversal which would result in irreversible effects more easily, and affect true length of life for HVDC cables.     

同轴电缆连续波电磁辐照的终端负载响应

为了揭示设备互连电缆在连续波电磁辐照条件下的耦合响应规律,以典型射频同轴电缆为受试对象,将电缆终端连接的设备（系统）等效为负载,通过对其进行连续波电磁辐照效应试验研究,分析了受试电缆长度、终端负载状态等对同轴电缆终端负载响应规律的影响。结果表明:同轴电缆对电磁辐照响应具有选频特性,终端负载响应电压的峰值出现在电缆相对长度为1/2整数倍的频点;同轴电缆受到连续波电磁辐照后,感应皮电流通过转移阻抗转化为芯线与屏蔽层之间的差模感应电压,而这一感应电压源的内阻就是同轴电缆的特性阻抗;同轴电缆终端负载阻值的变化不会对其连续波辐照响应曲线的变化规律产生影响,终端负载与等效感应电压源内阻上的电压响应满足分压原理; 同轴电缆皮电流处于谐振状态时,两波节之间的分布感应电压同向,可等效为一个感应电压源,对同轴电缆终端负载响应起直接作用的电压源是最靠近终端负载的等效感应电压源。