基于紫外成像法的气压对棒-板间隙交流放电影响的实验研究

多间隙气体放电管研究及其应用多间隙气体放电管，也称多孔放电管，是一种具有可控脉冲特性的元件，其特殊的结构具有多孔结构，可以将输入能量转化为可控的脉冲输出，具有广泛的应用价值。

二、历史多间隙气体放电管的发明者是美国物理学家约翰多伦（John Dunlap），1954年，他将此器件应用于氢和氦气的离子放电研究，并在1969年完成了多间隙气体放电管的发明。

1960年代，多间隙气体放电管被使用于电子换热计算，被广泛应用于计算机科学，控制理论和电子工程等领域。

三、结构多间隙气体放电管的结构由多个孔和极组成，由极和孔相互连接。

极的内部结构是毛细管结构，以解决准的云峰化问题，而孔的内部结构是多孔结构，可以促进多种离子流动，同时控制离子的渗透率，增加整个放电管的稳定性，保证脉冲输出质量。

四、特性多间隙气体放电管具有若干特点，如：第一，具有非线性特性，可以在输入能量非常低的情况下输出有效脉冲；第二，可以控制电极间的空气压力，从而改变脉冲宽度；第三，具有良好的热稳定性，将热能转化为电能；第四，具有很强的耐压能力，能够对大电压作出反应；第五，具有快速响应性，可以快速发生脉冲；第六，在微小的空间中，可以完成大量的功能。

五、应用多间隙气体放电管可以用于科研实验，可以用来研究空间中的离子流动、电磁场分布等，也可用来建立模拟模型；用于工业自动化，可以用于对转动角度、转速、温度等进行可控脉冲输出；用于医学方面，可以进行X射线检测、心电扫描等；用于航空宇航领域，可用于操控飞行器、波束定位等等。

六、结论多间隙气体放电管是一种具有可控脉冲特性的元件，由极和孔组成，其特殊的结构可以将输入能量转化为可控的脉冲，具有非线性特性、可控脉冲宽度、良好的热稳定性、耐压能力和快速响应性等优点，广泛应用于科研实验、自动化、医学和航空宇航等领域。

实验一气体间隙工频放电实验一、实验目的1．观察交流高压作用下气体的放电现象；2．研究间隙距离、电极形状、电极极性对几种典型电极构成的空气间隙击穿电压的影响。

二、实验内容1．测量标准球隙在不同距离下的击穿电压值，并与球隙的标准值相比较，如有差别分析原因。

2．测量尖-板、尖-尖电极在不同极性直流电压作用下的击穿电压和极间距离的关系。

三、理论概述I．空气间隙（工频或直流作用下）击穿的基本原理在正常大气条件下，当电极间的电场不强时，空气是十分良好的绝缘体。

但当电场强度升高到某一临界值后，空气间隙就丧失其绝缘能力而击穿。

实际工作中遇到的大多数电场都是不均匀电场，所以在设计时，估算所需绝缘和安全距离时，都是以不均匀电场来考虑的。

1．尖-板电极外加电压达到某一数值后，由于尖极附近电场强度较其他地方大，所以在该处首先电离，中性气体分子分离成电子和负离子，产生碰撞游离和电子崩，形成电晕放电。

当尖极为正时，游离出来的电子跑向强场区，很快进入正极，而正离子则形成空间电荷，进一步加强了原来的电场，容易形成流注。

这样就有利于游离区域向负极扩张，容易使游离发展而导致整个间隙的击穿。

当尖极为负时，靠近尖极向该极缓慢移动的正离子使极间电场进一步削弱，这样游离区域难于向正极发展，不容易形成流注。

结果在同一间隙距离下后者比前者的击穿电压高很多。

至于起晕电压，由于负尖易于发射电子，容易形成自持的电晕放电，而正尖只有依靠空间光电离的作用才能形成自持的电晕放电。

故负尖极的电晕起始电压略低于正尖的电晕起始电压。

2．尖-尖电极放电同时由两个尖端开始，放电由正尖向负尖发展。

将尖-板电极与尖-尖电极的情况进行比较，由于尖-板之间的电容稍大于棒棒之间的电容，所以在同一电压作用下，当间隙距离相同时，尖-板间隙中的电荷密度大，最大电场强度也较高。

显然，尖-尖间隙的放电电压要高于正尖—负板的放电电压，但由于尖-尖间隙中正离子形成的空间电荷有利于放电的发展，故其放电电压又低于负尖—正板的放电电压。

2013年8月第49卷第8期收稿日期：2013-02-22；修回日期：2013-03-26基金项目：国家自然科学基金项目(51077054)；河北省自然科学基金项目(E2012502055)；中央高校基本科研业务费专项资金项目(12QN36)。

Project Supported by the National Natur al Science Foundation of China (51077054)，H ebei Natural Science Foundation of C hina (E2012502055)，Fundamental Research Funds for the Central Universitys(12QN36).第49卷第8期2013年8月Vol.49No.8A ug .2013High Voltage Apparatus电晕放电紫外成像图像参量变化特性的研究王胜辉1，郭文义2，律方成1，刘云鹏1（1.华北电力大学河北省输变电设备安全防御重点实验室，保定071003；2.南方电网科学研究院有限责任公司，广州510080）摘要：观测距离和紫外成像仪的增益会影响到紫外成像仪的检测结果，笔者根据放电紫外成像仪的工作原理，利用数字图像处理算法分割提取了紫外图像中放电光斑区域，定义了“光斑面积”参数，利用该参数用于量化放电。

研究了棒—板间隙电晕放电时的紫外图像，得到了光斑面积与紫外成像仪的观测距离、仪器增益两者之间的关系曲线并进行了理论上的分析。

研究表明光斑面积与距离之间近似为平方反比关系，光斑面积与增益之间近似为指数关系，论文的研究结论为放电的量化提供了一种新的量化参数。

关键词：电晕放电；日盲紫外成像；图像参数；变化特性中图分类号：TM855文献标志码：A文章编号：1001-1609（2013）08-0016-05Quantitative Relation of Ultraviolet Imaging Parameters of Corona DischargeWANG Sheng -hui 1，GUO Wen -yi 2，L 譈Fang -cheng 1，LIU Yun -peng 1（1.Hebei Provincial Key Laboratory of Power Transmission Equipment Security Defense ，North China Electric PowerUniversity,Baoding 071003，China ；2.Southern Electric Power Research Institute ，Guangzhou 510080，China ）0引言高压设备表面放电会辐射出紫外光信号[1-3]，日盲紫外成像是检测设备外部放电的一种有效方法，近几年在电力系统中得到了日益广泛的应用，其检测信号为放电辐射出的240~280nm 波段的紫外光信号[4]，输出为二维图像，相比于传统的放电检测方法，其具有探测灵敏度高、非接触、安全、放电位置定位准确的优点，利用紫外成像法检测放电也是目前的一个研究热点[5-12]。

第53卷第4期2024年4月人㊀工㊀晶㊀体㊀学㊀报JOURNAL OF SYNTHETIC CRYSTALS Vol.53㊀No.4April,2024简㊀㊀讯半导体晶圆检测关键连续波深紫外激光光源研制徐国锋,王正平,王树贤,武㊀奎,梁㊀飞,路大治,张怀金,于浩海(山东大学晶体材料研究院,晶体材料国家重点实验室,济南㊀250100)深紫外激光是半导体领域的关键光源㊂基于非线性频率变换的全固态深紫外激光具有结构紧凑㊁价格低廉等优势,有广泛需求㊂受限于晶体非线性系数较线性介电常数小数个数量级,深紫外激光通常以具有高峰值(千瓦级)的脉冲形式获得,连续波深紫外激光效率较低,其实用化极其困难㊂高峰值的紫外激光通常会对半导体表面及内部产生损伤,限制了半导体晶圆缺陷等装备的应用和发展㊂当前,晶圆检测用关键瓦级连续波深紫外激光器制备技术被国外极少数几家企业高度垄断,我国相关研究和产业化技术急需发展㊂在我国多个项目的持续支持下,基于前期研究,山东大学晶体材料国家重点实验室于浩海教授㊁张怀金教授相关团队提出了瓦级连续波深紫外激光器设计方案,并解决了稳定性㊁高效输出及紫外损伤的系列工程化难题,研制出国内首台瓦级连续波深紫外激光器整机(见图1),激光波长为261nm,功率波动RMS <1%,达到实用化要求,稳定性等关键指标达到国际文献报道最优水平㊂与国外高度垄断的266nm 激光器相比,该激光器具有结构更紧凑㊁波长更短㊁效率更高㊁分辨率更高等优势,填补了国内市场空白,为我国晶圆检测装备的全国产化自主研发奠定了关键光源基础㊂同时,针对SiC㊁GaN 等宽禁带半导体的检测需求,也研制出了瓦级320nm 连续波深紫外激光器整机(见图2),可服务于我国第三代半导体产业的高速发展㊂目前,上述成果的核心技术已转让到有维光电有限公司,着力开展批量化生产㊂图1㊀瓦级261nm 连续波深紫外激光器㊂(a)整机照片;(b)激光光谱及功率稳定性(RMS =0.66%)图2㊀瓦级320nm 连续波深紫外激光器㊂(a)整机照片;(b)激光光谱及功率稳定性(RMS =0.81%)。