[发明专利]等离子体射流沉积薄膜装置及浅化表面陷阱能级的方法

说明书

本发明公开了一种等离子体射流沉积薄膜装置及浅化表面陷阱能级的方法，该装置包括：等离子体射流阵列，其置于钢化玻璃腔内，且等离子体射流阵列包括石英管、中空金属毛细管、铜箔和三维移动平台；中空金属毛细管穿插于石英管中，且中空金属毛细管外壁与石英管内壁不接触；铜箔，其设于石英管底部，用于接地；三维移动平台设于石英管的正下方，调控样品的移动；鼓泡瓶，其一端与第一气瓶连接，鼓泡瓶另一端与中空金属毛细管上管口连接；第二气瓶，其与中空金属毛细管上管口连接；电源，其与中空金属毛细管连接。

技术领域

本发明涉及电化学领域，具体而言，涉及一种等离子体射流沉积薄膜装置及浅化表面陷阱能级的方法。

背景技术

环氧树脂种类繁多且发展迅速，通过添加不同种类的固化剂、增韧剂、无机填料等可有效改善其绝缘性能，固化后的环氧树脂凭借其良好的介电性能、机械性能和密封性能等，被广泛的应用于电力电子器件与大容量直流输电系统中，已成为电气领域不可或缺的绝缘材料。处于高场强下的金属导体/绝缘介质/气体三接触面处易形成层错、位错等晶格缺陷，被深陷阱捕获的载流子较难脱陷，逐渐积聚的表面电荷消散很慢，造成的电场畸变可能引发绝缘事故。现有研究表明，通过适当地浅化表面陷阱能级，降低深陷阱密度，可有效防止绝缘子表面带电，改善电场分布。

现有的技术大多采用氟化处理、伽马线辐射、离子注入、磁控溅射等方式来提高绝缘材料的电学性能。公开号为CN 102680559A的专利提供了一种绝缘子RTV涂层老化的判断方法。首先对绝缘子RTV涂层进行取样得到试片，然后对试片进行热刺激电流TSC试验，把试验得到的TSC曲线计算试片的陷阱电荷量和陷阱能级作为特征量，对老化程度进行量化，但陷阱分布会受到大范围温度调控的影响，产生一定的变化。公开号为CN 105913984A的专利涉及一种利用辉光放电氟化处理盆式绝缘子表面的装置和方法。绝缘子经清洁和烘干处理后，放入真空密封腔体内，通入低气压的SF₆气体后再进行辉光放电，因其放电电流小，电压幅值低，绝缘子不会受到损伤，但该方法需要在真空条件下进行，处理时间长达1～10h。公开号为CN 106132056A的专利公开了一种射流装置抑制环氧树脂表面电荷积聚的方法，以TEOS为反应前驱物，在环氧树脂表面沉积SiO_x薄膜，发现可以引入浅陷阱，有效提高表面电导率，加快了电荷消散。但进一步研究表明，沉积的SiO_x薄膜具有亲水性，在空气中放置易吸水，Si-OH等极性基团很易发生缩合，从而使浅陷阱能级消失，会严重影响其抑制表面电荷积聚的效果。公开号为CN 105568229A和CN 104959159A的专利各提出一种掺氮TiO₂薄膜的制备方法。前者采用电子束蒸发法制得二氧化钛薄膜，再通过掺有氮气的退火炉中退火，对温度要求高且处理时间长。后者则是将含钛基材置于双氧水溶液中，在加热条件下引入硝酸制备二氧化钛薄膜，钛片需要经过金相砂纸打磨、物理与化学方法抛光等处理，过程繁琐。公开号为CN 104446650A的专利涉及一种提高聚合物和氧化铝陶瓷真空沿面闪络特性的方法。通过在绝缘材料表面注入N离子与C离子，使表面粗糙度、疏水性、电导率与表面结构均发生变化，聚合物表面发生分子链断链、交联和石墨化，形成了致密的交联层，可阻碍电荷的注入，提高击穿场强，并填充表面势能陷阱，降低俘获电荷量，但离子注入耗能较大，且需要昂贵的高真空设备。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种等离子体射流沉积薄膜装置及浅化表面陷阱能级的方法，在环氧树脂复合材料表面沉积均匀致密的类TiO₂薄膜，达到浅化表面陷阱能级、降低深陷阱密度的目的，有效降低了表面初始电荷密度，改善了电学性能。

本发明提供了一种等离子体射流沉积薄膜装置，该装置包括：

等离子体射流阵列，其置于钢化玻璃腔内，且所述等离子体射流阵列包括石英管、中空金属毛细管、铜箔和三维移动平台；

所述中空金属毛细管穿插于所述石英管中，且所述中空金属毛细管外壁与所述石英管内壁不接触，所述中空金属毛细管下管口位于所述石英管下管口的上方；