[发明专利]一种聚合物电介质薄膜空间电荷分布测量方法

权利要求书

1.一种聚合物电介质薄膜空间电荷分布测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤S1：对聚合物电介质薄膜的双侧进行金属化处理，施加直流电压；

步骤S2：向聚合物电介质薄膜一侧的金属化电极击打脉冲激光，测量产生的响应电流，并构建时域响应电流表达式；

步骤S3：结合泊松方程和一维热传导方程，对时域响应电流表达式进行傅里叶变换，得到与空间电荷分布有关的响应电流的频域表达式；

步骤S4：对频域表达式进行高频近似，得到近似频域表达式；

步骤S5：求解近似频域表达式，得到空间电荷分布；

所述的频域表达式为：

其中，D为聚合物电介质薄膜的热扩散系数，ρ(x)为聚合物电介质薄膜的空间电荷分布，ω为角频率，x为空间位置，A为聚合物电介质薄膜受脉冲激光击打的辐照面积，d为聚合物电介质薄膜的厚度，α_ε为介电常数温度系数，α_x为聚合物电介质薄膜的热膨胀系数，ΔT(x，ω)为聚合物电介质薄膜温度变化的频域表示，I(ω)为响应电流频域表示；

所述的频域表达式中，令：

得到近似频域表达式，其中，q为脉冲激光在金属电极处的能量密度，η为脉冲激光在金属电极处的吸收率，k为聚合物电介质薄膜的热导率，

2.根据权利要求1所述的一种聚合物电介质薄膜空间电荷分布测量方法，其特征在于，所述的时域响应电流表达式为Fredholm积分方程，所述时域响应电流表达式为：

其中，i(t)为响应电流时域表示，x为空间位置，t为时间，ΔT(x，t)为聚合物电介质薄膜的温度变化，A为聚合物电介质薄膜受脉冲激光击打的辐照面积，d为聚合物电介质薄膜的厚度，g(x)为分布函数。

3.根据权利要求2所述的一种聚合物电介质薄膜空间电荷分布测量方法，其特征在于，对于非极性介质，g(x)表示为：

g(x)＝ε₀ε_r(α_ε-α_x)E(x)

其中，α_ε为介电常数温度系数，α_x为聚合物电介质薄膜的热膨胀系数，ε₀为真空介电常数，ε_r为聚合物电介质薄膜相对介电系数，E(x)为聚合物电介质薄膜的电场分布。

4.根据权利要求1所述的一种聚合物电介质薄膜空间电荷分布测量方法，其特征在于，所述的近似频域表达式为：

其中，M_ρ＝cρ₀d/[ηq(α_ε-α_x)]，c为聚合物电介质薄膜的比热容，ρ₀为聚合物电介质薄膜的密度。

5.根据权利要求4所述的一种聚合物电介质薄膜空间电荷分布测量方法，其特征在于，所述的步骤S5通过尺度变换法求解。

6.根据权利要求5所述的一种聚合物电介质薄膜空间电荷分布测量方法，其特征在于，根据所述的尺度变换法得到的空间电荷分布为：

其中，表示I(ω)与γ相乘后实部与虚部的差值。

7.根据权利要求1所述的一种聚合物电介质薄膜空间电荷分布测量方法，其特征在于，所述的金属化处理为对聚合物电介质薄膜的两侧蒸镀电极。