大气压辉光放电的产生摆脱了真空装置的束缚, 且其中富含活性粒子, 因此大气压辉光放电在材料表面改性, 生物医学, 污染物处理等方面都具有良好的应用前景。 在其应用研究中, 含氧活性粒子如OH自由基和O原子等具有重要作用, 但目前关于氧原子浓度随工作气体中氧气含量的变化尚不清楚。 利用直流电压激励针-网放电装置, 以氩氧混合气体作为工作气体, 在去离子水中产生了弥散的大气压等离子体。 放电照片显示放电中包含明显的阳极辉区、 负辉区以及位于它们之间的正柱区, 这些特征区域的存在表明放电处于辉光放电机制。 光电测量结果表明, 气隙电压和发光信号随时间均是恒定的, 即放电是时间连续的无脉冲形式。 其中, 气隙电压随放电电流的增大先减小而后维持不变, 即放电的伏安特性曲线在小电流时具有负斜率, 在大电流时处于稳压阶段, 因此该水下放电在小电流时为亚辉光放电机制, 在大电流时为正常辉光放电机制。 通过采集250~900 nm范围内的放电发射光谱, 发现谱线主要集中在680~900 nm范围内, 这部分光谱由Ar Ⅰ和O Ⅰ(777.4和844.0 nm)组成。 此外, 还在波长308 nm处观测到微弱的OH谱线。 光谱测量结果发现, Ar Ⅰ(如750.4和763.5 nm)的谱线强度随工作气体中氧气含量的增加而单调地减小。 与之不同的是O Ⅰ的谱线强度随工作气体中氧气含量的增加先增大, 在氧气含量为1.5%时达到其最大值, 之后随氧气含量的增加而减小。 为了分析O Ⅰ的谱线强度随工作气体中氧气含量的变化关系, 通过光线化强度法（777.4 nm/750.4 nm）研究了氧原子浓度随工作气体中氧气含量的变化关系。 结果表明氧原子浓度随氧气含量的变化趋势与O Ⅰ谱线强度的变化趋势一致, 即随工作气体中氧气含量的增加表现为先增大后减小, 其最大值出现在氧气含量为1.5%时。 最后, 基于氧原子的产生机制和氧分子对电子的吸附作用对上述实验现象进行了定性的解释。 这些研究结果对于大气压辉光放电的应用具有重要意义。

大气压均匀放电等离子体在工业领域具有非常广泛的应用前景, 它是利用直流电源激励的空心针-板放电装置, 以氩气为工作气体在大气压空气中产生均匀稳定的放电。 对氩气流量和气隙间距对辉光放电发光特性的关系进行了研究, 结果表明放电所产生的等离子体柱连接两个电极, 发光较为均匀(观察不到放电丝)。 在板电极附近放电等离子体柱直径最大, 最大直径随着电流和气流的增大而增大。 放电伏安特性研究发现, 与低气压辉光放电相类似, 两电极间的电压随着电流的增大而减小, 并且随气流和气隙间距的增大而增大。 对该大气压直流均匀放电在扫描范围为330～450 nm的光学发射光谱进行分析, 获得了放电等离子体的分子振动温度和谱线强度比I391.4/I337.1随氩气流量和气隙间距的变化关系。 I391.4/I337.1均随流量和气隙间距的增大而降低。 对等离子体柱的I391.4/I337.1沿气流方向(等离子体柱轴向)进行了空间分辨测量, 并进行了定性分析, 结果表明, 振动温度及电子平均能量随着远离空心针口距离的增大而增大。 这些结果对大气压辉光放电在工业中的应用具有重要意义。

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。

利用针阴极和水阳极, 在6 mm的空气隙产生了大气压空气辉光放电。 该大气压辉光放电具有明显的负辉区、 正柱区和阳极辉区等明亮的发光区。 通过研究放电的电压电流特性, 发现该放电处于亚辉光放电到正常辉光放电阶段。 由于氮分子第二正带系337.1 nm的光谱强度反映高能电子密度, 对337.1 nm谱线的强度进行了空间分辨测量。 结果发现高能电子在针尖附近密度最大, 而其他区域相差不多。 随电压升高, 高能电子密度减少。 增大限流电阻, 高能电子密度也减少。 氧原子对杀菌消毒具有重要作用, 利用发射光谱法对氧原子谱线强度的空间分布进行了测量, 发现氧原子谱线强度与高能电子的空间分布及其随参数的变化关系一致。

介绍了一种同轴电极的射流等离子体发生装置, 可以直接在大气中将生成的氦气辉光放电射流等离子体喷出进行杀菌消毒, 无需反应容器和真空系统, 并从电压、频率、流速等方面讨论了该同轴等离子体发生器的放电特性。在稳定的放电条件下, 利用实验装置进行了大气压下的等离子体灭菌实验, 验证了本装置在等离子体灭菌应用上的可行性和易操作性。灭菌结果表明：在最初的2 min内, 细菌减小趋势明显, 3 min后细菌几乎全部消亡。