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。

近年来对水中高压脉冲放电等离子体特性的诊断研究越来越受到重视。 测量单个放电脉冲放电等离子体的时间-空间分辨发射光谱, 有助于研究水中脉冲放电等离子体的时空演化动力学特性和规律。 在本研究中将四分幅超高速相机和单色仪结合, 构建了一种跟踪单个放电脉冲的高速时空分辨光谱仪, 开发了相应的光谱分析软件。 用波长632.8 nm的He-Ne激光器, 在1 200 g·mm-1刻线光栅条件下对光谱仪的性能进行了测试。 结果表明: 对应He-Ne氦氖激光632.8 nm谱线的像素分辨率为0.013 nm。 在曝光时间20 ns时, 单色仪狭缝宽度0.2 mm时632.8 nm谱线的仪器展宽为(0.150±0.009)nm, 仪器展宽随着狭缝宽度的增加呈现增大趋势。 曝光时间的变化不会引起仪器展宽的变化, 能够确保在调节相机曝光时间的过程中不影响光谱仪性能。 利用该高速分辨光谱仪对水中纳秒火花放电发射光谱进行了测量, 单次曝光获得了单一脉冲放电等离子体时空演化光谱。 今后进一步完善实验室的电路条件消除放电干扰, 可以对单个放电脉冲进行更细致的测量, 为研究单个放电脉冲等离子体参数的时空演化特性提供良好的技术手段。

InGaAs／InP雪崩二极管(APD)可用于探测光通讯波段的单光子。APD工作于门模盖革模式时,单个光子引起的雪崩电流信号通常淹没在电容瞬时充放电脉冲中,光电流信号提取困难。本文通过调整实验参数和APD的寄生电容,使雪崩信号与放电脉冲在时域上有效叠加,并由高速比较器将光电流信号直接甄别出来。本文设计的基于InGaAs／InP APD的单光子探测系统,运行稳定,方法简单可靠,说明这种利用APD的电容特性提取单光子信号是一种有效的方法。