由于大气压均匀放电等离子体在工业领域具有广泛的应用前景, 为了获得大尺寸的大气压均匀等离子体, 采用氩气作为工作气体, 在大气压空气环境中利用同轴介质阻挡放电点燃了针-板电极间的大气隙（气隙宽度达到5 cm）直流均匀放电。 研究发现, 同轴介质阻挡放电能够有效降低针-板电极间的击穿电压。 该均匀放电由等离子体柱、 等离子体羽、 阴极暗区和阴极辉区组成。 其中等离子体柱和阴极辉区都是连续放电。 而等离子体羽不同位置的放电是不同时的。 事实上, 等离子体羽放电是由从阴极向着等离子体柱移动的发光光层（即等离子体子弹）叠加而成。 利用电学方法测量了放电的伏安特性曲线, 发现其与低气压正常辉光放电类似, 均具有负斜率。 采集了放电的发射光谱, 发现存在N2第二正带系、 氩原子和氧原子谱线。 通过Boltzmann plot方法对放电等离子体电子激发温度进行了空间分辨测量, 发现等离子体柱的电子激发温度比等离子体羽的电子激发温度低。 通过分析放电机制, 对以上现象进行了定性解释。 这些研究结果对大气压均匀放电等离子体源的研制和工业应用具有重要意义。

在针-针电极结构的放电装置中以环境空气作为工作气体, 大气压下产生了刷形等离子体羽。 尽管使用的是直流电源, 但放电发光呈现出脉冲性质, 发光脉冲频率几乎不受气体流速的影响, 但与电源输出功率成正相关关系。 等离子体羽的长度与气体流速或者电源功率成正相关关系。 通道出口附近, 7774 nm的氧原子谱线强度分布是非对称的, 阴极附近处的谱线强度高于阳极附近处的谱线强度。 远离通道出口位置, 谱线强度逐渐趋于轴对称分布。 电学特性和10 μs曝光高速影像结果表明, 空气等离子体羽实际上是由拱形放电丝在远离通道出口的运动过程中叠加而成, 同时放电从弧光放电丝向均匀辉光放电转化。

通过设计新型的交流电压激励的氩气等离子体射流, 在棒电极的上游与下游区域均产生了大气压非平衡态等离子体羽。 该射流与平行场射流和交叉场射流不同, 它的电场与气流方向的夹角可以在一定范围内变化。 结果表明, 随着外加电压或夹角的增加, 上游羽的长度增加而下游羽的长度减小。 利用光学和电学的方法, 研究发现随着外加电压的增加, 上下游放电脉冲的个数均增加。 利用放电的光学发射谱, 发现上游羽有Ar和OH的谱线, 而下游羽除了Ar和OH的谱线外, 还可以观察到N2的谱线。 并且下游羽的谱线强度比上游羽的略高。 基于碰撞辐射模型, 通过谱线强度比的方法研究了上下游羽的电子密度和电子激发温度。 结果表明上下游羽的电子密度随着外加电压的增加而增加。 上下游羽的电子激发温度也随着外加电压的增加而增加。 并且, 在同一外加电压时下游羽的电子密度和电子激发温度均比上游羽的高。 此外, 利用OH发射光谱研究了上下游羽的气体温度, 发现下游羽的气体温度也比上游羽的略高。

利用正高压驱动空心针-板喷枪装置, 通入工作气体氩气, 在大气压空气中产生了均匀稳定的喇叭状等离子体羽。 电学和光学测量结果表明, 放电虽然是在直流电源驱动下工作, 但放电为周期性的脉冲。 通过对等离子体羽发光信号进行空间分辨测量, 研究了脉冲的形成机理, 发现除针尖附近的电晕放电外, 等离子体羽是以正流光(等离子体子弹)从针尖向着接地电极方向传播的。 采用光谱学方法, 对电子激发温度随电压的变化及其空间分布进行了测量。 结果表明, 电子激发温度(约为3 eV)随电压的增大而升高, 在一定电压下, 电子激发温度沿气流方向也在升高。

等离子体喷枪是一种重要的等离子体源, 已成为近几年低温等离子体研究的一个重要课题。 本文利用钨针-钨丝网电极制作了直流喷枪装置, 在大气压空气中产生了稳定的等离子体羽, 并采用发射光谱的方法, 对等离子体羽的等离子体参数进行了研究。 在钨针电极与钨丝网电极之间放出耀眼的白光, 钨丝网电极出口的气流下游有火苗形状的等离子体羽喷出。 在电压保持不变的条件下(13.5 kV), 等离子体羽长度随气体流量增加而增大; 在气体流量保持不变的条件下(10 L·min-1), 羽长度随外加电压的增大而增大。 在气体流量一定的条件下, 放电电压和放电电流呈反比例关系, 即电压随着电流的增大而减小, 说明放电属于辉光放电。 采集了该喷枪在300～800 nm范围内的放电发射光谱, 通过玻尔兹曼方法对放电等离子体电子激发温度进行了测量。 结果表明, 电子的激发温度随外加电压的增大而降低, 随着工作气体流量的减小而升高。 利用放电的基本理论对上述现象做了解释。 这些研究结果对大气压均匀放电等离子体源的研制和工业应用具有重要意义。

利用针-板喷枪装置，在直流电压激励下产生了大气压非平衡态低温等离子体羽。采用光学方法，研究发现等离子体羽的放电模式为脉冲放电。通过比较放电的总发光信号、337.1 nm 谱线的发光信号与电流信号，发现电流信号脉冲宽度最大，337.1 nm 谱线的信号脉冲宽度最小。通过对发光信号频率随电压的变化关系进行研究，发现放电脉冲频率随电压的增大而增大。利用光谱仪测量了337.1 nm 的谱线强度，发现它随气流增大减小，随电压增大表现为先增大后减小。利用气体放电理论，对以上物理现象进行了定性解释。这些研究结果对于大气压非平衡态低温等离子体羽的产生和应用都具有重要意义。

利用光谱学方法, 对针-水电极和针-板电极直流辉光放电特性进行了比较研究。 结果发现两种装置产生的放电都有明显的分区现象, 从阴极到阳极分别为负辉区、 阴极暗区、 正柱区和阳极辉区。 针-板电极放电中可以清晰地观测到阳极暗区, 而针-水电极放电阳极暗区不明显。 对比两种放电的伏安特性曲线, 发现放电电压均随电流增大而减小, 但相同电流下针-水电极间的电压大于针-板电极间的电压。 由于伏安特性具有负斜率, 且放电电流密度介于10-5～10-4 A·cm-2, 说明两种装置中的放电均处于正常辉光放电阶段。 在正常辉光放电的范围内比较两种放电的发射光谱, 发现发射光谱中都包含N2的第二正带系（含波长为337.1 nm的谱线）和N+2的第一负带系(含波长为391.4 nm的谱线), 但相对强度不同。 利用光谱学方法对放电发射谱的谱线强度比I391.4／I337.1和振动温度进行了空间分辨测量, 发现相同位置处针-水电极放电的谱线强度比要比针-板电极放电的大, 并且相同位置处针-水电极放电的振动温度高。

利用同轴介质阻挡放电喷枪, 通过氩气的流动在大气压空气中产生了均匀的等离子体羽。 等离子体羽沿气流方向较为均匀, 但在喷嘴处为白色且亮度较高, 远离喷嘴处为蓝色, 亮度较低。 研究了等离子体羽长度与外加电压幅值、 驱动频率和气体流速的关系, 气流小于4 L·min-1时等离子羽的长度随气流的增大而增大, 而当气流大于4 L·min-1时长度随气流的增大而减小。 当气流保持恒定时, 等离子体羽的长度随外加电压幅值或驱动频率的增大而增大。 结合气体放电理论以及分析湍流和平流对放电的影响, 对等离子体羽长度随实验参数的变化进行了定性解释。 光学方法研究发现在外加电压正半周期等离子羽有一个发光脉冲, 而负半周期没有发光信号。 同轴介质阻挡放电正半周期有两个发光脉冲, 负半周期有一个发光脉冲。 通过对该N2现象的分析, 为等离子体羽的产生机制提供了一种可能的解释。 采集了同轴介质阻挡放电和等离子体羽的发射光谱, 研究发现除等离子体羽存在明显的OH和N2的发射谱线外, 其发射光谱没有明显差别。 利用光学发射谱N+2第一负带系, 对等离子体羽转动温度进行了测量, 发现转动温度沿远离喷嘴的方向逐渐降低, 且转动温度随电压幅值的增大而增大。

采用单针电极放电装置在氩气中产生了稳定的均匀等离子体。利用光学方法对单针放电特性进行了研究，结果表明单针放电等离子体的长度随外加电压峰值、气压的增大而增大，随空气含量的增大而减小。利用光电倍增管对单针电极放电等离子体羽的发光信号进行了空间分辨测量，发现靠近单针电极的羽头和等离子体羽其余部分放电行为不同。其中羽头源于针尖附近的电晕放电，它仅在外加电压负半周期的发光较强，正半周期发光几乎探测不到。而等离子体羽其余部分的放电在外加电压正、负半周期均存在，且正半周期强于负半周期。研究表明，外加电压正半周期的等离子体羽是源于发光光层（等离子体子弹）的传播，而负半周期等离子体羽的不同位置几乎同时放电。

利用三电极介质阻挡放电装置, 在大气压空气中产生了较大体积的等离子体羽。 采用光学方法对该等离子体羽的特性进行了研究。 发现随着外加电压峰值增加, 每个外加电压周期的放电脉冲个数增加。 通过采集等离子体羽的发射光谱, 空间分辨地研究了放电等离子体羽的振动温度。 结果表明等离子体羽的振动温度随着外加电压峰值的增加而减小; 随着远离喷嘴的距离的增加, 等离子体振动温度先增加后减小, 当距离喷嘴5.4 mm时振动温度达到最高值。 对上述现象进行了定性分析。 研究结果对大气压空气等离子体羽在杀菌消毒等领域的应用具有重要意义。