等离子体作为近年来的新兴领域发展迅速,由于其独特的性质在各个领域都得到了很好的应用,如等离子体材料处理和等离子体医学应用等,具有大好的应用前景。而等离子体中的物理机制目前尚未明确,许多仿真及实验结果都表明,光电离及背景电离都可以促进等离子体的推进过程,且光电离在等离子体的推进中起到了主要作用,同时研究人员也发现,等离子体会呈现出不可重复性,即在相同的实验条件下,等离子体呈现不同的形态或者推进速度,之前的大量研究结果均集中于等离子体产生后的推进过程,很少有研究关注等离子体的产生过程。而等离子体产生随机性是有两方面的原因,一是等离子体自身的推进速度有所差别造成的随机性,另一方面则是因为等离子体的放电延迟不同而造成的随机性。本文通过采用光电倍增管采集光信号的方法来测量不同条件下的正脉冲放电延迟及推进速度来探究放电产生过程及其随机性。主要内容包括以下几个方面:一、通过统计的方法测量了不同频率下的低气压针-板放电延迟、前几个放电脉冲的放电延迟以及放电开始前的点火延迟的统计平均值及标准差,证明了背景电离密度对放电延迟有明显影响。当频率高于200Hz时,放电延迟改变较小,当频率低于200Hz时,放电延迟随着频率的降低而升高。发现放电延迟在频率低于10Hz时开始出现明显的随机性。还测量了前两个放电脉冲的放电延迟之间的关系,直观的证明了脉冲放电模式下的之前的放电对其后的放电的影响。二、测量了不同电压、不同脉宽、不同气体组分以及不同电极形状下的放电延迟平均值及其抖动,证明了其他参数对放电延迟的影响。发现电压的升高、脉宽的增大以及针电极前端的曲率半径减小均可引起放电延迟的减小,其中电压对放电延迟的影响最为明显,证明了场强对放电延迟的作用。改变气体组分发现氧气含量越高,放电延迟越小,证明了氧气在放电延迟中的重要作用。另一方面,改变这几个参数时,放电延迟均未发现有明显的随机性出现三、用两个光电倍增管采集光信号测量了不同参数下的击穿时间及其抖动值,发现了等离子体推进速度与各参数之间的关系。在频率高于100Hz时,推进速度随着频率升高而变快,低于100Hz时,推进速度则变化不大。经分析认为当频率较高时,高背景电离密度(>109/cm3)可促进等离子体的推进,而当频率较低时,推进过程由光电离作用主导。电压的增大可以明显加快等离子体的发展速度,氧气浓度的提高也能加快等离子体的推进速度。而不论参数如何改变,等离子体的击穿时间并未出现明显的抖动,证明了其推进过程始终保持高度的可重复性。四、结合理论分析等离子体的放电延迟及其随机性,分析结果表明,在高频率(>200Hz)下,电子浓度高于107/cm3,初始电子出现概率较大,因此放电延迟几乎没有改变,而在低频率(<200Hz)下,氧负离子的解离反应是提供初始电子的关键,且其浓度越高,产生电子的速度越快,因此放电延迟会随着频率的降低而升高。电场强度则是因为影响电子击穿概率及解离反应速率而改变放电延迟。而在放电延迟的随机性方面,分析认为由于针-板式的电极结构,击穿概率较大,不会对放电延迟的随机性产生影响,而当背景电离密度低于108/cm3时,由于电子产生速率较慢,放电延迟才会出现明显随机性。总而言之,放电延迟及击穿时间均会受到背景电离密度、电场强度及气体组分影响。而放电的随机性仅来源于放电延迟过程,而其推进过程始终保持较高的可重复性。