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。

臭氧作为一种强氧化剂和杀菌剂, 在污染物降解, 食品加工, 杀菌消毒, 医疗卫生等方面有着非常广泛的应用。 大气压介质阻挡放电是一种极为高效的产生臭氧的方法, 利用平行平板介质阻挡放电装置, 采用交流高压激励, 产生了大气压空气非平衡态等离子体。 通过测量其电压和发光信号, 发现在电压的正、 负半周期均存在着许多随机的放电脉冲, 并且其脉宽均在几十到几百纳秒之间, 这表明其机制是流光放电。 放电的光学发射谱包含氮分子的第二正带系（C3Π-B3Π）和第一正带系（B3П-A3П）, 氮分子离子的第一负带系（B2Σ-X2Σ）, 以及氧原子谱线（715.7和799.5 nm）。 由于流光放电在紫外区域（200～300 nm）没有明显的发射谱线, 但臭氧在此区域存在吸收峰, 因此可以利用此区域的紫外吸收光谱测量放电产生的臭氧浓度。 吸收光谱法可以有效的监测其臭氧浓度的变化情况, 其优势在于操作简单, 对实验环境要求低, 可在放电条件下使用, 并且可以连续监测臭氧浓度变化。 基于此, 通过Beer-Lambert定律计算了臭氧浓度随实验参数的变化, 结果发现随外加电压幅值和驱动频率的增加, 臭氧浓度升高。 这些结果对于大气压介质阻挡放电的工业应用具有重要价值。

采用微间隙平行平板介质阻挡放电（DBD）装置， 以氩气作为工作气体， 研究了锯齿波激励下DBD的放电图像、 发光信号、 发射光谱与锯齿波频率的关系。 研究发现随锯齿波频率增加， DBD会从均匀模式（低于10 kHz）， 经历微放电丝与均匀放电共存， 并最终过渡到微放电丝占据全部的电极区（频率高于35 kHz）。 外加电压和发光波形表明， 锯齿波频率较低时的均匀放电对应高占空比的阶梯放电。 随频率增大， 出现微放电丝后， 发光波形呈现多脉冲形式， 且电压半周期中的发光脉冲个数随着锯齿波频率的增大而减小。 当锯齿波频率高于35 kHz时， 每半个电压周期的发光脉冲个数减小为一个（单脉冲放电）。 通过对放电的发射光谱进行研究， 发现发射光谱中包含氮分子的第二正带系（C3Πu→B3Πu）， OH（A2Σ+→X2Π）和ArI的特征谱线。 研究表明OH（3088 nm）和ArI（7504 nm）的谱线强度均随锯齿波频率的增大而增大。

由于大气压均匀放电等离子体在工业领域具有广泛的应用前景, 为了获得大尺寸的大气压均匀等离子体, 采用氩气作为工作气体, 在大气压空气环境中利用同轴介质阻挡放电点燃了针-板电极间的大气隙（气隙宽度达到5 cm）直流均匀放电。 研究发现, 同轴介质阻挡放电能够有效降低针-板电极间的击穿电压。 该均匀放电由等离子体柱、 等离子体羽、 阴极暗区和阴极辉区组成。 其中等离子体柱和阴极辉区都是连续放电。 而等离子体羽不同位置的放电是不同时的。 事实上, 等离子体羽放电是由从阴极向着等离子体柱移动的发光光层（即等离子体子弹）叠加而成。 利用电学方法测量了放电的伏安特性曲线, 发现其与低气压正常辉光放电类似, 均具有负斜率。 采集了放电的发射光谱, 发现存在N2第二正带系、 氩原子和氧原子谱线。 通过Boltzmann plot方法对放电等离子体电子激发温度进行了空间分辨测量, 发现等离子体柱的电子激发温度比等离子体羽的电子激发温度低。 通过分析放电机制, 对以上现象进行了定性解释。 这些研究结果对大气压均匀放电等离子体源的研制和工业应用具有重要意义。

采用平行平板结构的微间隙介质阻挡放电装置，在锯齿波电压激励下产生了电流波形具有平台状的阶梯模式放电。研究发现，随锯齿波电压峰值的增大，放电平台的持续时间和幅值随之增加。采用光学方法对单个放电平台的时间演化进行研究，发现其放电机制属于大气压汤森放电。通过对放电的发射光谱进行采集，发现包含氮分子的第二正带系(C3Πu→B3Πu)、OH(A2∑+→X2Π)和ArⅠ的特征谱线。随锯齿波电压峰值的增大，OH(308.8 nm)谱线强度和分子振动温度增加，但电子激发温度减小。通过对ArⅠ(750.4 nm)强度进行比较，发现相同峰值电压下锯齿波激励介质阻挡放电比正弦激励介质阻挡放电产生的谱线强度更大。利用气体放电理论，对上述物理现象进行了定性解释。

利用氩气作为工作气体, 采用正弦电压驱动沿面型等离子体喷枪, 在大气压空气环境中产生了均匀的等离子体羽。 电学和光学测量结果表明, 等离子体羽放电只存在于外加峰值电压的正半周期, 并且正半周期的放电脉冲个数随气体流量的增加而增加。 通过对正半周期不同位置的发光脉冲信号进行比较, 发现等离子体羽均按子弹形式传播, 其中每一个发光脉冲均对应一次等离子体子弹传播过程。 通过对比放电电流和等离子体羽的发光信号, 发现等离子体羽的发光脉冲滞后于放电电流脉冲, 且该延迟时间基本服从正态分布。 该延迟时间随着外加电压峰值及气体流量的增大而减小。 利用光纤测温仪测量了等离子体羽的气体温度, 发现气体温度随外加峰值电压的增大而升高, 随工作气体流量的增大而降低。 通过分析放电过程, 对上述现象进行了定性解释。

通过设计新型的交流电压激励的氩气等离子体射流, 在棒电极的上游与下游区域均产生了大气压非平衡态等离子体羽。 该射流与平行场射流和交叉场射流不同, 它的电场与气流方向的夹角可以在一定范围内变化。 结果表明, 随着外加电压或夹角的增加, 上游羽的长度增加而下游羽的长度减小。 利用光学和电学的方法, 研究发现随着外加电压的增加, 上下游放电脉冲的个数均增加。 利用放电的光学发射谱, 发现上游羽有Ar和OH的谱线, 而下游羽除了Ar和OH的谱线外, 还可以观察到N2的谱线。 并且下游羽的谱线强度比上游羽的略高。 基于碰撞辐射模型, 通过谱线强度比的方法研究了上下游羽的电子密度和电子激发温度。 结果表明上下游羽的电子密度随着外加电压的增加而增加。 上下游羽的电子激发温度也随着外加电压的增加而增加。 并且, 在同一外加电压时下游羽的电子密度和电子激发温度均比上游羽的高。 此外, 利用OH发射光谱研究了上下游羽的气体温度, 发现下游羽的气体温度也比上游羽的略高。

利用介质阻挡放电装置在大气压下产生了稳定的氩气等离子体羽，利用示波器对等离子体羽的外加电压、电流和发光信号进行了记录。光学诊断结果表明，等离子体羽由高速运动的等离子体子弹组成。基于碰撞辐射模型，利用300~800 nm范围的光学发射谱诊断了等离子体羽的电子密度。结果表明，电子密度随外加电压和气体流量的增大而增大，随驱动频率的增大而减小。利用光谱法对等离子体羽的振动温度和转动温度进行了研究，发现其振动温度和转动温度均随外加电压和气体流量的增大而升高，随驱动频率的增大而降低。通过分析放电电场，对以上现象进行了定性解释。

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。