在空气与氩气组成的混合气体的介质阻挡放电实验中, 采用发射光谱法, 首次研究了放电气隙分别为: 1, 4和2 mm三层放电气隙中的放电丝的光谱特性。 这与以往的单层放电气隙或者是双层放电气隙中的放电丝在光谱特性方面有很大的不同。 实验通过采集氮分子第二正带系（C3Πu→B3Πg)谱线, 计算出不同放电气隙中的放电丝的分子振动温度。 利用氮分子离子3914 nm谱线强度与氮分子3941 nm谱线的强度之比得到不同放电气隙中放电丝的电子平均能量。 增加氩气在混合气体中的比例, 得到分子振动温度及电子平均能量随着氩气含量增加的变化趋势。 实验结果表明: 在同一氩气含量下, 分子振动温度从小到大的顺序为: 2 mm放电气隙, 1 mm放电气隙, 4 mm放电气隙。 电子平均能量从小到大的顺序为: 4 mm放电气隙, 2 mm放电气隙, 1 mm放电气隙。 三层放电气隙中放电丝的分子振动温度及电子平均能量均随着氩气含量的增加而减小。

在空气与氩气按比例混合组成的气体放电中, 研究了由中心点和六边形晕组成的六边形晕斑图。 从照片中观察六边形晕斑图结构, 发现中心点和六边形晕的亮度有明显的差异, 说明中心点和六边形晕可能处的等离子体状态不同。 利用发射光谱法, 详细研究了该六边形晕斑图结构的中心点和六边形晕的等离子体参数随压强的变化关系。 实验根据氮分子第二正带系(C3Πu→B3Πg)谱线计算了中心点和六边形晕的分子振动温度; 通过氮分子离子(391.4 nm) 与氮分子(394.1nm)谱线强度比, 反映中心点和六边形晕的电子平均能量; 利用氩原子696.5 nm(2P2→1S5)谱线的展宽, 研究了电子密度。 实验结果表明: 六边形晕斑图主要范围是氩气含量从60%～75%、 压强从30～46　kPa。 在相同的压强条件下, 六边形晕比中心点的分子振动温度、 电子平均能量均要高。 随着压强从30　kPa逐渐升高到46　kPa, 中心点和六边形晕的分子振动温度、 电子平均能量是逐渐增大的。 在相同的压强条件下, 六边形晕比中心点的谱线展宽要大, 且随着压强的升高而增加, 表明电子密度随着压强的增大而升高。 六边形晕和中心点的等离子体的状态不同, 说明二者放电机制上的差异。 进一步采用高速照相机对斑图的电流脉冲进行分脉冲瞬时拍摄, 发现中心点是由先放电的体放电形成, 而六边形晕是由放电晚于体放电的沿面放电形成。

在空气与氩气组成的混合气体放电中, 首次研究了由中心点和外层晕组成的单丝。 从照片中观察单丝结构, 发现混合气体中氩气所占的比例越重, 单丝的直径随之越小, 同时中心点和外层晕的亮度有明显的差异, 说明中心点和外层晕可能处于不同的等离子体状态。 实验对单丝结构进行了光学时空分辨测量, 研究了中心点和外层晕两层结构的微观特性。 利用发射光谱法, 详细地研究了该单丝结构的中心点和外层晕的等离子体参数随氩气含量的变化关系。 实验根据氮分子第二正带系(C3Πu→B3Πg)谱线计算了中心点和外层晕的分子振动温度; 通过氮分子离子N+2(391.4 nm) 第一负带系谱线与氮分子N2(394.1nm)谱线强度比, 反映中心点和外层晕的电子平均能量随氩气含量的变化关系; 利用氩原子763.2 nm(2P6→1S5)和772.077 nm(2P2→1S3)两条谱线的相对强度比法, 估算了中心点和外层晕的电子激发温度。 结果表明: 中心点的光信号对应着第一个电流脉冲, 且其光信号较弱; 而外层晕的光信号同时对应着第一个和第二个电流脉冲, 且其光信号较强。 在相同的氩气含量条件下, 外层晕比中心点的分子振动温度、 电子平均能量以及电子激发温度均要高。 随着氩气含量从30%逐渐增大到50%, 中心点和外层晕的分子振动温度是逐渐减小的, 而电子平均能量和电子激发温度均是逐渐增大的。

利用水电极介质阻挡放电装置, 在不同氩气含量的气体放电中, 首次观察到了白眼六边形斑图, 此斑图的白眼晶胞都是由点、环和晕三层结构组成的, 且其放电稳定性和持续性极好。从照片中可以观察到这三种结构有明显的亮度差异, 说明白眼晶胞中点、环和晕可能处于不同的等离子体状态, 同时在不同氩气含量下, 白眼晶胞的颜色和亮度都有明显的差异, 说明白眼晶胞的等离子体状态也有所不同。由于此次研究的白眼六边形斑图是在较低的电压下得到的, 使得水电极的温度没有升高且放电现象没有发生变化, 因此在实验过程中长时间的放电没有影响该斑图的等离子体状态。为此, 本小组采用发射光谱法, 研究了此斑图的白眼晶胞中的点、环和晕的两种等离子体参数: 分子振动温度和电子密度随氩气含量的变化关系。利用氮分子第二正带系(C3Πu→B3Πg)的发射谱线, 计算了白眼晶胞中的点、环和晕的分子振动温度;实验采集了Ar Ⅰ(2P2→1S5)的发射谱线, 通过白眼晶胞中的点、环和晕的谱线展宽随氩气含量的变化, 来反映白眼晶胞的三层结构的电子密度的变化。实验发现: 在同一氩气含量条件下, 白眼晶胞中点、环和晕的分子振动温度从大到小为: 晕、环、点, 而电子密度从大到小为: 点、环、晕;随着氩气含量从70%增大到90%, 点的分子振动温度及电子密度均增加;环的分子振动温度基本保持不变, 而其电子密度减小;晕的分子振动温度及电子密度均减小。实验结果说明白眼晶胞中的点、环和晕的等离子体状态不同。本工作结果, 对于研究介质阻挡放电中具有多层结构的自组织斑图有重要意义。

利用水电极介质阻挡放电装置, 在氩气和空气的混合气体中, 首次观察到了由点和线组成的八边形结构。 采用发射光谱法, 研究了八边形结构中的点和线的等离子体温度随压强的变化关系。 利用氮分子第二正带系(C3Πu→B3Π几g)的发射谱线, 计算了点和线的分子振动温度; 通过氮分子离子391.4 nm和氮分子394.1 nm两条发射谱线的相对强度比, 研究了点和线的电子平均能量大小变化; 利用氩原子763.26 nm(2P6→1S5)和772.13 nm(2P2→1S3)两条谱线强度比法, 得到了点和线的电子激发温度。 实验发现: 在同一压强条件下, 线比点的分子振动温度、 电子平均能量以及电子激发温度均高; 随着气体压强从40 kPa增大到60 kPa, 点和线的分子振动温度、 电子平均能量以及电子激发温度均减小。