高功率微波（HPM）技术实用化进程需要强流二极管硬管化技术。陶瓷真空界面是强流二极管的关键部件之一，沿面闪络严重制约着陶瓷真空界面在高功率微波领域的进一步应用。为此，本论文通过理论分析、仿真模拟和实验验证等手段，针对强流二极管陶瓷真空界面沿面闪络，建立了闪络发展动态仿真模型，仿真研究了闪络影响因素；建立了闪络等离子体综合诊断平台，获得了陶瓷沿面闪络等离子体发展规律及特征参数；提出了基于表面构造的陶瓷沿面闪络抑制方法，开展了实验验证与绝缘可靠性分析。论文研究为陶瓷二极管的重频、长脉冲运行奠定了基础。主要研究内容包括以下几个方面：
　　1、陶瓷真空界面沿面闪络过程的动态模拟。依据真空沿面闪络机理及其影响因素，利用VSim粒子仿真软件建立了陶瓷真空界面沿面闪络动态仿真模型，分析了二次电子发射系数、二次电子倍增与碰撞电离等过程，给出了初始模型的仿真结果。进一步研究了表面二次电子发射系数、表面解吸附气体、表面积聚电荷等因素对陶瓷沿面闪络的影响。结合工程设计，提出了采用减小表面二次电子发射系数与表面刻槽提高陶瓷耐压水平，从而抑制闪络的方法。
　　2、长脉冲强流二极管陶瓷真空界面闪络等离子体综合诊断。建立了百纳秒、大尺寸盘状陶瓷真空界面沿面闪络等离子体特性综合诊断平台，通过阴极三结合点发射体诱导闪络，采用高速相机（HSFC）获取了陶瓷真空界面闪络等离子体发光图像。闪络等离子体发光可分为放电通道形成、分支通道放电和闪络结束三个阶段；分支放电通道来自于陶瓷表面缺陷处积聚电荷的迅速释放，主要出现在主放电通道末端阳极附近；计算得到闪络等离子体传播速度约为150cm/μs，其径向速度分量呈现闪络放电通道形成阶段速度逐渐减小、分支通道放电阶段基本不变和结束阶段逐渐增大的变化规律，角向速度分量整体较小，仅在分支通道放电阶段有一定程度上升；获得了闪络等离子体光谱特性，证实了强流条件下陶瓷材料与表面解吸附气体均参与陶瓷沿面闪络过程，计算得到闪络等离子体平均温度为4.57eV；闪络等离子体温度与表面吸附气体脱附激活能相当，相比低电压条件下沿面闪络，此时表面吸附气体热脱附更为强烈；强流条件下闪络等离子传播速度约为低电压条件下的2～5倍，会产生更大的瞬时损耗电流，且高等离子体温度会增大碰撞解吸附横截面积，二者共同作用下会产生更为强烈的电子碰撞解吸附。
　　3、基于表面构造的陶瓷沿面闪络抑制方法及其绝缘可靠性研究。在沿面闪络机理研究基础上，从降低表面二次电子发射系数角度出发，提出表面涂层处理改善陶瓷耐压性能。分别研制了高温（约1200℃）和低温（约800℃）Cr2O3涂层陶瓷真空界面；采用能谱分析（EDS）与X射线衍射分析（XRD）获得了不同涂层处理后陶瓷表面元素组成与晶相结构，高温涂层处理后陶瓷表面所含杂质元素种类更少，表面更为纯净；扫描电镜（SEM）与激光共聚焦显微镜（LSCM）结果显示表面涂层处理后陶瓷表面均匀性提高，且高温涂层效果更好，表面高温与低温涂层处理后，陶瓷真空界面表面粗糙度由0.87μm分别降低至0.32μm和0.49μm；涂层处理后二次电子系数降为初始二次电子发射系数的一半左右，最大二次电子发射系数由3.5分别降低至1.5和1.7。从抑制二次电子倍增过程的角度，在仿真基础上研制了表面均匀波纹和中间区域波纹振幅高、阴阳极区域波纹振幅低的表面非均匀波纹两种典型表面波纹结构。
　　在重频长脉冲平台开展了不同表面处理的陶瓷真空耐压测试，结果显示：表面涂层处理可提高单脉冲下陶瓷闪络电压，高温涂层处理效果更好，可将闪络电压提升12.4%，闪络场强提升到36.4kV/cm，其绝缘可靠度达到90%；表面均匀波纹与非均匀波纹可分别将闪络电压提升6%与14.4%、闪络场强提升到34.5kV/cm与37.1kV/cm；重复频率脉冲下，高温Cr2O3涂层处理与表面非均匀波纹表面处理可有效提高陶瓷真空界面闪络电压及其稳定性，最大闪络场强提升幅度分别达到23.8%和25.4%，且在高重复频率时提升效果非常稳定；表面均匀波纹和低温Cr2O3涂层抑制重频下陶瓷界面闪络效果有限。在此基础上提出了不同表面处理后陶瓷真空界面绝缘可靠性评估的基本方法。