[发明专利]一种用于电介质材料的多通道热刺激电流测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于电介质材料的多通道热刺激电流测量装置，属于绝缘材料性能测试技术领域。

背景技术

电介质材料的介电和导电特性以及电荷存贮特性与其中载流子种类、数量、性质、所处状态及其在电、光、热等各种刺激下的行为密切相关。电荷存贮和输运过程的研究，对电介质材料宏观电性能所对应的微观结构机理的研究和电介质材料改性及新型电介质材料的研究至关重要。热刺激电流法是进行这一研究最常用也是最有效的工具之一。热刺激电流法是在介质物理基础上发展起来的一门技术，用于测量物质（如电介质、绝缘材料）的微观参数（如活化能、弛豫时间、陷阱能级分布等），至今在国内外已成为一种基本的测量方法，其特点是测量灵敏度和分辨率高，测量准确。

但热刺激电流测量技术要得到进一步发展和更广泛应用必须解决的一个关键问题就是实验的可重复性。对无机材料来说，热刺激电流实验的重复性相对好一些，但对聚合物介质来说，重复性很差。一般情况下，只有热刺激曲线的峰温勉强可以重复，峰的形状和电流大小都很难重复。重复性差的原因在以下几个方面：（1）快速冷却冻结极化过程的影响。该过程旨在使注入电荷保持热的不平衡状态，如果冷却速度快慢不同，就会有不同的热刺激松弛过程发生，从而引起陷阱填充状态的差异，即使后续实验条件完全相同，也无法保证热刺激电流谱图的重复性。（2）升温过程的影响。热刺激电流实验中，一般都采用线性升温的方式对极化介质进行热刺激，如果升温起始温度或升温线性度不同，那么施加在试样上的热刺激作用就不同，相应的热刺激过程就不同了。（3）试样极化时间的影响。如果两次实验电场极化时间不同，那么在同样条件下注入载流子的数量及其分布就可能不同，对陷阱的填充也就不同，导致陷阱电荷的分布和内电场的不同，因而所引起的热刺激过程也就不同，热刺激电流谱图当然就不同。现有的热刺激电流测量装置均是针对单一试样进行测试，除了以上三个方面导致的实验重复性差的问题，还存在实验效率低（测试时间长）和消耗大（液氮消耗量大）的不足。

发明内容

本发明的目的是提出一种用于电介质材料的多通道热刺激电流测量装置，改变已有测量装置的结构，采用多通道的方法，在保证实验条件一致的前提下，同时对多个试样进行测试，进而提高实验效率和可重复性，并降低实验消耗。

本发明提出的用于电介质材料的多通道热刺激电流测量装置，包括真空保温桶和测量腔体，所述的测量腔体置于真空保温桶内，测量腔体与真空保温桶之间装有液氮；所述的测量腔体上设有顶盖，顶盖与测量腔体之间设有密封圈，顶盖和测量腔体通过螺钉固定，顶盖上设有支柱、抽真空阀门和真空插头，支柱内设有电缆导芯，电缆导芯通过上、下密封块固定在支柱内；测量腔体内设有多根固定柱、上隔板、下隔板、导电柱、导电圆板，上固定板、下固定板、上电极、下电极、上电极支柱、下电极支柱、加热片、弹簧和温度传感器；所述的多根固定柱的上端部固定在测量腔体的顶盖上，所述的上隔板、下隔板、上固定板和下固定板依次由上而下分别与固定柱相对固定；所述的导电柱的上部与上隔板和下隔板相对固定，导电柱通过导线与穿过支柱的电缆导芯相连通；所述的导电圆板与上固定板相对固定，导电圆板与所述的导电柱相连通；所述的上电极支柱、上电极、下电极和下电极支柱依次由上而下同轴安装后固定在上固定板和下固定板之间，上电极支柱的端部与导电圆板相连通，被测电介质材料置于上电极和下电极之间；所述的加热片与下隔板、上固定板和下固定板相对固定；所述的温度传感器固定在下电极上；所述的弹簧套装在下电极支柱上。

本发明提出的用于电介质材料的多通道热刺激电流测量装置，其优点是解决了已有技术中单试样热刺激电流测量存在的重复性差的问题，在保证干扰信号屏蔽和测量精度的情况下，能够通过一次测量，得到多个电介质材料试样的热刺激电流谱图。由于相同的测量条件，即保证各试样在热刺激电流测量过程中电压幅值、加压时间、快速冷却冻结极化过程和线性升温过程相同，因此大大提高了测量条件的一致性和测量结果的准确性。同时，大大缩短相同试样数量所需要的测量时间，试样平均液氮消耗量也大为降低，从实验效率和测量成本上均有明显改善。

附图说明

图1为本发明提出的用于电介质材料的多通道热刺激电流测量装置结构示意图。