[发明专利]一种基于Pockels效应的二维表面电荷测量系统及其测量方法

权利要求书

1.一种基于Pockels效应的二维表面电荷测量系统，其特征在于：包括测量核心单元、检偏器和相机，检偏器位于核心测量单元与相机之间；所述测量核心单元由LED平面光源、圆偏振片和Pockels晶体构成，圆偏振片设置在LED平面光源和Pockels晶体之间，Pockels晶体设置在靠近检偏器的一侧；所述Pockels晶体以光学玻璃为衬底，粘贴在光学玻璃的外侧，光学玻璃内侧镀有氧化铟锡透明导电薄膜做为地电极；在Pockels晶体外侧覆盖被测透明绝缘材料，被测透明绝缘材料上连接有接高压的针电极。

2.如权利要求1所述的二维表面电荷测量系统，其特征在于：所述测量核心单元还包括一个侧放的有机玻璃框架，LED平面光源设置在有机玻璃框架底部，在LED平面光源前方依次设置有圆偏振片和Pockels晶体；所述Pockels晶体附着在光学玻璃外侧。

3.如权利要求1所述的二维表面电荷测量系统，其特征在于：所述的LED平面光源产生面积为25mm×25mm、波长为651nm的红光。

4.如权利要求1所述的二维表面电荷测量系统，其特征在于：所述的圆偏振片由线偏振片和1/4波片胶合而成，尺寸为45mm×45mm，厚度为0.75mm。

5.如权利要求1所述的二维表面电荷测量系统，其特征在于：所述Pockels晶体采用Bi₁₂SiO₂₀晶体，通光面尺寸为20mm×20mm的方形，厚度为200μm，附着在1mm厚的光学玻璃上。

6.基于权利要求1、2、3、4或5所述电荷测量系统的测量方法，其特征在于：测量时，首先将被测透明绝缘材料覆盖到Pockels晶体上；打开LED平面光源，将圆偏振片反向插入有机玻璃框架，形成线偏振光，旋转检偏器找到最大光强和最小光强位置，并用相机拍摄记录最大光强和最小光强；然后将圆偏振片正向插入有机玻璃框架，形成圆偏振光；在针电极和氧化铟锡透明导电薄膜电极上施加电压，在材料表面上产生放电，表面电荷形成的电场作用在Pockels晶体时，Pockels晶体的折射率就会发生变换，利用上述光路的调制，这种折射率变换转换为光强的变化，通过相机采集光强信息就可以推算出应二维电荷分布。

7.基于权利要求6所述电荷测量系统的测量方法，其特征在于：所述相机拍摄是指：采用高速相机进行放电过程的连续拍摄，或者采用增强型电荷耦合器件相机进行单幅瞬时拍摄。