真空中沿固体绝缘材料表面的闪络电压通常远低于绝缘材料自身及相同长度真空间隙的击穿电压，这一现象一直制约着真空绝缘系统的整体性能，极大地限制了高压电真空设备的发展，半个多世纪以来，真空沿面闪络现象一直是国际上的研究热点。然而由于沿面闪络现象的复杂性，该现象的发展过程和机理至今还不够清楚，各国研究者之间还存在很大的分歧。因此，研究真空中绝缘材料的沿面闪络现象具有很高的学术价值和重要的工程应用意义。

本文研究的低熔点微晶玻璃陶瓷（简称可加工陶瓷）兼具有机绝缘材料与陶瓷材料的优点，具有良好加工性能和机械强度，能够被引入真空绝缘领域。本文以分析可加工陶瓷沿面闪络的影响因素、探索闪络现象的发展过程为目标，分别从材料的制备和加工工艺、材料的表面处理以及沿面闪络发展过程的光电现象等多个方面进行实验研究，并对不同材料的表面带电现象进行Monte　Carlo仿真研究。主要工作包括以下方面：

1.　采用可加工陶瓷基础配方，制备不同晶化时间的试品，使用扫描电子显微镜（SEM）观察试品表面微观形貌的变化，通过X射线衍射（XRD）测试不同晶化时间对试品晶体成分的影响；在可加工陶瓷基础配方中添加低二次电子发射系数的金属氧化物，实测了不同掺杂下试品的二次电子发射（SEE）系数。基于不同试品真空沿面耐电特性的测量，发现晶体颗粒越大试品的真空沿面闪络电压越低，认为这是由于增大晶粒导致表面电荷分布不均匀造成的。掺杂后试品的SEE系数降低，此时试品的真空沿面闪络电压提高。

2.　使用不同目数的砂纸对试品表面进行不同方式的打磨处理，利用超深度表面形态测定激光显微镜对不同试品表面进行粗糙度测试，并测量各试品的闪络电压，发现随着试品的表面粗糙度的增大试品的闪络电压提高，认为粗糙度的提高所造成电子运动距离的增大，以及电子碰撞表面产生的漫反射是闪络电压提高的原因。采用氢氟酸(HF)对几种不同加工工艺的试品进行表面腐蚀处理，使用SEM观察试品在腐蚀前后表面微观形貌的变化，利用等温电流衰减法（IRC）分析腐蚀前后材料表面陷阱密度和能量的变化，对比试品闪络特性测试结果。实验发现：可加工陶瓷试品的表面非晶相降低，其表面的浅陷阱密度大幅降低，试品的初次闪络电压提高，闪络电压的分散性减小，认为表面浅陷阱的大量存在是导致试品闪络电压分散性大的一个原因。

3.　基于材料沿面闪络电压、电流和光强波形的测量，研究发光信号和电信号的相位关系，并结合增强型场发射器件（ICCD）对真空闪络现象的发展过程进行了观测。ICCD观测发现，即使改变电极结构和外施电压的极性，在发生沿面闪络时，闪络通道都是从阴极起始向阳极方向延伸。从试品表面状况以及表面陷阱密度方面出发，结合试品发光过程的ICCD测试结果，提出了改进的二次电子发射雪崩模型，这一模型认为材料表面浅陷阱的易于捕获和释放电荷的特性是降低材料真空沿面闪络性能的一个重要因素。

4.　结合已有的二次电子发射理论，利用Monte　Carlo法对可加工陶瓷材料以及典型绝缘材料在外施电压下表面带电现象进行了理论仿真研究。仿真中综合考虑了初始及次级电子的能量、角度以及数量，并区分考虑了次级电子中的真二次电子、弹性散射电子和非弹性散射电子等。仿真结果发现：靠近阴极处的绝缘子表面存在的负电荷区，而后变为正电荷区，绝缘子表面的二次电子发射系数越大，绝缘子表面的正电荷密度越大；对于圆台绝缘子，锥角为负时，表面正电荷密度高于锥角为正时的情况，当绝缘子的圆锥角在-20°时，表面电荷密度最大。当锥角为正时，如果绝缘子的角度大于30°，绝缘子表面只在阴极附近存在一些负电荷，仿真结果与已有的实验数据较为一致。