聚酰亞胺薄膜表面電荷特性分析方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種聚酰亞胺薄膜表面電荷特性分析方法，包括下列步驟：對(duì)聚酰亞胺薄膜樣品進(jìn)行電暈充電；迅速檢測(cè)電暈充電后所述聚酰亞胺薄膜樣品，檢測(cè)所述聚酰亞胺薄膜樣品的表面電位隨時(shí)間的變化值并記錄數(shù)據(jù)V(t)，其中V表示表面電位，t表示時(shí)間；獲取時(shí)間與V(t)對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)的乘積與時(shí)間的關(guān)系，即tdV(t)/dt～logt；作出tdV(t)/dt～log對(duì)應(yīng)的曲線，根據(jù)曲線狀態(tài)評(píng)估聚酰亞胺薄膜表面電荷積累及消散能力的特性。本方法和裝置不需要對(duì)聚酰亞胺薄膜進(jìn)行任何破壞，能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)損檢測(cè)，操作過(guò)程簡(jiǎn)單方便，能夠直觀、準(zhǔn)確而有效地評(píng)估樣品表面電荷積累及消散能力的情況。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
聚酰亞胺薄膜表面電荷特性分析方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種薄膜表面電荷特性的分析方法，特別是一種聚酰亞胺薄膜表面電 荷特性分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚酰亞胺是良好綜合性能的有機(jī)高分子材料中的典型代表，具有突出的耐高低溫 性能，耐高溫性能達(dá)400°C以上，低溫性能也很好，長(zhǎng)期使用溫度范圍在-200~300°C。該材 料沒(méi)有明顯的熔點(diǎn)，絕緣性能尤其突出，頻率在1 〇3Hz下介電常數(shù)為4.0，介電損耗僅0.004 ~0.007，屬于F至Η級(jí)絕緣材料。聚酰亞胺這種特種工程塑料是在20世紀(jì)50年代美國(guó)和前蘇 聯(lián)軍備競(jìng)賽及太空發(fā)展的背景之下所開(kāi)發(fā)出來(lái)的耐熱性樹(shù)脂，1955年開(kāi)始大量生產(chǎn)，是被 公認(rèn)為最成功的一種樹(shù)脂，通常以薄膜形式作產(chǎn)品。早期是利用聚酰亞胺薄膜優(yōu)異的耐熱 絕緣性而使其應(yīng)用在電機(jī)當(dāng)中的，它的存在能夠提高電機(jī)的高溫?zé)岱€(wěn)定性，而目前聚酰亞 胺薄膜已廣泛應(yīng)用在航空、航天、微電子、納米技術(shù)、液晶技術(shù)、分離膜技術(shù)及激光技術(shù)等領(lǐng) 域。隨著應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大以及人們對(duì)各領(lǐng)域的技術(shù)效果都提出更加苛刻的要求，如何使其 綜合電氣性能進(jìn)一步提高成為限制聚酰亞胺薄膜再發(fā)展的重大問(wèn)題。
[0003] 國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家對(duì)聚酰亞胺薄膜絕緣失效的機(jī)理進(jìn)行了廣泛深入的研究，大多認(rèn)為局 部放電是導(dǎo)致絕緣性能遭到破壞的主要因素，而且表面電荷、空間電荷的累積等在絕緣失 效過(guò)程中扮演著較為重要的角色，例如Bellomo等在研究方波電壓下聚酰亞胺的壽命時(shí)，發(fā) 現(xiàn)變頻電機(jī)中絕緣材料的壽命主要由局部放電所控制，而Foulon等人利用針-板電極對(duì)聚 酰亞胺薄膜在脈沖條件下進(jìn)行試驗(yàn)，提出匝間絕緣的破壞是由于空間電荷的作用導(dǎo)致絕緣 材料形成的針孔引起。由此可見(jiàn)，如何準(zhǔn)確測(cè)量并適當(dāng)處理所得電位數(shù)據(jù)以表征聚酰亞胺 薄膜表面電荷特性，并評(píng)估聚酰亞胺薄膜表面電荷積累及消散能力的特性，對(duì)研究聚酰亞 胺薄膜絕緣失效的機(jī)理具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 基于此，有必要針對(duì)如何準(zhǔn)確測(cè)量并適當(dāng)處理所得數(shù)據(jù)以評(píng)估聚酰亞胺薄膜表面 電荷積累及消散能力特性的問(wèn)題，提供一種聚酰亞胺薄膜表面電荷特性分析方法。
[0005] -種聚酰亞胺薄膜表面電荷特性分析方法，包括下列步驟：
[0006] 對(duì)聚酰亞胺薄膜樣品進(jìn)行電暈充電；
[0007] 迅速檢測(cè)電暈充電后所述聚酰亞胺薄膜樣品，檢測(cè)所述聚酰亞胺薄膜樣品的表面 電位隨時(shí)間的變化值并記錄數(shù)據(jù)V(t)，其中V表示表面電位，t表示時(shí)間；
[0008] 獲取時(shí)間與所述數(shù)據(jù)V( t)對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)的乘積與時(shí)間的關(guān)系，即tdV( t)/dt~ l〇gt；
[0009] 繪制所述tdV(t)/dt~logt對(duì)應(yīng)的曲線；
[0010] 分析所述聚酰亞胺薄膜樣品的表面電荷特性，記錄所述tdV( t) /dt~logt對(duì)應(yīng)的 曲線峰值所對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)數(shù)值，對(duì)比所述聚酰亞胺薄膜樣品若干點(diǎn)位的橫坐標(biāo)數(shù)值即可評(píng) 估所述聚酰亞胺薄膜樣品表面電荷積累及消散能力的特性。
[0011] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述數(shù)據(jù)V(t)分為兩個(gè)分量之和，其中第一分量為Vf(t)， Ff(i) = 第二分量為Vs(t)，C(i)=矣方',其中Af、bf、As和bs是數(shù)值系數(shù)。
[0012] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述聚酰亞胺薄膜表面電荷特性分析方法使用聚酰亞胺薄 膜表面電位測(cè)量裝置，所述聚酰亞胺薄膜表面電位測(cè)量裝置包括:支撐機(jī)構(gòu)、充電機(jī)構(gòu)及檢 測(cè)機(jī)構(gòu);所述支撐機(jī)構(gòu)包括用于放置所述聚酰亞胺薄膜樣品的支撐平臺(tái)，所述充電機(jī)構(gòu)對(duì) 所述聚酰亞胺薄膜樣品進(jìn)行電暈充電，所述充電機(jī)構(gòu)包括脈沖電源和針電極，所述檢測(cè)機(jī) 構(gòu)檢測(cè)電暈充電后所述聚酰亞胺薄膜樣品的表面電位隨時(shí)間的變化值并記錄數(shù)據(jù)v(t)，所 述檢測(cè)機(jī)構(gòu)包括靜電電位測(cè)量?jī)x、靜電探頭及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；
[0013] 所述針電極設(shè)置在所述支撐平臺(tái)上方，與所述脈沖電源連接；
[0014]所述靜電探頭設(shè)置在所述支撐平臺(tái)上方，與所述靜電電位測(cè)量?jī)x連接;所述數(shù)據(jù) 采集系統(tǒng)與所述靜電電位測(cè)量?jī)x連接。
[0015] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述聚酰亞胺薄膜樣品接地。
[0016] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述支撐平臺(tái)上設(shè)有可活動(dòng)的載樣臺(tái)，所述聚酰亞胺薄膜 樣品放置在所述載樣臺(tái)上。
[0017] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述載樣臺(tái)接地。
[0018] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，電暈充電過(guò)程中，所述脈沖電源提供的脈沖電壓幅值為1.5 ~5kV〇
[0019] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述脈沖電源接地。
[0020] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，電暈充電的過(guò)程中，所述針電極與所述聚酰亞胺薄膜樣品 的距離為4~6mm。
[0021] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，檢測(cè)電暈充電后所述聚酰亞胺薄膜樣品的表面電位隨時(shí)間 的變化值并記錄數(shù)據(jù)v(t)的過(guò)程中，所述靜電探頭與所述聚酰亞胺薄膜樣品的距離為2~ 4mm 〇
[0022] 采用上述方法分析聚酰亞胺薄膜表面電荷特性，操作方便簡(jiǎn)單，對(duì)樣品不會(huì)造成 任何損害，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性高，可以有效評(píng)估樣品表面電荷的積累及消散能力進(jìn)而判斷聚 酰亞胺薄膜的絕緣失效機(jī)理。
【附圖說(shuō)明】
[0023] 圖1為聚酰亞胺薄膜表面電荷特性分析方法流程圖；
[0024] 圖2為聚酰亞胺薄膜表面電荷特性測(cè)量裝置示意圖；
[0025]圖3為采用幅值分別為1.5kV(樣品l)、2.5kV(樣品2)和3.5kV(樣品3)的正極性脈 沖電壓電暈充電后三個(gè)聚酰亞胺薄膜樣品表面電荷特性表征曲線。
[0026] 附圖標(biāo)記說(shuō)明：
[0027] 10、聚酰亞胺薄膜表面電荷特性測(cè)量裝置;20、聚酰亞胺薄膜樣品；100、支撐機(jī)構(gòu)； 200、充電機(jī)構(gòu)；300、檢測(cè)機(jī)構(gòu)；400、地電極；110、支撐平臺(tái)；120、載樣臺(tái)；210、脈沖電源； 220、針電極;310、靜電電位測(cè)量?jī)x;320、靜電探頭;330、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0028]為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更全面的描述。附圖中 給出了本發(fā)明的較佳實(shí)施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)，并不限于本文所 描述的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例的目的是使對(duì)本發(fā)明的公開(kāi)內(nèi)容的理解更加透徹 全面。
[0029]需要說(shuō)明的是，當(dāng)元件被稱為"固定于"另一個(gè)元件，它可以直接在另一個(gè)元件上 或者也可以存在居中的元件。當(dāng)一個(gè)元件被認(rèn)為是"連接"另一個(gè)元件，它可以是直接連接 到另一個(gè)元件或者可能同時(shí)存在居中元件。
[0030]除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的 技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)中所使用的術(shù)語(yǔ)只是為了描述具 體的實(shí)施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語(yǔ)"及/或"包括一個(gè)或多個(gè)相 關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。
[0031 ]本發(fā)明提供了 一種聚酰亞胺薄膜表面電荷特性分析方法，如圖1所示，該分析方法 包括如下步驟：
[0032]步驟S1:對(duì)聚酰亞胺薄膜樣品進(jìn)行電暈充電。
[0033] 步驟S2:檢測(cè)電暈充電后聚酰亞胺薄膜樣品的表面電位隨時(shí)間的變化值并記錄數(shù) 據(jù)V(t)。
[0034] 步驟S3:獲取時(shí)間與所述數(shù)據(jù)V(t)對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)的乘積與時(shí)間的關(guān)系，即tdV(t)/ dt~logt〇
[0035] 優(yōu)選的，將所述數(shù)據(jù)V(t)分為兩個(gè)分量之和，其中第一分量為Vf(t)， Vf(t) =. ，第二分量為Vs⑴，Vt(i) .= A.se. b:st .β
[0036] 將S2中所得數(shù)據(jù)利用以下公式進(jìn)行分析
[0037] V(t)=Vf(t)+Vs(t) (1)
[0038] Vf(t) = Afe-hft (2)
[0039] VJi) = Ae~hJ (3)
[0040] 最后得到時(shí)間與聚酰亞胺薄膜表面電位V(t)對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)的乘積與時(shí)間的關(guān)系： tdV(t)/dt~logt〇
[0041] 以上公式中t是時(shí)間，V是表面電位，Vf和Vs是表面電位的兩個(gè)分量，Af、bf、A s和bs是 數(shù)值大小不同的系數(shù)。
[0042]聚酰亞胺薄膜的深陷阱和淺陷阱的數(shù)量及其陷阱內(nèi)部存儲(chǔ)的電荷由薄膜材質(zhì)和 工況決定，而聚酰亞胺薄膜表面的電荷消散速度與其表面的陷阱深淺及分布有很大關(guān)系。 一般淺陷講內(nèi)的電荷消散速度較快，這一分量用第一分量Vf表不;深陷講內(nèi)的電荷消散速 度較慢，這一分量用第二分量Vs表示，因此可將聚酰亞胺薄膜樣品的表面電位隨時(shí)間的變 化值v(t)分為V#PV S兩分量之和。聚酰亞胺薄膜表面電位衰減過(guò)程中存在的特殊情況是，如 果表面電荷以很快的速度衰減，那么這個(gè)模型中的Vs分量幾乎為零，也即聚酰亞胺薄膜樣 品表面的深陷阱很少；同樣，如果表面電荷在整個(gè)過(guò)程的衰減速度都很慢，那么模型中的Vf 分量幾乎為零，則表明聚酰亞胺薄膜樣品表面的淺陷阱很少。
[0043] 步驟S4:繪制所述tdV(t)/dt~logt對(duì)應(yīng)的曲線。
[0044] tdV(t)/dt~logt曲線，即時(shí)間與聚酰亞胺薄膜表面電位V(t)對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)的乘 積與時(shí)間的關(guān)系曲線，可以不考慮電位衰減曲線的物理原因，而通過(guò)特征時(shí)間和幅值的不 同來(lái)區(qū)別不同的物理過(guò)程。
[0045] 步驟S5:曲線分析。
[0046] 記錄tdV(t)/dt~logt曲線的峰值所對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)數(shù)值，對(duì)比橫坐標(biāo)數(shù)值即可評(píng) 估聚酰亞胺薄膜樣品表面電荷積累及消散能力的特性。
[0047]聚酰亞胺薄膜樣品表面電荷tdV(t)/dt~logt特性曲線出現(xiàn)了不同的峰，每個(gè)峰 對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)為特征時(shí)間，不同幅值的脈沖電壓其曲線的峰值有較大的不同，特征時(shí)間也 有一定的區(qū)別。隨著脈沖電壓幅值的增加，曲線峰值有明顯的增大，可以推斷，曲線峰值與 所加電壓的大小有密切的關(guān)系，或者說(shuō)是與表面電位的大小有直接的關(guān)系。曲線中先后出 現(xiàn)的兩個(gè)峰說(shuō)明表面電荷同時(shí)存在兩個(gè)消散過(guò)程，反映出試樣中分別有淺陷阱和深陷阱的 電荷注入;脈沖電壓的變化對(duì)聚酰亞胺薄膜樣品表面電荷的影響會(huì)在tdV(t)/dt~logt曲 線中有一定程度的反映，表面電荷的增加對(duì)應(yīng)于曲線中峰值的增大，而表面電荷消散速度 有明顯區(qū)別的時(shí)候會(huì)反映在峰值橫坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的特征時(shí)間上，表面電荷的積聚增加和表面電 荷的慢速消散會(huì)加劇聚酰亞胺薄膜的老化，通過(guò)比較聚酰亞胺薄膜樣品上多點(diǎn)位的特征時(shí) 間來(lái)判斷聚酰亞胺薄膜的老化程度，測(cè)量的點(diǎn)位越多，分析結(jié)果越精確。
[0048]上述方法采用的設(shè)備是聚酰亞胺薄膜表面電荷特性測(cè)量裝置10,如圖2所示，該裝 置主要包括的部件有:支撐機(jī)構(gòu)100、充電機(jī)構(gòu)200及檢測(cè)機(jī)構(gòu)300。
[0049]支撐機(jī)構(gòu)100包括支撐平臺(tái)110,聚酰亞胺薄膜樣品20放置在支撐平臺(tái)110上，為了 方便聚酰亞胺薄膜樣品20在支撐平臺(tái)110上位置的快速變換，在支撐平臺(tái)110上設(shè)置可活動(dòng) 的載樣臺(tái)120,聚酰亞胺薄膜樣品20可方便地鋪展在載樣臺(tái)120上。
[0050]優(yōu)選的，載樣臺(tái)120為可導(dǎo)電的導(dǎo)體，并且作接地處理，可方便實(shí)現(xiàn)聚酰亞胺薄膜 樣品20與地電極400連接達(dá)到接地的目的。
[00511 充電機(jī)構(gòu)200包括脈沖電源210及針電極220,脈沖電源210與針電極220連接。針電 極220設(shè)置在支撐平臺(tái)110上方，并且載有聚酰亞胺薄膜樣品20的載樣臺(tái)120可置于針電極 220下方，脈沖電源210可通過(guò)針電極220對(duì)樣品進(jìn)行電暈充電。電暈充電時(shí)，脈沖電源210提 供的脈沖電壓幅值為1.5~5kV，針電極220與聚酰亞胺薄膜樣品20的距離為4~6mm。
[0052]檢測(cè)機(jī)構(gòu)300包括靜電電位測(cè)量?jī)x310、靜電探頭320及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)330,其中靜 電探頭320與靜電電位測(cè)量?jī)x310和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)330依次串聯(lián)。
[0053]靜電電位測(cè)量?jī)x310用于收集靜電探頭320檢測(cè)到的聚酰亞胺薄膜樣品20表面電 位數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)330用于記錄和處理收集到的電位變化數(shù)據(jù)。
[0054]靜電探頭320設(shè)置在支撐平臺(tái)110上方。支撐平臺(tái)110上的載樣臺(tái)120能夠處于靜電 探頭320下方，可以方便檢測(cè)聚酰亞胺薄膜樣品20的表面電位。在對(duì)電暈充電后的聚酰亞胺 薄膜樣品進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，靜電探頭與聚酰亞胺薄膜樣品的距離為2~4mm。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)330與 靜電電位測(cè)量?jī)x310連接，記錄并處理聚酰亞胺薄膜樣品20的表面電位隨時(shí)間變化值的數(shù) 據(jù)。
[0055]以下為具體實(shí)施例。
[0056]如圖2所示，采用聚酰亞胺薄膜表面電荷特性的測(cè)量裝置10包括:支撐平臺(tái)110、脈 沖電源210、針電極220、靜電電位測(cè)量?jī)x310、靜電探頭320及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)330,與地電極 400連接的脈沖電源210連接針電極220,而靜電探頭320連接在靜電電位測(cè)量?jī)x310上，靜電 電位測(cè)量?jī)x310還與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)330相連接。支撐平臺(tái)110上設(shè)置有可活動(dòng)的載樣臺(tái)120， 該載樣臺(tái)上設(shè)置有可連接地電極400的接線端。聚酰亞胺薄膜樣品20可以方便地鋪展在載 樣臺(tái)120上，并且通過(guò)載樣臺(tái)120與地電極400連接。
[0057]當(dāng)聚酰亞胺薄膜樣品20被電暈充電時(shí)，該樣品與其上方的針電極220間距為5mm。 電暈充電完成后，載有聚酰亞胺薄膜樣品20的載樣臺(tái)120可快速移動(dòng)到靜電探頭320下方， 該樣品與靜電探頭320的間距為3mm。
[0058]聚酰亞胺薄膜表面電荷特性分析的具體步驟如下：
[0059]第一階段，對(duì)聚酰亞胺薄膜樣品20進(jìn)行脈沖式電暈充電
[0060] 取三塊聚酰亞胺薄膜作為樣品，樣品尺寸均為40mmX40mmX25ym。將待測(cè)聚酰亞 胺薄膜樣品鋪展在載樣臺(tái)上，如圖1所示，將載樣臺(tái)120放置在針電極220下方，距離為5mm， 對(duì)三塊樣品分別采用幅值為1.5kV、2.5kV和3.5kV的正極性脈沖電壓進(jìn)行電暈充電。
[0061]第二階段，測(cè)量聚酰亞胺薄膜樣品20表面電位
[0062]經(jīng)過(guò)第一階段之后，將電暈充電完成的聚酰亞胺薄膜樣品20移至靜電電位計(jì)320 下，與靜電電位計(jì)320的間距為3mm，開(kāi)始測(cè)量樣品表面電位的變化情況并采集數(shù)據(jù)V( t)。
[0063]第三階段，表面電位分析，獲取時(shí)間與所述數(shù)據(jù)V(t)對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)的乘積與時(shí)間 的關(guān)系
[0064]對(duì)所采集的樣品表面電位數(shù)據(jù)V(t)利用以下公式進(jìn)行分析
[0065] V(t)=Vf(t)+Vs(t) (1)
[0066] 廠，⑴=/( ,(廠.(2).
[0067] J/s(/)= Ase~h， (3)
[0068] tdV(t)/dt~logt (4)
[0069] 式中V(t)是樣品表面電位數(shù)據(jù)(帶有時(shí)間變量t)，V#PVS是表面電位的兩個(gè)分量， "、匕、1和1^是系數(shù);第一分量％是表面電位衰減較快的分量，反映表面電荷消散較快的過(guò) 程;第二分量^是表面電位衰減較慢的分量，反映表面電荷消散較慢的過(guò)程，而所測(cè)到的表 面電位衰減過(guò)程是這兩個(gè)過(guò)程的綜合結(jié)果。特殊的情況是，如果表面電荷以很快的速度衰 減，那么這個(gè)模型中的V s分量幾乎為零。同理，如果表面電荷在整個(gè)過(guò)程的衰減速度都很 慢，那么模型中的Vf分量幾乎為零。
[0070] 第四階段，繪制tdV/dt~log t曲線
[0071 ]根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制tdV/dt~log t曲線，即時(shí)間與表面電位對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)的乘積 與時(shí)間的關(guān)系曲線，可以不考慮電位衰減曲線的物理原因，而通過(guò)特征時(shí)間和幅值的不同 來(lái)區(qū)別不同的物理過(guò)程，借此表征樣品表面電荷的消散情況，三塊樣品表面電荷特性表征 曲線示意圖如圖3所示。
[0072] 第五階段，如圖3所示，為采用幅值分別為1.5kV(樣品1)、2.5kV(樣品2)和3.5kV (樣品3)的正極性脈沖電壓電暈充電后三個(gè)聚酰亞胺薄膜樣品表面電荷tdV(t)/dt特性曲 線；圖中曲線出現(xiàn)了不同的峰，每個(gè)峰對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)時(shí)間稱為特征時(shí)間，不同幅值的脈沖電 壓其曲線的峰值有較大的不同，特征時(shí)間也有一定的區(qū)別;在圖3中，曲線有兩個(gè)峰，第一個(gè) 峰的特征時(shí)間大約在幾百秒，第二個(gè)峰的特征時(shí)間大約是幾千秒，隨著脈沖電壓幅值的增 加，曲線峰值有明顯的增大，可以推斷，曲線峰值與所加電壓的大小有密切的關(guān)系，或者是 與表面電位的大小有直接的關(guān)系；曲線中先后出現(xiàn)的兩個(gè)峰說(shuō)明表面電荷在消散過(guò)程中同 時(shí)有兩個(gè)消散過(guò)程存在，即試樣中分別有淺陷阱和深陷阱的電荷注入;脈沖電壓的變化對(duì) 于薄膜表面電荷的影響都會(huì)在tdV(t)/dt特性曲線中有一定程度的反映，表面電荷的增加 對(duì)應(yīng)于tdV(t)/dt曲線中峰值的增大，而表面電荷消散速度有明顯區(qū)別的時(shí)候會(huì)反映在峰 值的特征時(shí)間上。對(duì)聚酰亞胺薄膜樣品若干個(gè)不同點(diǎn)位的測(cè)量可以更全面的掌握其表面的 電荷特性，測(cè)試的點(diǎn)數(shù)越多，越能反映實(shí)際情況。表面電荷的積聚增加和電荷的慢速消散加 劇了聚酰亞胺薄膜的老化。
[0073]以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡(jiǎn)潔，未對(duì)上述實(shí) 施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存 在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說(shuō)明書(shū)記載的范圍。
[0074]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并 不能因此而理解為對(duì)發(fā)明專(zhuān)利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái) 說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù) 范圍。因此，本發(fā)明專(zhuān)利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
[0075] 以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡(jiǎn)潔，未對(duì)上述實(shí) 施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存 在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說(shuō)明書(shū)記載的范圍。
[0076] 以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并 不能因此而理解為對(duì)發(fā)明專(zhuān)利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái) 說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù) 范圍。因此，本發(fā)明專(zhuān)利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種聚酰亞胺薄膜表面電荷特性分析方法，其特征在于，包括下列步驟： 對(duì)聚酰亞胺薄膜樣品進(jìn)行電暈充電； 迅速檢測(cè)電暈充電后所述聚酰亞胺薄膜樣品，檢測(cè)所述聚酰亞胺薄膜樣品的表面電位 隨時(shí)間的變化值并記錄數(shù)據(jù)v(t)，其中V表示表面電位，t表示時(shí)間； 獲取時(shí)間與所述數(shù)據(jù)v( t)對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)的乘積與時(shí)間的關(guān)系，即tdv( t )/dt~Iogt; 繪制所述tdV (t)/dt~Iogt對(duì)應(yīng)的曲線； 分析所述聚酰亞胺薄膜樣品的表面電荷特性，記錄所述tdV (t) /dt~Iogt對(duì)應(yīng)的曲線 峰值所對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)數(shù)值，對(duì)比所述聚酰亞胺薄膜樣品若干點(diǎn)位的橫坐標(biāo)數(shù)值即可評(píng)估所 述聚酰亞胺薄膜樣品表面電荷積累及消散能力的特性。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚酰亞胺薄膜表面電荷特性分析方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù) V( t)分為兩個(gè)分量之和，其中第一分量為Vf (t)，F(xiàn)t(i) = 第二分量為Vs(t)， 匕⑴=，其中HAs和bs是數(shù)值系數(shù)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2任一所述的聚酰亞胺薄膜表面電荷特性分析方法，其特征在于， 所述聚酰亞胺薄膜表面電荷特性分析方法使用聚酰亞胺薄膜表面電位測(cè)量裝置;所述聚酰 亞胺薄膜表面電位測(cè)量裝置包括:支撐機(jī)構(gòu)、充電機(jī)構(gòu)及檢測(cè)機(jī)構(gòu);所述支撐機(jī)構(gòu)包括用于 放置所述聚酰亞胺薄膜樣品的支撐平臺(tái)，所述充電機(jī)構(gòu)對(duì)所述聚酰亞胺薄膜樣品進(jìn)行電暈 充電，所述充電機(jī)構(gòu)包括脈沖電源和針電極，所述檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)電暈充電后所述聚酰亞胺 薄膜樣品的表面電位隨時(shí)間的變化值并記錄數(shù)據(jù)V(t)，所述檢測(cè)機(jī)構(gòu)包括靜電電位測(cè)量 儀、靜電探頭及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)； 所述針電極設(shè)置在所述支撐平臺(tái)上方，與所述脈沖電源連接； 所述靜電探頭設(shè)置在所述支撐平臺(tái)上方，與所述靜電電位測(cè)量?jī)x連接;所述數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng)與所述靜電電位測(cè)量?jī)x連接。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚酰亞胺薄膜表面電荷特性分析方法，其特征在于，所述聚酰 亞胺薄膜樣品接地。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚酰亞胺薄膜表面電荷特性分析方法，其特征在于，所述支撐 平臺(tái)上設(shè)有可活動(dòng)的載樣臺(tái)，所述聚酰亞胺薄膜樣品放置在所述載樣臺(tái)上。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的聚酰亞胺薄膜表面電荷特性分析方法，其特征在于，所述載樣 臺(tái)接地。7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚酰亞胺薄膜表面電荷特性分析方法，其特征在于，電暈充電 過(guò)程中，所述脈沖電源提供的脈沖電壓幅值為1.5~5kV。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的聚酰亞胺薄膜表面電荷特性分析方法，其特征在于，所述脈沖 電源接地。9. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚酰亞胺薄膜表面電荷特性分析方法，其特征在于，電暈充電 的過(guò)程中，所述針電極與所述聚酰亞胺薄膜樣品的距離為4~6mm。10. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚酰亞胺薄膜表面電荷特性分析方法，其特征在于，檢測(cè)電 暈充電后所述聚酰亞胺薄膜樣品的過(guò)程中，所述靜電探頭與所述聚酰亞胺薄膜樣品的距離 為2~4mm〇
【文檔編號(hào)】G01N27/60GK106018534SQ201610451528
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年6月20日
【發(fā)明人】傅明利, 侯帥, 田野, 卓然, 惠寶軍, 杜伯學(xué), 李進(jìn), 侯兆豪, 韓濤
【申請(qǐng)人】南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司, 中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司電網(wǎng)技術(shù)研究中心, 天津大學(xué)