碳黑生成及排放是化石燃料燃烧的基本特征，它会降低燃烧效率、影响火焰辐射传热、危害环境及人类健康。富氧燃烧由于具有提高燃烧效率、实现二氧化碳分离及减排NOx等优点而受到越来越多研究者的关注，不过目前对富氧燃烧过程中碳黑的生成情况的研究还非常少。富氧燃烧中氧气及二氧化碳浓度的变化会使火焰中碳黑生成具有不同特征，明确这些特征对于认识富氧条件下碳黑生成基本规律及发展富氧燃烧技术有重要意义。本文以富氧(O2+N2,O2+CO2)/乙烯同向流动层流扩散火焰为实验对象，以热泳取样及透射电镜分析法(TSPD-TEM)为手段对富氧条件下的碳黑生成进行了实验研究和分析。本文首先对热泳取样及透射电镜分析法进行了研究，包括实验方法和实验数据处理两大部分。前者以获得碳黑TEM图像为目的，介绍方法原理、实验系统及实验装置等。后者基于热泳机理，结合图像处理及统计分析，从碳黑TEM图中获得碳黑定量信息。TSPD-TEM属于接触式测量方法，可实现火焰中碳黑形貌结构、主颗粒尺寸、分形维数及局部碳黑体积分数的同步测量。然后用TSPD-TEM方法获得不同富氧工况下火焰中心线上不同高度位置的碳黑形貌及相关参数，再基于这些信息分析富氧/乙烯层流扩散火焰氧化剂侧加氧浓度及二氧化碳浓度变化对碳黑行为的影响。结果表明：随氧气浓度增加火焰底部的TEM图像中碳黑颗粒更为密集，主颗粒直径及碳黑体积分数增大，表明加氧后，在火焰底部碳黑初始生成及生长增强；在火焰顶部，碳黑主颗粒尺寸和碳黑体积分数急剧下降，表明加氧还会加速碳黑氧化过程。二氧化碳份额增加，火焰温度降低，主颗粒直径变化不大，但碳黑团聚体尺寸及碳黑体积分数下降，表明二氧化碳对碳黑形成有明显的抑制作用。