在氩气柱垂直撞击介质的系统中, 随峰值电压的增加, 在介质靶上依次产生弥散点、单环和同心三环沿面放电斑图。在这些斑图的演变过程中, 每一个电压周期内, 正放电数增加, 负放电数保持一个。利用高速摄像研究斑图的形成机制, 结果表明, 每种斑图正负放电都是流光机制,正负沿面放电在时间上叠加形成各种斑图; 在每一个电压周期内, 第一个正流光形成斑图的中心点, 最后一个正流光形成斑图的弥散背景, 其他正流光形成斑图的环; 每种斑图对应的负流光总是弥散的。通过分析外加电场、残余电荷和空气扩散的影响, 定性地讨论了正流光的传播特性。

为了提高表面放电光泵浦源的寿命, 以Al2O3陶瓷作为放电基板, 研制了分段表面放电光泵浦源。基于放电电压和电流波形, 详细研究了泵浦源的放电周期, 放电通道电阻, 能量沉积效率和等离子体功率密度。发现泵浦源的放电周期、放电通道电阻和能量沉积效率均随放电间隙长度和混合气体气压的增大而变大, 随充电电压的增加而减小; 而等离子体功率密度主要取决于充电电压和放电间隙长度, 基本不随混合气体气压的改变而变化。在充电电压为268 kV, 气压为100 kPa, 放电间隙长8 cm的条件下, 泵浦源的能量沉积效率约为82％, 等离子体功率密度达到了936 MW/cm。实验研究表明: Al2O3陶瓷表面放电光泵浦源具有良好的放电特性, 较同等条件下聚四氟乙烯表面放电光泵浦源的等离子体功率密度更高, 可产生更强的真空紫外辐射, 辐射亮度温度大于23 kK。Al2O3陶瓷表面放电光泵浦源适用于光泵浦XeF2气体形成大功率XeF(C-A)蓝绿激光。

在介质阻挡放电系统中首次发现了白眼超点阵同心圆环发光斑图。采用光电倍增管和高速照相机等仪器对该斑图的时空动力学进行研究，结果显示该斑图由奇数圈的点阵圆环和偶数圈的白眼圆环嵌套而成。将奇数圈的点阵记作O(Odd number,O)，偶数圈的白眼中心点记作E(Even number,E)，白眼晕记作H(Halo,H)。O在电压上升沿的第一个脉冲全部放电且在电压下降沿部分放电，H在电压上升沿的包络处放电，E在电压下降沿放电。用两个光电倍增管对O和E的时间相关性进行研究，实验结果表明O与E在电压下降沿的放电顺序随机。用高速录像机拍摄的瞬时照片表明该斑图的每个体放电都伴随着沿面放电。H在奇数圈的随机放电导致了部分O在电压下降沿的放电，沿面放电对壁电荷的重排作用导致了O与E放电顺序的随机性。

为研究一种可用于雷达领域的新型冷却技术, 本文研究了高电压下共面薄膜电极之间的DC表面放电现象。设计制作了一系列具有不同参数且带有一个阳极针尖以及两个对称布置阴极的样机, 通过改变基底表面粗糙度以及不同的结构参数(如凹槽深度、凹槽宽度以及阴极长度等)进行实验测试。结果表明: 主要受到基底表面离子迁移率的影响, 凹槽深度对于共面薄膜平面电极的表面放电现象影响最大; 表面放电的电流稳定性随着深度的增加而增加; 而放电起始电压则随着深度的增加而减小; 离子与平面基底之间的流体阻力影响相对较小。共面薄膜电极表面放电的研究对于推动电冷却技术在雷达技术领域的应用具有重要意义。

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, 首次观察到了超四边斑图沿面放电, 它是由中心点和暗点组成的。 通过观察普通相机的斑图照片, 可以发现中心点位于周围四个暗点的中心处。 利用高速录像机对斑图进行短曝光拍摄, 观察发现中心点对应体放电, 暗点对应沿面放电, 暗点由这些沿面放电形成。 中心点和暗点的亮度有所不同, 这说明中心点和暗点的等离子体状态可能不同。 采用发射光谱法, 研究了超四边斑图沿面放电的的中心点和暗点的等离子体参量随氩气含量的变化趋势。 利用氮分子第二正带系(C3Πu→B3Πg)发射谱线, 计算得出了中心点和暗点的分子振动温度; 然后通过氩原子696.57　nm (2P2→1S5)谱线的展宽, 研究了中心点和暗点的电子密度。 实验结果表明: 在相同氩气含量下, 暗点的分子振动温度和电子密度均高于中心点的相应等离子体参量; 在其他实验条件不变的情况下, 随着氩气含量从90%增大到99.9%, 中心点和暗点的分子振动温度和电子密度均逐渐增大。 结果表明中心点和暗点的等离子状态不同, 说明二者的放电机制可能不同。

基于Al2O3陶瓷、BN陶瓷和聚四氟乙烯三种基底建立了分段表面放电光泵浦源,对比研究了这三种表面放电光泵浦源的电学特性、辐射特性和烧蚀特性.利用放电波形计算了表面放电光泵浦源的等效电感、等效电阻和沉积效率,应用光谱法比较了它们的紫外辐射强度,并采用平均线烧蚀率评估了三种泵浦源的耐烧蚀性能.通过比较研究发现,在充电电压为13.5~26.8 kV、间隙长度为8 cm、放电室内混合气体气压为100 kPa条件下,三种泵浦源中 Al2O3陶瓷表面放电光泵浦源的沉积效率最高,大于82%;辐射光谱具有紫外增强效应,紫外辐射最强;平均线烧蚀率最小(小于0.15 μm/shot),耐烧蚀性能最好.研究结果表明采用Al2O3陶瓷表面放电光泵浦源作为大功率重频XeF蓝绿激光器的泵浦源,可提高XeF蓝绿激光器的寿命.

采用压力传感器,分析XeF(C→A)激光器高电压表面放电光泵浦方式不同位置、不同放电电压条件下冲击波特性.研究结果表明,表面放电等离子体膨胀产生的冲击波持续时间为ms量级,在冲击波过后伴随有相对较弱的压力波.随着充电电压增加,放电过程释放能量增多,冲击波峰值压强也变大,最大压强可达1 MPa,同时冲击波峰值延后,冲击波持续时间变长.

在放电间隙较大(d=3.8 mm)的介质阻挡放电(DBD)中, 通过减小放电区域(S=1 cm×1 cm), 首次观察到了单个新型放电丝。与其他实验小组所观察到的单个放电丝相比, 该单个新型放电丝由体放电(VD)和沿面放电(SD)二部分构成, 其放电稳定性和持续性极好。利用高速照相机和光谱仪, 研究了单个新型放电丝在外加电压半周期单次放电中的放电特征和单个新型放电丝侧面放电柱不同位置的等离子体状态。在高速照相机不同曝光时间条件下拍摄得到了单个新型放电丝端面和侧面放电的瞬时照片, 并对其外加电压半周期单次放电的放电特征与辉光放电进行了对比。利用发射光谱法, 采集了单个新型放电丝侧面放电柱不同位置的氩原子763.26 nm(2P6→1S5)和772.13 nm(2P2→1S3)发射谱线, 并通过两条谱线强度比法, 估算出了相应的电子激发温度。实验结果得出: 单个新型放电丝由体放电和沿面放电构成, 且沿面放电在体放电四周呈枝状扩散;单个新型放电丝在外加电压半周期单次放电中与辉光放电特征相似, 且在阴极呈现出漏斗状放电;氩原子谱线强度及其相应的电子激发温度从极板两端到中间均呈减小的变化趋势, 表明单个新型放电丝侧面放电柱不同位置的等离子体状态不同。

在放电间隙较大的介质阻挡放电中， 利用高速照相机， 同时观察到了体放电（VD）和沿面放电(SD)。 采用光谱法， 研究了VD和SD的光谱线形随放电参数的变化。 在氩气介质阻挡放电中， 测量了VD和SD的Ar Ⅰ（2P2→1S5）谱线展宽和频移随气压及放电间隙的变化。 结果发现： SD的展宽和频移均比VD的大， 说明SD的电子密度高于VD的电子密度； 随着压强从40 kPa增大到60 kPa， VD和SD的谱线展宽及频移均增加， 表明它们的电子密度均随压强的增大而升高； 随着d值从3.8 mm增大到4.4 mm， VD和SD的谱线展宽也增加， 反映它们的电子密度均随d值的增大而增加。

设计了水电极放电装置, 在空气/氩气混合气体中实现了大面积沿面放电。 采用发射光谱法, 对分子振动温度、 电子平均能量和电子激发温度等随气压的变化进行了研究。 根据氮分子第二正带系(C3Πu→B3Πg)的发射谱线计算出氮分子的振动温度; 使用Ar 763.51 nm(2P6→1S5)和772.42 nm(2P2→1S3)的两条发射谱线的强度比得到电子激发温度; 通过氮分子离子391.4 nm和氮分子337.1 nm两条发射谱线的相对强度之比得出了电子的平均能量的变化。 实验研究了发射光谱随气压的变化, 发现其强度随着气压的增加而增强, 且其整个轮廓和谱线强度之比也发生变化。 随着气压从0.75×105Pa升高到1×105Pa, 分子振动温度、 电子激发温度和电子能量均呈下降趋势。