对单针电极射流等离子体产生和发展过程中的光信号进行了研究。首先发现等离子体的长度并不是随外加电压升高而增加, 而是和驱动电源的能量在正半周放电脉冲之间的分配有关。通过研究等离子体通道内不同位置的发光信号, 发现正半周期第一次放电脉冲是在针尖电极处产生, 而第二个脉冲是在等离子体通道中部产生, 电子激发温度也是在等离子体中部达到最高。通过分析发现, 空间电荷产生的附加电场对于等离子体的产生和发展有着重大影响。

大气感耦射流等离子体加工作为新型超光滑表面加工技术, 其高密度等离子体激发能力为充分激发反应气体, 提高材料去除率提供了有力条件。 利用发射光谱仪, 对加工过程中大气感耦射流等离子体激发的400~1 000 nm范围内的光谱进行了测量。 并利用峰值明显, 能级差较大的谱线计算电子温度。 由于测量的谱线强度是等离子体发射系数沿弧长方向的积分值, 且感耦射流等离子体具有回转对称性, 因此可利用阿贝尔变换求取光谱发射系数, 进而通过玻尔兹曼图谱法计算电子温度。 计算结果表明由于趋肤效应和旋流进气的双重作用, 处于加工区域的温度分布呈现出双峰形; 随着距离增大, 双峰效应逐渐减弱, 温度分布趋于平滑。 研究也表明随着加工距离的增大, 等离子体边缘逐渐偏离局部热力学平衡状态, 玻尔兹曼图谱法计算电子温度的适用性降低, 导致等离子体边缘的温度拟合优度值逐渐降低。 进一步对通入反应气体CF4后的等离子体光谱进行了研究, 通入反应气体后的等离子体呈现鲜亮的蓝绿色, 是由于激发反应气体后产生的位于400~650 nm范围的带状光谱所致, 分析表明谱图中的带状光谱为双原子分子C2谱带Swan Bands, 而该双原子分子是感耦氩等离子体对碳源CF4的充分激发产生。

利用交流驱动的单针射流等离子体装置,在介质管内产生了可以沿着介质管任意弯曲的超长射流等离子体,且可以喷射到介质管外的空气当中。利用高速相机对介质管内等离子体的传播过程进行拍照,研究了这种超长等离子体在介质管内的传播机制。研究发现,该装置在大气压下产生的等离子体长度可以达到约85 cm。在外加电压的正、负半周期,介质管内的等离子体具有不同的形貌和传播机制。正半周等离子体是以 “等离子子弹”的方式向前传播,而负半周是以连续模式向前传播。分析发现,放电形成的空间电荷与介质管壁上的壁电荷之间形成的电场,是影响介质管内等离子体传播的主要因素。

利用交流空心针-板放电装置, 在大气压环境中产生了两种不同极性的氩射流等离子体,利用放电产生的等离子体发光信号, 研究了两种等离子的形貌和放电的发展速度。利用高速相机拍摄了两次放电的形貌, 发现正半周放电长度约为0.8 cm, 负半周放电长度约为1.6 cm。然后利用两个光电倍增管配合, 分别测量了正负半周放电的发展速度, 正半周放电发展速度为(3.1±0.2)×106 cm/s, 负半周放电发展速度为(2.2±0.1)×107 cm/s, 而且两次放电的发展方向相同。通过对电子激发温度空间分布的分析, 发现电场是影响等离子发展速度的重要因素。

利用空心针板放电装置，在大气压环境下，得到了1.6 cm长的氩气射流等离子体弧。利用射流等离子体的发射光谱，研究了等离子体转动温度、分子振动温度及电子激发温度的空间分布。沿等离子体弧采集了空间不同位置的300~800 nm范围内的发射光谱，光谱主要成份为氩原子谱线及氮分子第二正带系谱线，另外还包括微弱的氮分子离子以及OH－谱线。利用LIFBASE数据库对OH－谱线进行拟合，得到了转动温度，结果表明，沿着等离子体弧转动温度基本不变。利用氮分子第二正带谱线计算了振动温度，发现振动温度从弧根到弧梢先降低然后逐渐升高。利用氩原子谱线计算了电子激发温度，电子激发温度空间分布与振动温度相同。

采用介质阻挡放电等离子体喷枪装置, 在大气压下流动氩气中产生了射流等离子体。 利用光电倍增管, 对射流等离子体进行了时空分辨测量, 分析了等离子体喷枪内介质阻挡放电和外部等离子体羽的放电特性。 利用高分辨率光谱仪采集等离子体羽处的发射光谱, 通过对发射光谱中OH(A2Σ+→X2Π, 307.7～308.9 nm)及N+2的第一负系(B2Σ+u→X2Π+g, 390～391.6 nm)谱线拟合得到了射流等离子体的转动温度,拟合得到的转动温度分别为443和450 K。 在5%的误差范围内, 这2种方法得到的结果是一致的。 由于在大气压下, 转动温度近似等于产生气体放电的气体温度, 所以可以确定大气压射流等离子体气体温度。 利用该方法研究了不同电压下的气体温度, 发现气体温度随着外加电压增加而增大

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。