一、课题研究背景及意义 大气压等离子体射流(Atmospheric Pressure Plasma Jet, APPJ)作为一种新型的等离子体源，利用气流和电场的作用使放电区域产生的等离子体从喷管或孔口中喷出，在无固体边界约束的外界气体环境中作朝向工作区域的定向流动，实现了放电区域与工作区域分离的同时，又保证大部分活性物种和载能带电粒子能够输运到所处理的物体表面，因此在医学上的牙齿美白、杀菌消毒以及工业上的聚合物材料表面改性、涂层处理和薄膜沉积等方面具有广阔的应用前景。

但目前对大气压等离子体射流的研究还不完善，对不同条件下射流产生机理、稳定机制以及参数优化等方面尚不完全清楚；对大气压等离子体射流用于材料表面改性等工业应用领域的改性效果、参数优化及有效控制方法等研究较少，尚需大量的实验和理论研究加以充实。

因此，对大气压等离子体射流特性及应用等问题进行深入研究对于推进这种新型的大气压等离子体源大规模工业化生产进程有重要的意义。

二、国内外研究现状 大气压等离子体射流是近年来兴起的一种新的大气压低温等离子体放电技术，是目前国际上等离子体科学与工程领域的研究热点之一。

和传统方法相比，等离子体射流具有离子和亚稳态分子浓度较高、击穿电压低、电子温度高、宏观气体温度低、产生活性物种平均浓度高、工艺处理速度快、可控性好、经济实用等优点，己成为当今国际上等离子体应用领域的研究热点之一。

国际方面，研究者开发了多种电极结构的等离子体射流装置，并对其特性方面进行了实验研究。

Laimer 等采用板板式电极结构，用13.56MHz 射频电源，以高纯氦气作为工作气体，产生了低温等离子体射流，通过电压电流测量等手段研究了其电学特性。

Sands 等采用同轴环环式电极结构，在氦气中掺杂部分氩气作为工作气体，产生了一种稳定的低温等离子体射流，发现该等离子体射流与正电晕放电有类似的特性。

Bussiahn 等采用同轴针环式电极结构，用低频电源(kHz 范围)产生大气压氩气等离子体射流，通过电压电流测量、光谱诊断等手段研究了等离子体射流内部亚稳态粒子等的变化特性，研究了等离子体传播的速度和射流中亚稳态氩原子产生速度之间的关联，并利用自电离理论来解释。

Hong 等采用同轴电极结构用交流高压电源产生长达3.5cm 的大气压氮等离子体射流，利用光谱诊断，研究了射流形成模式的特性。