同轴枪强流脉冲放电装置能够产生具有高定向动能、高电子密度的等离子体,因此在空间碎片防护的地面模拟、等离子体与材料相互作用、托卡马克燃料注入,以及磁惯性约束聚变等领域展现出广泛的应用前景。相比于其他同类型装置,高速、高密度是同轴枪最典型的特色,故无论从应用以及基础研究的角度,了解其内在机制以及如何有效地提高等离子体参数都是同轴枪研究中的重要方向。在之前的研究中,人们通过改变同轴电极的结构与尺寸产生了不同特性的等离子体,但对于一固定电极的同轴枪而言,除充电电压、送气方式外,脉冲的极性同样会对等离子体特性产生巨大的影响,但目前相关工作仅有一些实验观察的结果,缺乏进一步的深入研究。因此,为了更加深入地了解不同极性脉冲对等离子体特性的影响机理,本文从理论和实验的角度共同出发,对同轴枪正、负脉冲放电等离子体特性展开了研究。不同的脉冲极性对离子和电子空间分布的影响不同,其中最直接的影响是电流片的形态。通过磁压和等离子体压强建立平衡方程,运用高超音速流理论,分析了同轴枪内电流片磁压力和等离子体压力达到的平衡状态,由此得到理想的正、负脉冲电流片形态。结果发现负脉冲电流片的扫掠效率更高,轴向分布相对密集,且离子主要分布在内电极附近。与正脉冲相比,负脉冲等离子体的电子密度更高,但速度稍慢。使用不同轴向位置的两个光电探测器观察等离子体形态。通过计算两个光电流信号爬升点的时间间隔,计算同轴枪等离子体的喷射速度,发现在相同放电条件下正脉冲放电等离子体速度更快。使用光谱仪对Hβ谱线的Stark展宽进行计算得到电子密度,发现在相同放电条件下,负脉冲放电等离子体电子密度更高。通过数码相机、高速相机观察到正、负脉冲等离子体在石英玻璃输运通道内的分布、输运状态、电流片的形态以及负脉冲放电过程中的中心亮柱。证实负脉冲等离子体输运状态更加稳定、轴向分布更紧凑,这也与理论分析的结果相符。此外,还比较了不同电极烧蚀情况下正、负脉冲放电周期以及峰值电流大小,发现电极烧蚀会降低等离子体的能量利用率,导致等离子体的速度和电子密度减小。不同极性放电对等离子体的影响,源于不同极性下电流片形态和离子分布的差异。在正脉冲时,离子主要分布在外电极,电子主要分布在内电极附近,内电极等离子体稀薄且更容易被加速,因此轴向速度更高。负脉冲电流片轴向分布更加紧凑,离子主要分布在内电极附近,导致负脉冲等离子体电离效率更高,密度更高,同时输运稳定性更好。