电介质的概念首先由法拉第于18世纪30年代引入,以代表一种与金属不同的、内部存在静电场的物质。在对电荷的存储以及衰减的研究过程中,各种研究方法也相继诞生,比如热刺激电流法(TSC)、热刺激电导率法(TSCo)以及热致发光法(TL)等等。一个多世纪以来,伴随着电介质相关理论的发展与成熟,电介质材料在应用方面也迅速发展了起来,成为我们日常生活中不可或缺的组成部分。过去的几十年中,空间电荷电介质无论在工业、商业、军事还是航天领域都发挥了重要的作用。最近一些年,聚合物电介质材料对电荷长时间的存储能力又引起了科研工作者们的广泛关注。利用它们这种独特的性质,聚合物电介质材料被广泛应用于各种传感器、探测器、开关器件、辐射测量仪、空气过滤器以及人工器官等其他一些功能元器件的生产与制造中。然而,尽管空间电荷电介质材料的应用十分广泛,但是其内部电荷存储的微观机理及陷阱结构仍然不很明了。为了深入研究上述问题,本文作者开发了光致放电(Photostimulated Discharge,PSD)测量系统。由于光照能够有效地释放电介质中杂质能级上的电子或空穴,那么光激发就可以作为陷阱能谱的诊断工具。PSD系统旨在研究典型聚合物电介质中空间电荷的形成机理,电极与环境诱导注入的作用;研究空间电荷、陷阱和复合中心的类型、特征以及它们的作用。从空间电荷对高聚物的分子构象、形态结构、内部陷阱的影响,以及电极/高聚物界面接触的角度研究空间电荷导电机理及对击穿和电老化的影响,研究空间电荷的分布和它们所决定的介质特性的测量及表征方法。PSD测量系统的基本原理是:用波长可变的单色光源照射聚合物电介质样品,使样品中的电荷依次受激发而脱陷形成光激电流,测量电流的量值,最终获得激发波长—电流曲线。在一定波长范围内,电流增加并会形成峰值,那么曲线的形状和位置便可以反映出材料内部陷阱能级的量值和分布。与其他方法相比,PSD法能够使深陷阱中的电荷受激发而脱陷,同时也更有利于对脱陷现象进行直接与精确的观察。本文详细介绍PSD测量系统的设计与实现过程,包括波长线性可变激发光源的实现,透镜组的设计与实现,电极与样品室的设计与制作,静电计的自动控制以及数据联合采集等部分。首先,在Visual Studio.NET 2003开发环境下,利用Visual C++.NET 2003编程语言,编制了静电计的OCX控件,实现了静电计的自动控制。然后又在相同的环境下,成功调用了单色仪与静电计的OCX控件,开发了整个测量系统的MFC控制程序,从而实现了波长随时间线性连续变化的单色激发光源以及单色仪与静电计的数据联合采集,最终完成了测量系统的自动控制。本文中亦详细介绍了透镜组、电极、样品室的设计和加工过程。在系统调试运行成功以后,本文又对系统的性能进行了测试,包括激发光源的波长输出特性以及系统的静态特性。光源的波长输出为线性,最大输出偏差不超过5nm,静态电流的幅值围绕零点做微弱变动,均值约为0。上述两项指标均完全满足测量系统的测量要求。最后完成了对样品的PSD测试。