非常规条件下的气体放电特性引起了国内外的研究关注，纳秒脉冲电源能够提供高功率密度，高折合电场强度以积累高能电子电离空气，产生具有高反应效率活性粒子的大气压等离子体。纳秒脉冲的超短上升时间能够抑制火花通道的形成，有利于产生均匀的放电等离子体。针对目前纳秒脉冲下气体放电规律仍未定论的问题，采用重复频率纳秒脉冲激励产生大气压空气等离子体，通过放电特性的研究，探索纳秒脉冲气体放电规律和技术，为分析高能电子逃逸运动特性，研究纳秒脉冲下大面积放电产生方法，探讨窄脉冲下放电理论提供依据。开展本课题的工作将进一步推动窄脉冲气体放电研究领域的完善和发展，具有重要的理论和实际的意义。　　 本文基于半导体断路开关脉冲源(上升沿15 ns、脉宽30-40 ns)，两级磁压缩脉冲源(上升沿25 ns、脉宽40 ns)和单级磁压缩脉冲源(上升沿40 ns，脉宽70 ns)，通过电压电流测量、X射线能谱探测、发射光谱测量和发光图像拍摄研究了大气压空气中重复频率纳秒脉冲放电特性，着重对X射线辐射特性进行了实验研究，寻找不同气隙距离、脉冲电压幅值、脉冲重复频率、脉冲极性、电极形状和阳极材料下放电特性的变化规律。首次在15 ns/30-40 ns的重复频率纳秒脉冲放电中探测到了低能X射线，并分析X射线的能量和来源。测得大气压空气纳秒脉冲下弥散放电模式时X射线辐射达到峰值，峰值能量约为60～70％的cU(U为施加电压幅值)。本文还研究了不同的放电模式，观察到三种典型放电模式(电晕、弥散和火花)，并实验研究了弥散和电晕放电特性和规律。　　 本文也对重复频率纳秒脉冲放电机理进行了探索，定性分析了重复频率纳秒脉冲条件下形成大面积均匀放电的原因，并对放电发展过程进行了仿真计算。结果表明放电起始于曲率半径较小处，高浓度初始电子密度使多个电子崩同时发展并产生交叠，放电产生的逃逸电子及X射线电离气隙，进一步增加气隙中的电子密度，在未形成丝状火花通道时放电即可贯穿整个气隙，从而形成大面积弥散放电。