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真空沿面闪络是发生子真空与固体绝缘介质界面上的一种特殊的气体放电现象,由真空沿面闪络导致的绝缘失效一直制约着高电压技术与脉冲功率技术在耐压可靠性方面的发展,因而自二十世纪五六十年代发现真空沿面闪络现象以来,深入细致的实验研究与理论分析一直是相关领域的重点研究内容。不过,由于真空沿面闪络是一个非常复杂的物理过程,经过多年的研究探索有关沿面闪络的理论依然尚未完善,新的实验现象与规律随着实验技术的发展也在不断被发现更新。 本文利用三脉冲猝发脉冲功率源,对MHz猝发率高压脉冲作用下介质的真空沿面闪络特性进行了研究。首先采用ICCD相机对常规绝缘子和高梯度绝缘子两种不同类型的绝缘子在亚微秒级脉冲下的闪络放电过程进行光学诊断,就观测所得的实验现象结合绝缘子表面以及电极表面的放电痕迹采用流注放电理论对亚微秒级脉冲下均匀电场中的沿面闪络放电过程进行了诠释。 文献指出,闪络发生前的预闪络过程以及闪络后介质表面会积聚表面电荷,表面电荷场导致局部电场分布畸变会对闪络过程存在一定影响。对原有三脉冲猝发功率源进行了改造,将脉冲间隔由500ns固定间隔变为脉冲间隔可调。对单脉冲和三脉冲加载下的材料闪络电压进行测量,发现三脉冲下的闪络场强统计平均值比单脉冲要低,分析认为这种差异的产生正是由于前次脉冲产生的表面积聚电荷使得后续脉冲期间发生闪络的概率升高导致的。 如果三脉冲与单脉冲下材料的闪络电压差异的确是由表面积聚电荷引起的,由于表面电荷产生之后即会逐渐消散泻放,那么脉冲间隔不同的情况下材料的闪络击穿电压也应当相应地呈现出一定的差异性。通过测定同一样品在脉冲间隔分别为300ns、500ns和1μs下三脉冲加载的闪络电压,验证了以上猜想。此外,实验还发现绝缘子的材料与形状对绝缘子在不同脉冲间隔下闪络电压差异度的大小存在影响,并对产生这一现象的原因进行了分析。对神龙二号直线感应加速器调试实验中出现的加速腔绝缘环带束流击穿现象进行分析,发现是束流二次效应引起的表面电荷积聚导致绝缘材料的真空沿面耐压性能下降,这表明积聚电荷不仅在同一次加载实验中会提升后续脉冲的闪络机率,还会在后续的加载实验中降低绝缘材料的耐压性能。