研究绝缘材料在真空高压纳秒脉冲下的沿面闪络特性对提高脉冲功率装置中真空绝缘的可靠性，促进脉冲功率装置向更高功率、更小体积方向发展具有重要意义。本文通过对几种常用有机绝缘材料在不同脉冲作用下的真空沿面闪络特性、局部放电特性、表面带电特性和通道发光特性的实验研究，分析了脉冲作用时间的影响，探讨了高压纳秒脉冲下沿面闪络的发生机理。首先建立了高压纳秒脉冲下沿面闪络特性研究的实验平台，包括能输出多种前沿和脉宽的高压脉冲源系统、真空系统、测量诊断系统和其它辅助系统。重点解决了强电磁干扰和系统精确同步等技术难题，建立了响应时间小于2ns的电气和光电测量探头、幅间最小间隔1ns的高速分幅相机及高灵敏度表面电荷测量探头等测量诊断系统，实现了在同一次实验中对沿面闪络电压、电流、发光光强、不同时刻闪络通道发光图像和实验前后表面电荷密度及分布等参数的测量和诊断。通过对不同前沿和幅值脉冲下沿面闪络电压与时延之间关系的实验研究，得出了脉冲作用下沿面闪络电压随时延呈指数衰减的规律。分析表明，在高压纳秒脉冲下，强电场下的二次电子发射崩引发沿面闪络的机理起主导作用，而由陷阱捕获电荷产生局部场增强引发沿面闪络的效应随着脉冲作用时间的增大而逐渐明显。通过实验比较了几种常用材料和添加不同质量百分比微米水合氧化铝颗粒环氧树脂复合材料的沿面闪络性能。实验表明高密度聚乙烯和聚四氟乙烯沿面闪络强度相对较高，添加50％水合氧化铝颗粒的复合材料的沿面闪络电压有比较明显的提高。表面逸出功、介电常数、表面电阻率是影响材料沿面闪络强度的重要参数。实验研究了施加不同宽度和幅值脉冲下有机玻璃样品表面的局部放电特性和施加电压前后的表面带电特性，发现了脉冲电压幅值、作用时间和材料都是影响表面带电特性的重要因素，局部放电是引起表面电荷分布变化的根本原因。分析认为，二次电子发射崩和陷阱引起局部场增强仍是解释不同脉冲下局部放电特性和表面带电特性的重要机理。实验得到了高压纳秒脉冲作用下沿面闪络通道的阻抗变化特性、不同谱段发光强度和不同时刻发光图像。分析表明，沿面闪络发展不同阶段的发光机理不同。初始电子发射阶段中的发光主要是由三结合点处电场增强引起的高能电子发射与附近气体的电离碰撞引起，发光强度小且只在局部区域，主要成分为紫外光；闪络通道形成和扩张阶段中，二次电子发射崩引起的表面气体解吸附以及与解吸附气体的碰撞电离占据重要地位，发光强度大，维持时间长，包括了各个光谱的光；闪络通道熄灭阶段主要由电路电流维持，各种形式的电离逐渐减弱，发光主要是热电子相互碰撞引起的。表面解吸附气体在沿面闪络通道形成和扩张阶段中起着重要作用。基于对实验得到的现象和规律的分析，可以认为二次电子发射崩理论和陷阱引起电场增强理论是脉冲电压下发生沿面闪络及局部放电的重要机理。由于二次电子发射崩形成过程需要高的外加电场强度，而表面陷阱捕获电荷的过程则需要较长的作用时间。因此，在高压纳秒脉冲作用下，二次电子发射崩理论在沿面闪络发生过程中起主导作用。