如何进行静电电荷衰减检测.pdfVIP

如何进行静电电荷衰减检测 静电带电，并非是单纯的产生电荷，而是电荷产生与泄漏伴随 出现。而带电量则是由产生与泄漏之间的差所决定。在对于实 际现象的把握上，测量电荷泄漏状况的电荷衰减测定就变得十 分必要了。 静电荷衰减测定的概要 物体由于接触、摩擦等原因而产生静电。静电虽称为静电、但 却并非是处于完全静止的状态，而是在某种程度上的电荷泄 漏。因此，静电带电，并非是单纯的产生电荷，而是电荷产生 与泄漏伴随出现。而带电量则是由产生与泄漏之间的差所决 定。于是，防止带电的手段可以分为两种，抑制静电产生以及 促使电荷泄漏。物体的静电产生与泄漏这两种特性并没有一定 的关系，另外，由于由于在理论上无法控制静电产生时候的电 量多少，即静电量的不确定性，所以大部分情况之下，要抑制 静电的产生是非常困难的。有鉴于此，防止物体带电的手段一 般采用的是促使静电荷的泄漏为主。 对于防静电材料的电荷泄漏的评价方法，有电阻测定法和电荷 衰减测法定两种。电阻测定法由于实施起来比较简单，因此一 般情况下比较常用。电阻测定法在带测的材料上通电并且施加 一定的电压，使电子在电势差的作用下定向移动，以此测定该 流过材料的电流强度。在电阻测定法中，与电流的电子的移动 相反，静电的泄漏，是因为作为离子形式存在于物体内的多余 的电荷的移动，两者的现象存在着不同之处的。因此，在对于 实际现象的把握上，测量电荷泄漏状况的电荷衰减测定就变得 十分必要了。在电荷衰减测定法中，作为电荷赋予一方，电子 的注入、空气电离、摩擦带电等手法的不同，会出现不同的误 差。 2. 电荷衰减测定法的原理 电荷衰减测定法的测定原理如（图 1）所示。试验样品的静电 容量为 C，泄漏电阻为 RL。 从电源处给予样品注入，直到样 品的电荷分布达到稳定状态后，再把电源撤离。这个时候的试 验样品的电压为 V0 ，t 秒后由于泄漏掉一部分的电荷，试验 样品的电压会下降 V。 随时间的经过，可以得出与时间轴相对应的电荷衰减曲线。此 处的电压 V【伏特】和时间 t【秒】的关系，可由样品的泄漏 电阻 RL【欧姆】以及电容量 C【法】得出。 V= V0 exp{－t/（RL*C）} …… （1） 样品的电荷量随着电荷的泄漏而减少，电压 V 由开始的 V0 减 少到原来的 1/2 为止的时间，称为半衰减期。在式（1）中， 由 V= V0/2整理而来的半衰减期式子： τ ＝RL*C ln2 ………………… （2） 在这式子中，半衰减期τ 与 RL 为反比的关系，因此，只要测 定出半衰减期τ ，即可推算出带电物体上电荷移动的难易度。 3、日本 JIS 标准的电荷衰减测定方法 作为对纺织品以及编织品的带电性试验方法中，电荷衰减测定 方法的半衰减期测定被 JIS标准所采用。 （1）试验装置的构成以及运作 在 JIS标准的电荷衰减测定方法中，是采用电晕放电方式使样 品带电。 该装置是由放置样品的转盘、以电晕放电方式使样品带电的放 电电极、以及检验出试验样品电压的受电电极等所构成。此装 置的工作原理，是把任意的直流高压电以电晕放电的形式施加 在试验样品上，当样品所含的电荷量达到饱和值后，切断高压 电流的输入，试验样品表面上的电压会渐渐发生衰减，此时由 受电电极连续地检测出不同时间的电荷衰减电压，并得出电荷 衰减的曲线。在 JIS 标准中，规定采用的是示波器以及针式记 录笔，近年来随着技术的进步，大部分该类装置都改为微电脑 作为半衰减期测定的计算装置。 试验程序 样品材料的采集以及试验片的制作方法：试验片的采取没有任 何原则，只需在与样品材料不同的位置的部分随机抽取所规定 的尺寸大小即可。样品以及试验片在采集的时候请注意尽量不 要让其受到污染。 4.美国试验标准的电荷衰减测定方法 美国联邦政府在 FTMS No.101C-4046 标准中，规定了关于电子 元件用的防静电材料的评价的电荷衰减测定方法。 （1）实验装置的构成以及运作 在这个美国标准规定里面，电荷的衰减测定方法实验当中使样 品带电的方式是把电压直接施加在其上。电荷衰减测定装置的 构成如（图 5）所示。此仪器是由内置在法拉第桶内的用于固 定样品的电极、电压传感器、高压电源以及电路切换开关所构 成。其原理是把样品加紧在电极处，通过高压直流电施加于样 品使之带电。当样品的电压稳定后，把通向电极的高压直流电 切断，再把电极与接地的电路接通，使样品所带的电荷泄漏。 此时把样品的电压记录下来，从而得到电荷的衰减曲线。 （2）实验程序 样品的湿度：需要在测定所要求的温湿度状态环境中放置 24 小时。 实验室的的温湿度状态：原则上为温度23±5℃、相对湿度15％ 以下，如需要在其他的温湿度状态环境