Review of charge deposition characteristics and trap parameters of dielectric in space electron radiation environment

空间电子辐射环境中绝缘介质充放电特性与介质表面电荷交换过程或内部电荷迁移过程密切相关. 介质表面/内部电荷运动很大程度上取决于材料的微观特性, 空间电荷与陷阱是反映绝缘介质微观特性的重要参数. 本文综述了电子辐射环境中绝缘介质内部空间电荷和陷阱的形成、作用机理、测量方法、存在的问题及国内外研究现状. 首先, 简要介绍了入射电子与介质材料的相互作用机理及沉积电荷的形成; 分析了电子束辐射下介质内部电荷迁移模型, 辐射诱导电导模型(RIC模型)和电子-空穴对的产生/复合模型(GR模型)的优缺点; 对比分析了经典电声脉冲法(PEA)以及适用于电子束辐射下空间电荷测量的"短路PEA"和"开路PEA", 并总结了电子辐射下PEA装置设计中存在的主要技术难点; 其次, 简要介绍了电子束辐射下陷阱的形成及作用机理, 分析了聚合物介质陷阱参数的提取方法, 如热刺激电流法、表面电位衰减法(电晕注入方式或电子辐射方式)、空间电荷衰减法, 指出在同一真空环境中完成电子注入和表面电位测量的方法较适合空间介质材料陷阱参数的表征, 并以聚酰亚胺为例, 进行了陷阱参数提取; 最后, 从理论模型、参数表征和测量技术等方面, 展望了空间绝缘介质亟需解决的科学问题.