[发明专利]非常规条件下气体放电实验分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及非常规条件下气体放电实验分析方法，属于高电压与高能物理学气体放电技术领域。

背景技术

非常规条件下的气体介质放电特性与通常的直流、工频或长脉冲下的绝缘特性具有很大差异。其原因是由于脉冲宽度相似或小于介质的松弛极化时间和粒子运动的时间量级，尤其在纳秒甚至更短脉冲的窄脉冲条件下，介质的极化历程和粒子运动行为具有不同表现，必然引起介质及其结构绝缘性能的改变，甚至存在许多异常现象。这可能是窄脉冲条件下电极间瞬态电场分布、空间电荷积聚、介质表面电荷沉积规律和介质松弛极化过程不同所致。尤其近年通讯事业的飞速发展，大量的高频电子设备投入运行，高频及超高频信号的发送传输，对绝缘介质提出更高的要求。

目前解释纳秒脉冲下介质放电发展过程的主要有经典流注机理、电子崩链模型、逃逸电子模型等。纳秒脉冲电压下的介质放电属于经典流注机理解释的范围，但经典的流注机理在解释纳秒、亚纳秒级击穿时延上存在缺陷，因此基于流注机理发展了诸如电子崩链模型、逃逸电子模型等。它们的相同点是在形成临界电子崩的基础上，考虑空间电荷场，发展二次过程，最后都形成流注；而不同之处在于形成流注前的二次过程是不一样的。经典流注放电强调放电的二次发展需要在临界电子崩时辐射足以引发空间光电离的光子，空间光电离的作用很重要；电子崩链模型和逃逸电子模型都是基于放电过程中辐射的逃逸电子，考虑气体放电动力学在放电过程中的作用。电子崩链模型是在主电子崩的崩头发展二次电子崩，逐步形成贯穿阴极和阳极的线性电子崩链；逃逸电子模型认为逃逸电子主导主电子崩逐步向阳极的发展。电子崩链模型、逃逸电子模型强调放电继续发展的二次过程是电子崩内部逃逸的高能量电子,不考虑空间光电离。

非常规条件下气体放电过程的研究工作，由于受到试验手段、检测技术和分析方法的制约，还缺少足够的试验数据和理论解释，例如结构优化、反应速度、使用寿命仍然是研究热点课题。

发明内容

本发明目的是为了解决非常规条件下气体放电过程的试验手段落后，使其放电过程状态无法被准确获得，进而无法解读气隙放电信号所表达的信息的问题，提供了一种非常规条件下气体放电实验分析方法。

本发明所述非常规条件下气体放电实验分析方法，它基于非常规条件下气体放电实验装置实现，该实验装置包括密闭放电室、棒板铜电极、单色仪、光图像采集器、放电图像采集器和计算机，

棒板铜电极设置在密闭放电室中，棒板铜电极的棒部的首端与板部间具有间隙，板部与电源地连接，棒部的末端经过一电阻与高电压电源连接；

密闭放电室的两个相对的侧壁上分别设置有石英玻璃窗，该两个相对的侧壁与棒板铜电极的板部的放电表面相垂直；

单色仪用于采集透过一个石英玻璃窗的光信号，光图像采集器用于采集单色仪出射口输出的光信号，光图像采集器采集获得的光图像信号传递给计算机；

放电图像采集器用于采集透过另一个石英玻璃窗的放电图像，放电图像采集器再将放电图像传递给计算机；

所述分析方法为：

由光图像采集器采集获得密闭放电室内电晕放电过程中粒子在高能级E_n向低能级E_m跃迁时的谱线强度I_nm：

Inm=AnmhVnm4πNnl,]]>(公式一)

式中A_nm为粒子从能级n跃迁到能级m的自发跃迁概率；h为普朗克常量；V_nm为粒子从能级n跃迁到能级m时光的频率；N_n为激发能级为n的粒子密度；l是测量方向上粒子的厚度；

粒子在公共下能级的两条谱线相对强度比值为：