沿面介质阻挡放电（surface dielectric barrier discharge,SDBD）作为一种能在大气压下产生大面积低温等离子体的技术,早期主要被用于臭氧（ozone,O3）的合成,研究多数关注的也是如何提高O3合成效率,而忽视了SDBD还具有产生氮氧化物的能力。随着等离子体医学的蓬勃发展,氮氧化物在生物医疗上逐渐表现出不可或缺的作用。如一氧化氮（nitric oxide,NO）具有改善心脑血管,加速伤口愈合,治疗原发性肺动脉高压等能力;二氧化氮（nitrogen dioxide,NO2）可用作医疗器具的表面消毒,其在常温下即可有高效的灭菌能力并且残留少。然而,在空气放电中不可避免的会同时产生O3和氮氧化物。为了满足等离子体医学应用的需求,促进产物向无臭氧氮氧化物的快速转化很关键。而目前对O3和氮氧化物相互作用的机理认识还不够全面,成为SDBD在医学上拓展应用的一大障碍。为此,本文自主设计并搭建了一套SDBD等离子体及其产物的测试系统,对不同放电电压和频率下的产物变化规律进行研究,并对产物快速变化的机理进行了探讨,从而为产物的调控奠定理论基础。首先,为了实现SDBD等离子体电子能量的计算,基于光电倍增管研制了一套无触发信号的双通道光学探测系统,并形成了测试样机。测试结果表明,该系统具有较高的信噪比,快速的时间响应和较好的一致性;并且在实际的SDBD等离子体测试中,系统能很好的对N2（C~3Πu→B~3Πg,337.1nm）和N2+（B~2Σu+→X~2Σg+,391.4nm）进行探测,说明其满足等离子体约化电场的测试要求,进而也为电子能量的确定提供了设备保证。其次,对放电产物采用了傅里叶红外光谱和紫外吸收光谱进行了原位检测,并获得了关键产物NO和O3的动态变化规律。结果表明,在所有实验条件下均能观察到明显的O3消失现象,并且随着电压和频率的增加,O3的最大吸光度在降低,存在时间在缩短,即产物转化的速度在加快。而NO的变化规律与O3相反,在O3消失后,NO开始被检测到。并且电压和频率越高,NO出现的越早,接近于稳态时的吸光度越高。此外,将基于增强电荷耦合器件（intensified charge-coupled device,ICCD）拍摄的放电面积应用在SDBD能量密度的优化计算上,并分析了产物变化与能量密度的关系。分析表明,能量密度随电压和频率的增大而增大,并且产物变化与能量密度紧密相关。能量密度相近时,即使电压和频率不同,产物的变化规律基本上是一致的。能量密度的增加会导致微放电能量和放电空间温度的升高,这种能量的转移在整体上促进了NO的大量生成和O3分解的加剧,从而最终导致了产物的变化。最后,通过光谱仪和双通道光学探测系统测量得到了SDBD的气体温度、约化电场和电子能量。研究表明,电子能量和气体温度可看作是能量密度的两个体现。能量密度越高,电子能量和气体温度越高。此外,分别从电子能量对电子碰撞反应的影响和气体温度对产物的生成和淬灭反应的影响剖析了产物快速变化的微观化学机理。分析指出,电子能量的增加能提高碰撞反应的速率,从而加快产生更多的活性氧和氮粒子。一方面,由于放电是气密条件,O、O2（a~1）和O（~1D）等快速的生成会不利于O3的累积;另一方面,活性氮粒子能够通过众多的途径快速生成大量NO,能进一步加快对O3的淬灭。相比之下,气体温度则能够改变产物的生成和淬灭反应速率,直接调控NO和O3的浓度。气体温度越高,O3的生成反应速率越低,分解反应速率越高,这会抑制O3浓度的上升;而气体温度越高,NO生成反应速率越高,淬灭反应速率越低,这会有助于快速生成大量的NO并淬灭O3。基于上述的协同作用,产物最终呈现出O3浓度下降,NO浓度上升以及向无臭氧氮氧化物转化的更快的现象。综上所述,对SDBD等离子体放电特性及产物转化机理的研究能够进一步提升对等离子体物理-化学过程的认识,从而为SDBD等离子体能够在生物医学领域更好地拓展应用提供理论支持。