專利名稱：一種多用途誘導(dǎo)電導(dǎo)率測量用電極的制作方法
一種多用途誘導(dǎo)電導(dǎo)率測量用電極技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于使用伏安特性法進(jìn)行誘導(dǎo)電導(dǎo)率測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多用途誘導(dǎo)電導(dǎo)率測量用電極。
背景技術(shù)：
絕緣介質(zhì)現(xiàn)已成為現(xiàn)代電氣、電子器件的關(guān)鍵組成部分，而電導(dǎo)特性一直是其最基本和最重要的參數(shù)之一。在復(fù)雜的空間環(huán)境條件下由各種高能粒子輻射引起的輻射誘導(dǎo)電導(dǎo)率更是衡量航天器中介質(zhì)性能好壞的關(guān)鍵。研究表明，空間高能輻射引起的誘導(dǎo)電導(dǎo)率直接反映了聚合物內(nèi)部靜電荷積累情況和靜電荷釋放能力以及材料絕緣性能變化狀態(tài)。當(dāng)誘導(dǎo)電導(dǎo)率在空間環(huán)境作用下持續(xù)升高時(shí)，會使介質(zhì)的絕緣性能下降，進(jìn)而引起航天器電力系統(tǒng)功率損失。誘導(dǎo)電導(dǎo)率在空間反復(fù)出現(xiàn)與消失會加速有機(jī)絕緣介質(zhì)材料老化失效。特別是在空間高真空、大溫差環(huán)境下，會進(jìn)一步加劇介質(zhì)劣化過程，從而影響到航天器內(nèi)部電子線路和設(shè)備的可靠性與壽命。介質(zhì)材料在較低輻射線下的非透射誘導(dǎo)電導(dǎo)率可能還會加劇介質(zhì)材料靜電場集中和放電的危險(xiǎn)?？臻g環(huán)境中導(dǎo)致航天器介質(zhì)帶電的最重要的輻射源是各種能量的電子，研究介質(zhì)材料在高能電子輻照下的誘導(dǎo)電導(dǎo)率變化特性，對于保證航天器的運(yùn)行可靠性和壽命具有重要意義。
一直以來，伏安特性法已經(jīng)作為標(biāo)準(zhǔn)的測量電導(dǎo)率的方法，廣泛運(yùn)用于各種條件下介質(zhì)材料和電力設(shè)備電導(dǎo)率的測量。但是在運(yùn)用伏安特性法測量在模擬空間環(huán)境下的誘導(dǎo)電導(dǎo)率時(shí)，普通電極不能滿足在高能電子束輻照情況下的誘導(dǎo)電導(dǎo)率在線測量的要求。發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)條件存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種多用途誘導(dǎo)電導(dǎo)率測量用高壓電極，本電極兼具一般電導(dǎo)率測量用途以及模擬空間環(huán)境下進(jìn)行高能電子束輻照時(shí)誘導(dǎo)電導(dǎo)率在線測量用的多用途電極，它既可以采用一般伏安法、也可以采用非接觸表面電位進(jìn)行測量，還可以同時(shí)監(jiān)視高能電子束流密度。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
一種多用途誘導(dǎo)電導(dǎo)率測量用電極，包括相互套接的金屬上殼體1和金屬下殼體 7，設(shè)置在金屬上殼體1內(nèi)并和金屬上殼體1固定的絕緣樹脂上圓盤2，設(shè)置在絕緣樹脂上圓盤2下端并和絕緣樹脂圓盤2固定的上電極環(huán)8和上屏蔽環(huán)3，設(shè)置在金屬下殼體7內(nèi)并與環(huán)型金屬下殼體7固定的絕緣樹脂圓臺11，設(shè)置在絕緣樹脂圓臺11上端并與絕緣樹脂圓臺11固定的集流盤10，設(shè)置在集流盤10下端、絕緣樹脂圓臺11外側(cè)的束流測試接頭 14，設(shè)置在金屬下殼體7內(nèi)并與金屬下殼體7固定的絕緣樹脂下圓盤6，設(shè)置在絕緣樹脂下圓盤6上端并和絕緣樹脂下圓盤固定的下電極環(huán)9和下屏蔽環(huán)4，所述金屬上殼體1的外側(cè)一端設(shè)有用于連接表面電位計(jì)的電位測試接頭12，所述金屬下殼體7 —端設(shè)有連接高阻計(jì)的電流測試接頭13，另一端設(shè)有與下屏蔽環(huán)4連接的零電位接頭5，所述上屏蔽環(huán)3和下屏蔽環(huán)4 一端都設(shè)有便于電位測試接頭12與上電極環(huán)8、接頭13與下電極環(huán)9進(jìn)行導(dǎo)線連接的引線孔，所述金屬上殼體1、絕緣樹脂上圓盤2、上屏蔽環(huán)3、上電極環(huán)8、下電極環(huán)9、下屏蔽環(huán)4、集流盤10、絕緣樹脂圓臺11、絕緣樹脂下圓盤6以及金屬下殼體7均同軸，金屬上殼體1、絕緣樹脂上圓盤2、絕緣樹脂下圓盤6以及金屬下殼體7中間開有同軸圓孔、金屬上殼體1側(cè)面一端、上屏蔽環(huán)3以及上電極環(huán)8所開圓孔同軸，金屬下殼體7側(cè)面兩端、下屏蔽環(huán)4以及下電極環(huán)9所開圓孔同軸。
所述金屬上殼體1和金屬下殼體7中所述的金屬為鋁合金。
所述絕緣樹脂上圓盤2、絕緣樹脂下圓盤6以及絕緣樹脂圓臺11中所述的絕緣樹脂為聚四氟乙烯。
所述集流盤10為銅質(zhì)圓盤，所述上電極環(huán)8、下電極環(huán)9、上屏蔽環(huán)3、下屏蔽環(huán)4 為銅質(zhì)圓環(huán)。
在所述金屬下殼體7、下電極環(huán)9、下屏蔽環(huán)4外側(cè)均開有一測量引線孔，各孔均同軸且孔軸與電流測試接頭13和零電位接頭5的軸線在同一水平面成90°角。
所述絕緣樹脂上圓盤2通過金屬螺栓提供預(yù)緊力與金屬上殼體1固定，所述絕緣樹脂下圓盤6通過金屬螺栓提供預(yù)緊力與金屬下殼體7固定，所述絕緣樹脂圓臺11通過金屬螺栓提供預(yù)緊力與金屬下殼體7固定，所述集流盤10通過金屬螺桿提供預(yù)緊力與絕緣樹脂圓臺11固定。
所述上電極環(huán)8、上屏蔽環(huán)3和絕緣樹脂上圓盤2采用絕緣樹脂膠結(jié)固定，所述下電極環(huán)9、下屏蔽環(huán)4和絕緣樹脂下圓盤6采用絕緣樹脂膠結(jié)固定。
上電極環(huán)8、下電極環(huán)9、上屏蔽環(huán)3、下屏蔽環(huán)4、金屬下殼體7 —端通過金屬螺栓提供預(yù)緊力與導(dǎo)線連接。
本發(fā)明的上電極環(huán)8、下電極環(huán)9、上屏蔽環(huán)3和下屏蔽環(huán)4均根據(jù)絕緣材料測試中所使用的標(biāo)準(zhǔn)試樣的尺寸設(shè)計(jì)，試樣表面需要噴涂電極以方便電位和電流的采集，金屬上殼體1和絕緣樹脂上圓盤2中央均開有同軸的空心圓孔可作為高能電子輻射通道，當(dāng)高能電子對材料試樣進(jìn)行輻照處理時(shí)，會在試樣表面產(chǎn)生一個(gè)懸浮電位，此電位可通過與電位測試接頭12相連接的電位計(jì)測得，同時(shí)通過與電流測試接頭13相連接的高阻計(jì)來測量通過試樣的電流，這樣通過本發(fā)明便可以實(shí)現(xiàn)對材料試樣的常態(tài)電導(dǎo)率和在模擬空間輻射環(huán)境下的誘導(dǎo)電導(dǎo)率的測量，方便了實(shí)驗(yàn)的完成和兩類電導(dǎo)率測試結(jié)果的對比。在進(jìn)行介質(zhì)材料的誘導(dǎo)電導(dǎo)率測量時(shí)，還可以在集流盤10下端的束流測試接頭14上使用聚四氟乙烯導(dǎo)線，穿過下電極環(huán)9、下屏蔽環(huán)4和金屬下殼體7上的同軸孔而引出電流表來收集電流， 此電流值與集流盤10的上表面積結(jié)合可以計(jì)算出穿透介質(zhì)材料的剩余高能電子的束流密度，有利于全面地研究模擬空間環(huán)境與介質(zhì)材料相互作用以及輻射環(huán)境下誘導(dǎo)電導(dǎo)率的發(fā)展變化。


圖1是本發(fā)明多用途誘導(dǎo)電導(dǎo)率測量用電極的剖面裝配示意圖。
圖2是本發(fā)明多用途誘導(dǎo)電導(dǎo)率測量用電極的三維裝配示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作更詳細(xì)說明。
如圖1所示，本發(fā)明為一種多用途誘導(dǎo)電導(dǎo)率測量用電極，包括金屬上殼體1和金屬下殼體7，設(shè)置在金屬上殼體1內(nèi)并和金屬上殼體1固定的絕緣樹脂上圓盤2，設(shè)置在絕緣樹脂上圓盤2下端并和絕緣樹脂圓盤2固定的上電極環(huán)8和上屏蔽環(huán)3，設(shè)置在金屬下殼體7內(nèi)并與環(huán)型金屬下殼體7固定的絕緣樹脂圓臺11，設(shè)置在絕緣樹脂圓臺11上端并與絕緣樹脂圓臺11固定的集流盤10，設(shè)置在集流盤10下端、絕緣樹脂圓臺11外側(cè)的束流測試接頭14，設(shè)置在金屬下殼體7內(nèi)并與金屬下殼體7固定的絕緣樹脂下圓盤6，設(shè)置在絕緣樹脂下圓盤7上端并和絕緣樹脂下圓盤固定的下電極環(huán)9和下屏蔽環(huán)4，所述金屬上殼體1的外側(cè)一端設(shè)有用于連接表面電位計(jì)的電位測試接頭12，所述金屬下殼體7 —端設(shè)有連接高阻計(jì)的電流測試接頭13，另一端設(shè)有與下屏蔽環(huán)4連接的零電位接頭5，所述上屏蔽環(huán)3和下屏蔽環(huán)4 一端都設(shè)有便于電位測試接頭12與上電極環(huán)8、電流測試接頭13與下電極環(huán)9 進(jìn)行導(dǎo)線連接的引線孔，所述金屬上殼體1、絕緣樹脂上圓盤2、上屏蔽環(huán)3、上電極環(huán)8、下電極環(huán)9、下屏蔽環(huán)4、集流盤10、絕緣樹脂圓臺11、絕緣樹脂下圓盤6以及金屬下殼體7同軸，金屬上殼體1、絕緣樹脂上圓盤2、絕緣樹脂下圓盤6以及金屬下殼體7中間開有同軸圓孔、金屬上殼體1側(cè)面一端、上屏蔽環(huán)3以及上電極環(huán)8所開圓孔同軸，金屬下殼體7側(cè)面兩端、下屏蔽環(huán)4以及下電極環(huán)9所開圓孔同軸。
如圖2所示，在所述金屬下殼體7、下電極環(huán)9、下屏蔽環(huán)4外側(cè)均開有一測量引線孔，各孔均同軸且孔軸與電流測試接頭13和零電位接頭5的軸線在同一水平面成90°角。
如圖1、圖2所示，金屬上殼體1、絕緣樹脂上圓盤2、上屏蔽環(huán)3、上電極環(huán)8、下電極環(huán)9、下屏蔽環(huán)4、集流盤10、絕緣樹脂圓臺11、絕緣樹脂下圓盤6以及金屬下殼體7同軸， 金屬上殼體1、絕緣樹脂上圓盤2、絕緣樹脂下圓盤6以及金屬下殼體7中間開有同軸圓孔， 這樣的設(shè)計(jì)為高能輻射電子提供了注入通道，方便模擬空間環(huán)境下誘導(dǎo)電導(dǎo)率以及束流密度的在線測量。
本發(fā)明一種多用途誘導(dǎo)電導(dǎo)率測量用電極的工作原理為在進(jìn)行誘導(dǎo)電導(dǎo)率測量時(shí)，上電極環(huán)8通過導(dǎo)線與電位測試接頭12連接，電位測試接頭12外接高壓源或者靜電電壓表，下電極環(huán)9通過導(dǎo)線與電流測試接頭13連接，電流測試接頭13外接高阻計(jì)，上屏蔽環(huán)3通過導(dǎo)線與下屏蔽環(huán)4、零電位接頭5連接以屏蔽試樣的表面電流，并將零電位接頭5 接地，上電極環(huán)8和下電極環(huán)9緊貼試樣，集流盤10接聚四氟乙烯導(dǎo)線，通過金屬下殼體7、 下電極環(huán)9、下屏蔽環(huán)4上的同軸引線孔與電流表連接，在金屬上殼體1中央正上方安置高能電子輻射裝置，通過伏安特性法測量模擬空間環(huán)境下誘導(dǎo)電導(dǎo)率，以及通過試樣后的輻射電子的束流密度。
權(quán)利要求
1.一種多用途誘導(dǎo)電導(dǎo)率測量用電極，其特征在于包括相互套接的金屬上殼體(1) 和金屬下殼體(7)，設(shè)置在金屬上殼體(1)內(nèi)并和金屬上殼體(1)固定的絕緣樹脂上圓盤 0)，設(shè)置在絕緣樹脂上圓盤( 下端并和絕緣樹脂圓盤O)固定的上電極環(huán)(8)和上屏蔽環(huán)(3)，設(shè)置在金屬下殼體(7)內(nèi)并與環(huán)型金屬下殼體(7)固定的絕緣樹脂圓臺(11)， 設(shè)置在絕緣樹脂圓臺(11)上端并與絕緣樹脂圓臺(11)固定的集流盤(10)，設(shè)置在集流盤 (10)下端、絕緣樹脂圓臺(11)外側(cè)的束流測試接頭(14)，設(shè)置在金屬下殼體(7)內(nèi)并與金屬下殼體(7)固定的絕緣樹脂下圓盤(6)，設(shè)置在絕緣樹脂下圓盤(6)上端并和絕緣樹脂下圓盤固定的下電極環(huán)(9)和下屏蔽環(huán)G)，所述金屬上殼體(1)的外側(cè)一端設(shè)有用于連接表面電位計(jì)的電位測試接頭(12)，所述金屬下殼體(7) —端設(shè)有連接高阻計(jì)的電流測試接頭(13)，另一端設(shè)有與下屏蔽環(huán)(4)連接的零電位接頭(5)，所述上屏蔽環(huán)(3)和下屏蔽環(huán)(4) 一端都設(shè)有便于電位測試接頭(1 與上電極環(huán)(8)、電流測試接頭(1 與下電極環(huán)(9)進(jìn)行導(dǎo)線連接的引線孔，所述金屬上殼體(1)、絕緣樹脂上圓盤O)、上屏蔽環(huán)(3)、上電極環(huán)(8)、下電極環(huán)(9)、下屏蔽環(huán)0)、集流盤(10)、絕緣樹脂圓臺(11)、絕緣樹脂下圓盤(6)以及金屬下殼體(7)均同軸，金屬上殼體(1)、絕緣樹脂上圓盤O)、絕緣樹脂下圓盤 (6)以及金屬下殼體(7)中間開有同軸圓孔、金屬上殼體⑴側(cè)面一端、上屏蔽環(huán)(3)以及上電極環(huán)(8)所開圓孔同軸，金屬下殼體(7)側(cè)面兩端、下屏蔽環(huán)以及下電極環(huán)(9)所開圓孔同軸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極，其特征在于所述金屬上殼體(1)和金屬下殼體(7)中所述的金屬為鋁合金。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極，其特征在于所述絕緣樹脂上圓盤O)、絕緣樹脂下圓盤(6)以及絕緣樹脂圓臺(11)中所述的絕緣樹脂為聚四氟乙烯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極，其特征在于所述集流盤(10)為銅質(zhì)圓盤，所述上電極環(huán)(8)、下電極環(huán)(9)、上屏蔽環(huán)(3)、下屏蔽環(huán)(4)為銅質(zhì)圓環(huán)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4任一項(xiàng)所述的電極，其特征在于在所述金屬下殼體(7)、下電極環(huán)(9)、下屏蔽環(huán)(4)外側(cè)均開有一測量引線孔，各孔同軸且孔軸與電流測試接頭(13)和零電位接頭(5)的軸線在同一水平面成90°角。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至4任一項(xiàng)所述的電極，其特征在于所述絕緣樹脂上圓盤(2)通過金屬螺栓提供預(yù)緊力與金屬上殼體(1)固定，所述絕緣樹脂下圓盤(6)通過金屬螺栓提供預(yù)緊力與金屬下殼體(7)固定，所述絕緣樹脂圓臺(11)通過金屬螺栓提供預(yù)緊力與金屬下殼體(7)固定，所述集流盤(10)通過金屬螺桿提供預(yù)緊力與絕緣樹脂圓臺(11)固定。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至4任一項(xiàng)所述的電極，其特征在于所述上電極環(huán)(8)、上屏蔽環(huán) (3)和聚絕緣樹脂上圓盤(2)采用絕緣樹脂膠結(jié)固定，所述下電極環(huán)(9)、下屏蔽環(huán)(4)和絕緣樹脂下圓盤(6)采用絕緣樹脂膠結(jié)固定。
8.根據(jù)權(quán)利要求2至4任一項(xiàng)所述的電極，其特征在于上電極環(huán)(8)、下電極環(huán)(9)、 上屏蔽環(huán)(3)、下屏蔽環(huán)G)、鋁合金下殼體(7) —端通過金屬螺栓提供預(yù)緊力與導(dǎo)線連接。
全文摘要
一種多用途誘導(dǎo)電導(dǎo)率測量用電極，包括設(shè)在金屬上殼體內(nèi)并和其固定的耐輻射絕緣樹脂上圓盤，絕緣樹脂上圓盤下端固定有上電極環(huán)和上屏蔽環(huán)，設(shè)在金屬下殼體內(nèi)并與其固定的耐輻射絕緣樹脂圓臺，絕緣樹脂圓臺上端固定有伏安電流集流盤，設(shè)在金屬下殼體內(nèi)并與其固定的耐輻射絕緣樹脂下圓盤，絕緣樹脂下圓盤上端固定有下電極環(huán)和下屏蔽環(huán)，金屬上殼體的外側(cè)一端設(shè)電位測試接頭，金屬下殼體一端設(shè)有電流測試接頭，另一端設(shè)有與下屏蔽環(huán)連接的零電位接頭，上屏蔽環(huán)和下屏蔽環(huán)一端都設(shè)有圓孔；本電極兼具介質(zhì)材料的常態(tài)電導(dǎo)率測量用以及模擬空間環(huán)境下、進(jìn)行高能電子束輻照后的誘導(dǎo)電導(dǎo)率測量的用途，同時(shí)本電極還可以測量穿透試樣的電子束的束流密度。
文檔編號G01R19/08GK102539920SQ201110456218
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月21日
發(fā)明者南江, 智生龍, 鄭曉泉, 韓鵬凱 申請人:西安交通大學(xué)