利用流体模型模拟研究了氦气空心阴极放电的时空动力学过程, 计算得到了不同放电时刻电子和亚稳态氦原子密度、电势、电场、基态电离速率和分步电离速率等的时空分布特性。特别是讨论了亚稳态原子和分步电离对于放电的影响。结果表明, 随着电流的增长, 放电处于五个不同的放电模式: 第一阶段电流上升非常缓慢, 为汤生放电模式, 带电粒子密度、亚稳态原子密度和径向电场均很弱; 第二阶段电流迅速上升, 放电模式由汤生放电向空心阴极放电过渡, 带电粒子密度、亚稳态原子密度和径向电场迅速增强; 第三阶段达到准稳态阶段, 放电电流增长速度变缓, 形成了明显的阴极鞘层结构; 第四阶段为空心阴极效应形成阶段, 向稳态阶段过渡; 第五阶段为稳态放电阶段。研究结果同时表明, 亚稳态氦原子和分步电离在放电的初始阶段对于放电的发展作用较弱, 在前三阶段中, 电子的产生以基态电离为主。随着放电的发展, 由亚稳态原子引起的分步电离对新的电子产生的作用逐渐接近并超过基态电离, 对总电离的贡献率越来越高。

在针-针电极结构的放电装置中以环境空气作为工作气体, 大气压下产生了刷形等离子体羽。 尽管使用的是直流电源, 但放电发光呈现出脉冲性质, 发光脉冲频率几乎不受气体流速的影响, 但与电源输出功率成正相关关系。 等离子体羽的长度与气体流速或者电源功率成正相关关系。 通道出口附近, 7774 nm的氧原子谱线强度分布是非对称的, 阴极附近处的谱线强度高于阳极附近处的谱线强度。 远离通道出口位置, 谱线强度逐渐趋于轴对称分布。 电学特性和10 μs曝光高速影像结果表明, 空气等离子体羽实际上是由拱形放电丝在远离通道出口的运动过程中叠加而成, 同时放电从弧光放电丝向均匀辉光放电转化。

大气压空气中介质阻挡均匀放电产生的等离子体在工业领域具有广阔的应用前景, 为研究其产生条件及机理, 利用微间隙介质阻挡放电装置, 在大气压空气中实现了均匀放电。 电学实验结果表明, 低电压时电流波形在电压每半个周期存在若干个脉冲宽度很小的脉冲, 肉眼观察到大量的微放电丝, 随着外加电压增加, 放电功率逐渐增加, 放电空间内微放细丝增多。 当电压增大到9.2 kV时, 电流波形在电压每半个周期只存在一个宽度较大(约5.5 μs)强度较强的脉冲, 观察不到微放电丝, 微放电最终扩展叠加形成均匀放电。 采集了光谱范围为330～420 nm的发射光谱, 氮分子第二正带系337.1 nm的谱线强度明显比氮分子离子第一负带系391.4 nm的强。 将337.1 nm谱线的强度归一, 391.4 nm谱线的强度即反应了电子平均能量的大小, 同时拟合计算了反映分子内部能量的氮分子振动温度。 结果表明电子平均能量和分子内部能量都随外加电压的增加而降低。 表明放电空间电场能量较低时不容易形成丝状放电, 均匀放电模式中电子平均能量比微放电丝放电模式中的低。 这些结果对于空气中介质阻挡均匀放电在工业应用方面具有一定的指导意义。