静电电荷衰减测试研究现状及对策

　　1　静电电荷衰减测试方法

　　传统上通过测量材料的电阻率来评价材料的静电耗散能力,但是很多材料是非线性的,有的是由非均质材料组成,并且电荷的迁移可能与初始电荷分布等因素有关。一种更适当的方法是以一定的方式在被测材料表面上堆积一些电荷,然后用一种快速响应的非接触式静电场强计来直接测量材料表面电位减少率,以此来评价材料的静电耗散能力。根据被测试样带电方式的不同,目前的测试方法可以分为充电法、电晕喷电法和摩擦法。

　　1.1　充电法

　　充电法可以分为两种:

　　第一种充电法是美国联邦标准FED-STD-101C(简称FTS-101C)介绍的方法,也是美军标MIL-B-81705C和国军标GJB2605-96推荐的评价防静电、防射频阻隔材料静电衰减性能的标准测试方法。如图1所示,其测试装置主要由高压直流电源、高压开关、试样夹、非接触式静电电位计和记录仪或示波器组成,为了减少周围环境对测试结果的影响,被测试样与静电电位计应放于屏蔽的测试小室里。试样夹作为充电电极与放电电极,内外相对,分为两组,一根铜杆(规格为13mm×13mm×127mm)和一根聚四氟乙烯(规格同铜杆)为一组,两组之间的距离为76. 2mm,试样置于铜杆与聚四氟乙烯杆之间。测试时,首先确保试样与电极的紧密接触,并使非接触式静电电位计正对着试样表面,然后合上高压开关,高压直流电通过试样夹施加于样品上使之带电。当样品的电压稳定后,先把高压开关断开与高压电源的相连,打向接地端,试样夹接地,使样品所带的电荷泄漏,同时通过静电电位计将样品的表面电位值记录下来,从而得到电荷的衰减曲线,并由此计算出静电电荷衰减时间。

　　第二种充电法被英国标准BS7506所采用,它与第一种充电法的区别主要有两点:一是电极的区别,它采用的是同心圆环电极,中心电极外径为80mm,边电极内径为150mm,电极厚度大约为3mm;二是接地的区别,测试过程中被测试样一直通过边电极接地。其测试装置如图2所示,主要由高压直流电源、圆环电极、静电电位计和记录仪或示波器组成。测试时,静电电位计被屏蔽板屏蔽,高压电源通过中心电极给试样充电,当试样充电至稳压后断开电源,撤去屏蔽板,静电电位计测量电荷衰减情况。

　　1.2　电晕喷电法

　　基于电晕喷电带电方式的测试方法也可以分为两种:

　　第一种是喷电装置和电位测量装置固定不动,被测试样运动,它是日本标准JIS-L-1094∶1997所规定的方法,仪器主要以日本生产的S-5109型电荷衰减时间测试仪为代表。其结构如图3所示,主要由高压电源、喷电装置、放置样品的金属转盘、探测极、记录仪等组成。测试时,把直流高压电以电晕放电的形式施加在试样上,当试样表面电位稳定或者经过一定的喷电时间之后,切断高压电源,使转盘继续转动,被测试样表面上的电压会渐渐衰减,此时通过探测极连续不断地检测出试样表面电位值,由此得出电荷衰减的曲线。该测量装置的喷电电极与探头距离较远,喷电电极产生的电场对测量结果不会产生影响,但该装置只能测试面积较小的试样,不适合对较大试样进行测试。