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本研究は空間分解能が10μmに達する高分解電荷密度分布測定システムを構築し、帯電・放電現象の高分解計測を行い、絶縁物の帯電機構および沿面放電進展機構を解明することを目的とする。研究内容を大別すると、(1)沿面放電の微細機構測定用センサの開発、同センサによる測定、機構解析(2)電荷密度分布測定対象の拡張、(3)GISモデルスペーサ表面帯電測定システムの開発、測定、機構解析、となる。本年度は(1)と(3)を中心にとりくんだ。
(1)で開発する定用システムは、誘導型の表面電位計(測定プローブ)を沿面放電を進展させる絶縁物の裏側に埋め込む形をとる。測定プローブの出力は、最終的にはc-MOSにより直読することを計画している。c-MOS直読回路は来年度に開発を行い、本年度は主に測定プローブ部の開発を行った。具体的には、直径1μmの測定プローブを沿面ギャップ(100μm)間に直線状に複数個配置し、その出力をオシロスコープで読み取るプロトタイプシステムの試作を行った。現在、試作したセンサにより沿面放電現象を測定を行い、センサの評価を行っている。また、c-MOS直読部の設計も平行して行った。プロトタイプシステムの評価結果を考慮して、次年度にc-MOS直読タイプの測定システムを開発する予定である。
(3)に関しては、SF6ガス中のGISモデルスペーサの直流電界下における帯電測定を行った。分解能に関する検討を通じて、電界計算に基づく逆計算処理を行って分解能は最高で1mmのであることが判明したため、測定には従来型の帯電測定プローブを利用した。測定点数は従来の2倍以上の7000点に及ぶが、電界計算に基づく関係式を導出し電荷密度の逆算を行うことに成功した。
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