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家用电器电气安全与负离子应用研究

摘要：随着经济水平的不断提高，家用电器监测以设备运行原理为核心进行

系统化监测，主要目的是保证家用电器运行的安全稳定性。作为一项极具专业性

的工作，其检测质量直接关系到家用电器设备的安全和人身安全。但是随着家用

电器结构的日益复杂，机电设备故障率相对较高，带来的危害性也较大，单凭肉

眼难以捕捉，导致此项检测工作难度升高。为有效提高家用电器检测质量，深入

分析家用电器检测的热点问题与相应解决策略是十分必要的。

关键词：家用电器；电气安全；负离子；应用研究

引言

负离子是一种由带负电的中性粒子组成的粒子，与光波相互作用时，在强激

光照射下会激发负离子。当带电粒子被入射到负离子束源时，它们和电子碰撞后

产生一些低能电子，这些低能电子在经过聚焦透镜的聚焦作用下会聚焦于光波场，

这一过程称为负离子的光电子过程。光电子速度成像技术是研究负离子的几何结

构、能级结构、超快动力学等强有力的探测方法之一，主要应用于超快动力学领

域，可以用于研究超快动力学过程、材料的超快动力学过程、材料在飞秒激光照

射下的超快动力学过程等。

1负离子光电子成像系统设计

1.1负离子光电子成像系统框架

首先建立一种新型的负离子光电子成像装置。首先，利用电子能量、气压、

极板电压等参数，实现高效率的负离子；其次，利用离子体透镜对分散的负离子

进行偏折，并将其集中于光作用区，从而提升负离子束流密度；再次，利用脉冲

阀、脉冲引导场、脉冲以及脉冲之间的时序控制，实现负离子和正负离子的纵向

相互作用。负离子光电子成像系统可以通过荧光屏显示和微通道板探测器探测光

解吸附产物，最后获取高分辨率光电子成像。

1.2激光和光路系统

负离子光电子成像系统采用单光子探测器（Single-PhotonDevice，SPD）

对其进行检测，由于光子能量较低，一般情况下SPD不能探测到光信号。在负离

子光电子成像中，负离子的能量较高，和激光相互作用时会产生较强的辐射，需

要选择合适的激光以保证负离子光电子成像系统的成像质量选用单频CO2激光器，

能达到5eV以上的单光子能量。CO2激光器具有响应快、体积小、功耗低等优点，

是目前激光诱导荧光技术中能量相对较高的激光器。使用内容整合商（Master

ContentProvider，MCP）进行光解吸附实验，因为离子光学透镜能有效提高光

子能量，且和激光方向垂直，所以选择离子光学透镜作为负离子光电子成像系统

的探测器。

1.3负离子引出系统

负离子引出系统主要由负离子光学透镜、脉冲引出场、40mm的荧光屏构成。

负离子光学透镜主要由激光头、透镜、光学系统3部分组成。其中，透镜采用反

射式透镜，当激光从入射到反射时，光束通过透镜形成聚焦光斑。另外，在负离

子光学透镜中加入了一个反电子束。在激光束射出后，负离子在电场的作用下沿

逆时针方向旋转运动。为了使负离子聚焦到光斑中心，将负离子光学透镜安装在

负离子束的中心位置。

1.4激光作用区和检测系统

激光作用区，激光被引导至负离子的内部并与其垂直，通过调节脉冲引出场

和脉冲时间间隔，可使激光在不同的时间内到达负离子内部并发生相互作用，从

而提高负离子的密度。负离子在穿过激光作用区时会产生光解效应，因此通过光

解产物的收集可以研究激光对负离子光解过程的影响。光解气相产物具有明显的

时间依赖特性，由于负离子具有较高的电子亲和能，在一定程度上抑制了负离子

对激光脉冲产生的光解反应。

2负离子对电气部件的影响

2.1火花放电击穿的原理

当加在正负极间的电压逐渐增加时，电子雪崩也在增加，当电压刚超过某一

临界数值时电子雪崩会过渡到流光，使电极间发生火花放电。当作用在两个电极

间的电压超过最小击穿电压时，流光横越电极间隙形成电离通道，相当于连接了

两个电极，形成导电通道，于是就产生火花击穿。更进一步，由于元器件本身的

引脚比较尖锐，容易形成电荷积聚，因此容易产生尖端放电，进而形成回路放电，

进而造成半导体耐压失效损坏。

2.2空调器中负离子发生器的安装与空气流动通路

家用空调使用的负离子发生器，一般安装于出风口附近，随着风扇的运行将

产生的负离子传递到室内空气中，然而当发生的负离子远远大于空气流动带走的

浓度或空气流通减弱时，通过回风路径，其会在空调器表面、各金属尖端附近积

聚，从而影响电气部品安全。

3家用电器安