所属栏目：新闻中心发布时间：2026-01-16浏览量:545
西安高压电器研究院股份有限公司陈家伟团队在《高压电器》(High Voltage Apparatus)发表论文《表面纳米化提升真空开关内激光诱导等离子体信号研究》，针对真空开关带电检测中激光诱导等离子体技术灵敏度不足的问题，提出基于金纳米粒子增强激光诱导等离子体的表面纳米化技术，有效降低检测限，为真空断路器真空度在线检测提供更高精度支撑。
真空断路器是电力系统核心开关设备，其内部真空度直接决定绝缘强度与电弧熄灭能力，精准检测真空度对保障电网安全至关重要。传统激光诱导击穿光谱(LIBS)技术检测限较高，难以满足126 kV及以上真空灭弧室对真空度的严苛要求，且现有增强技术多依赖复杂光学系统，不适用于封闭灭弧室环境。
陈家伟团队采用金纳米粒子增强激光诱导击穿谱(NELIBS)技术，以纯铜为靶材，系统探究低气压下不同粒径、不同延迟时间的金纳米粒子对光谱信号的增强规律。实验选用5 nm和10 nm两种粒径的金纳米粒子，在10⁻⁴至10⁻² Pa气压范围内开展测试，发现5 nm粒径金纳米粒子在100 ns延迟时间下增强效果最优，最大增强倍数达13.55倍，平均增强倍数6.77倍，将检测限从10⁻² Pa提升两个数量级至10⁻⁴ Pa。
研究表明，金纳米粒子通过局域表面等离子体共振效应，能显著提升激光在样品表面的能量密度，延长等离子体信号持续时间，同时有效抑制气压升高对等离子体辐射的负面影响，使辐射积分强度拟合精度R²提升至0.9998。该技术仅需在样品表面涂抹纳米试剂即可实现信号增强，无需复杂设备，适配真空开关灭弧室封闭环境。
此项研究揭示了金纳米粒子在低气压下的信号增强机制，为真空开关真空度在线检测提供了更精准、便捷的技术路径。后续团队将优化成本，探索替代金属纳米粒子材料，进一步拓展该技术在电力设备检测领域的应用场景。该论文发表于《高压电器》2025年第8期，相关成果获国家自然科学基金(51777154)支持。