《高梯度表面微帶真空絕緣體閃絡機理與製備技術研究》是依託中國工程物理研究院流體物理研究所，由王勐擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高梯度表面微帶真空絕緣體閃絡機理與製備技術研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王勐
- 依託單位：中國工程物理研究院流體物理研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目從脈衝條件下真空沿面閃絡發生和發展的物理機理研究出發，基於對高梯度絕緣體（High Gradient Insulator, HGI）基礎理論、優點及局限性的深入認識，原創性提出了表面微帶絕緣體（Surface Micro-Strip Insulator, SMSI）的概念，擬深入開展SMSI物理模型、理論及數值模擬方法、材料及製備工藝等方面的研究，掌握影響表面微帶絕緣體在脈衝條件下真空沿面閃絡性能的關鍵因素及其規律，建立相應的物理及數學模型，掌握材料、結構設計及最佳化方法，研製出高梯度SMSI原理性樣件。本項目將通過SMSI不同製作工藝的探索，進一步拓寬材料使用範圍，降低製作工藝難度，並通過實驗驗證SMSI的沿面閃絡耐壓強度，為新型高梯度絕緣結構研究提供理論和實驗基礎，有望尋找到易於工程實現和推廣套用的有效方法，為不同典型場合的實際套用奠定基礎。
結題摘要
本項目基於微堆層絕緣子結構特點，提出了表面微帶絕緣體結構構想，對表面微帶絕緣體開展了電場和粒子運動模擬計算、製備工藝探索、電性能測試、表面微觀特徵診斷等方面的研究，提出了表面激發態概念，實驗和仿真主要取得重要數據和結果如下： 1、圓柱形表面微帶絕緣體與微堆層絕緣子表面徑向電場分布特徵規律基本一致，金屬層深度不影響表面徑向電場分布規律；表面微帶之間的電容值將小於微堆層金屬層之間的電容值；絕緣層寬度一定，金屬層寬度越小，由金屬感應電荷引起表面徑向電場峰值越小，電場反向發展越快；金屬層寬度一定，絕緣層寬度越小，徑向電場分布變化越快，對電子運動影響越早； 2、實驗表明指狀電極結構下直線型微帶設計的平面型微帶樣件真空耐壓性能較低，分析原因主要為微帶結構下電場分布極不均勻，未形成有利於電子遠離表面運動的電場分布；平板電極結構下圓柱形微帶樣件真空耐壓水平與基底材料本徵耐壓水平接近，部分樣件耐壓水平有所提高，採用的製備工藝製備的微帶樣品表面與預期有較大差距，表面微觀缺陷制約了材料耐壓性能提高。 3、電磁PIC模擬的結果顯示，從陰極電極發出的電子在徑向電場作用下始終向絕緣體表面運動，從絕緣體表面發射的電子在徑向電場作用下將遠離絕緣體表面，有利於抑制二次電子發射。二次電子產額有所減少，表明理想表面的微帶結構可以促使部分電子遠離絕緣體表面運動，達到抑制閃絡的目的； 4、根據表面微帶絕緣體結構特徵的閃絡特性，提出了表面激發態F(x,t)巨觀表征量來描述閃絡發生過程及各種因素。表面微帶絕緣體的整體激發態曲線分割為以單個絕緣層為單位的n個子激發態曲線來表征閃絡物理過程，對比了理想表面和存在表面缺陷的微帶絕緣體表面激發態曲線，同時闡述了其他幾種閃絡現象的物理髮展過程。
