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1 μs低曝光条件下真空电弧放电过程中触头表面阴极斑点的运动特性（使用高灵敏度高速摄像机NEO25捕捉）。
1、研究背景
真空电弧在高压开关设备中广泛存在，其阴极斑点形成、演化过程影响电弧开断能力和设备绝缘性能。
普通高速摄像机受限于时间分辨率，难以捕捉微秒级瞬态过程，同时放电腔内无法补光，对高速摄像机感光度亦提出苛刻要求。
某重点实验室，选用中科君达视界提供的千眼狼高灵敏度高速摄像机，捕捉阴极斑点微秒尺度瞬态行为，为分析斑点分布对电弧等离子体参数及开断能力的影响提供高时间分辨率的可视化实验数据。
2、实验简介
实验在放电真空腔内中开展，通过LC谐振电路提供1~10 kA峰值电流，通过阴极处触发火花引发电弧。高速摄像机采用智能图像触发模式，设置图像亮度占比阈值5%，当ROI区域画面中高亮区域像素占比超过5%时，即进入高速记录状态，相较于基于示波器电流/电压信号触发方式，对电弧响应更直接，触发更准确。
高速摄像机曝光时间1 μs，采集帧率10000 fps，记录不同电流峰值下光斑生成、移动与熄灭过程，记录时长50 ms，记录的序列图像以RAW格式保存，便于后续分析。
3、超高速摄像机捕捉的瞬态现象（以低电流工况为例）
I. 初始阶段：400 μs光斑首先出现在触头中心起弧点（左1）；900 μs起弧点出现稀疏斑点（右1）；1900 μs多个斑点清晰可辨，并首次形成中心环向外扩大（左2）；5700 μs中心区域开始出现第二批斑点（右2）。
图1 依次为 左1-右1-左2-右2
II.扩张阶段：阴极自身的环向磁场和电流共同作用下，斑点从中心快速向外径向运动（左3），在斑点的径向跳跃中，小环半径逐步扩展（右3），外侧区域因加热积累，不断形成新的斑点（左4），使斑点群整体向外推进，在24.4 ms时斑点环状结构半径达到峰值并持续约5 ms（右4）。
图2 依次为 左3-右3-左4-右4
III. 耗散阶段：30 ms后，高速摄像机捕捉的光斑呈现退化迹象，径向跳跃的斑点快速减少，亮度衰减（左5），44.7 ms，位于环状结构内部的阴极斑点由于电流衰减导致阴极场强不足以维持蒸发，率先熄灭（右5），1 ms后，外侧环状斑点开始在各局部区域逐个熄灭，环状结构破碎成离散斑点群（左6），3.7 ms后，斑点整体消失（右6），阴极表面恢复为黑暗背景。
图3 依次为 左5-右5-左6-右6
4、实验结论
I. 高速摄像技术完整、清晰地记录了真空电弧阴极斑点从局部点燃、径向扩张形成环状分布到中心率先熄灭、环状断裂直至完全熄灭的生命过程。
II. 千眼狼高灵敏度高速摄像机NEO25具备在1 μs低曝光、无补光条件下对高亮度光斑无拖影观测需求。
III. 高速摄像机捕捉的斑点分布与电弧开断能力密切相关，高亮度斑点区域预示绝缘缺陷，为灭弧室优化设计提供图像依据。
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