PTS装置分层真空轴向绝缘堆设计

对PTS装置分层真空轴向绝缘堆的设计和分析方法进行了研究。利用全电路模拟方法得到了绝缘堆各层的电压波形。利用静电场数值模拟方法,对每层堆中的绝缘环、电极环、均压环、场调整环以及两端接口部分的形状都进行了设计和优化。2维和3维静电场模拟结果表明,绝缘堆的设计能够满足静电场设计要求。采用2维PIC程序初步计算了绝缘堆金属均压环真空侧电子发射对电压分配不均压度的影响,计算结果表明,真空侧的电子发射会较大地影响绝缘堆电压分配的均匀度,进而对绝缘堆的全堆闪络概率造成较大的影响。     

电子学科的固体物理教学改革初探

针对电子科学与技术学科中固体物理学课程的教学内容、教学方法和教学手段等方面作了探索性的改革.从多年教学实践体会到,电子学科固体物理的教学,应精选教学内容、注重概念表达和理解;同时,应充分利用实验平台的优势,结合实验现象并充分利用多媒体、教学辅助软件、网络即时通讯工具和课程教学网络平台的优势.     

自磁场下绝缘子沿面闪络特征

基于磁场闪络抑制原理,研究回路电流产生的自磁场效应对固体材料绝缘性能的影响。通过计算电场强度与磁感应强度的临界比值,设计了同轴电极结构,确定了满足闪络抑制判据的电极尺寸,开展自磁场闪络抑制实验、自磁场闪络促进实验以及无磁场绝缘闪络实验,对比三种条件下绝缘材料的沿面闪络规律,分析磁场位形对材料绝缘特性的影响情况。实验结果表明:绝缘样品在自磁场闪络抑制效应影响下闪络电压提高了约15%,在自磁场促进闪络效应下闪络电压降低了约18%。     

基于现代信息技术的固体物理教学改革研究

鉴于固体物理学理论性强、学科发展快、概念抽象的特点,结合多年教学实践,针对固体物理学课程教学中存在的主要问题和矛盾,从教学内容、教学方法和教学手段等方面作了探索性改革,认为固体物理的教学,应精选教学内容、注重概念表达和理解.要有效利用多媒体、教学辅助软件、网络即时通讯工具和课程网络平台等现代信息技术手段,并充分利用实验平台的优势,结合实验现象实现固体物理理论与应用实践有机结合,以促进固体物理教学水平的提升.     

基于统计学模型的真空绝缘堆闪络概率计算分析

对比了几种不同类型的过电压因子下绝缘堆闪络概率的特点, 考虑了多层均压及圆周渡越时间后得到的闪络概率更能反映绝缘堆耐压水平;简化计算统计学经验公式中矩阵可保持绝缘堆闪络概率计算值准确性并减少过电压因子的静电场计算次数。分析在固定间隙距离下绝缘环个数与电压峰值及电场强度峰值的关系, 计算结果表明:存在最优绝缘环个数承受最高电压峰值与电场强度, 承受最大工作场强的绝缘环个数下, 工作电压幅值已降低很多。在选择绝缘环个数时应综合考虑, 该计算方法可应用于工程绝缘结构设计中合理选取绝缘环个数。     

不同微槽结构绝缘子真空沿面闪络特性

针对单极性脉冲电压下不同微槽结构绝缘子真空沿面闪络特性开展实验研究。根据二次电子运动特性,设计了多种微槽宽度,对比了微槽结构和平面结构的绝缘子耐压特性差异。槽宽为1mm的微槽样品耐压水平与平面结构样品耐压水平相当,槽宽小于1mm的样品组耐压水平均高于平面结构样品,最高电压提高倍数约为1.4,说明一定尺寸范围内的微槽设计将提高绝缘子真空耐压水平。通过电场强度计算分析微槽结构对二次电子运动的影响过程可知,较大的微槽宽度可使电子限制在槽内运动,较小的微槽宽度将抑制初始电子的发展,最终二者都能达到抑制闪络的目的。通过显微镜观测各组样品表面特征,材料表面微观缺陷将可能降低材料耐压水平。     

声程差与应力强度因子的关系

基于弹性状态下力对材料声折射率及试件厚度的影响,推导了含裂纹的试件受力前后,超声纵波经其前后表面反射及透射时声程的变化,得到了应力强度因子与声程差的关系,为通过声程差的变化确定裂尖应力强度因子打下了基础。     

脉冲加载下锥角绝缘子的激光辐照沿面闪络性能

通过搭建脉冲加载下的激光辐照沿面闪络实验平台, 考察了锥角绝缘子受激光辐照时的真空沿面闪络性能。结果表明：不论是紫外光（266 nm）还是可见光（532 nm）辐照在阴极三相点或者样品中间, +45锥角绝缘子构型的性能都要优于－45锥角绝缘子, 并且紫外辐照阴极三相点对沿面闪络电压的影响较大, 因此在大型脉冲功率装置中应该避免射线对绝缘堆阴极三相点处的辐照。     

基于统计学模型的真空绝缘堆闪络概率计算分析

对比了几种不同类型的过电压因子下绝缘堆闪络概率的特点, 考虑了多层均压及圆周渡越时间后得到的闪络概率更能反映绝缘堆耐压水平;简化计算统计学经验公式中矩阵可保持绝缘堆闪络概率计算值准确性并减少过电压因子的静电场计算次数。分析在固定间隙距离下绝缘环个数与电压峰值及电场强度峰值的关系, 计算结果表明：存在最优绝缘环个数承受最高电压峰值与电场强度, 承受最大工作场强的绝缘环个数下, 工作电压幅值已降低很多。在选择绝缘环个数时应综合考虑, 该计算方法可应用于工程绝缘结构设计中合理选取绝缘环个数。     

基于磁场闪络抑制技术的真空沿面闪络实验研究

为解决脉冲功率系统中击穿电压最低的部分,即真空固体绝缘界面,采用磁场闪络抑制技术提高闪络电压,为研究磁场和沿面闪络电压的关系,针对不同介电常数的样品开展了一系列相关实验。实验结果表明:采用电容器对通电螺线管充电产生的脉冲强磁场稳定可靠,并且当施加在绝缘子表面磁场强度为1.1 T时,PMMA材料的闪络电压可以提高至1.8倍。