等离子体科学研究以及相关应用对于基础科学和工业应用具有重要意义,其中大气压等离子体科学是目前等离子体应用的主要研究方向。由诊断碰撞等离子体的电子能量分布函数而演变而来的碰撞电子能谱,应用于纯氦气中的杂质气体分析是目前诊断技术的前沿问题。由于电子分布函数的诊断理论限于低气压范围的辉光放电等离子体,因此,目前的电子能量分布函数诊断实验局限于低气压范围。等离子体诊断的最高气压约为300 Torr,大气压下的等离子体电子能量分布函数诊断不仅仅对等离子体应用具有重要突破,而且有助于研究目前热门的大气压射流等离子体。近年来,研究者对高气压诊断理论有所突破,但仍未获得准确的大气压电子能量分布函数。本文旨在设计一种微空心阴极直流放电装置,并对此装置在开放大气压环境下通适量氦气后进行诊断,并获得等离子体相关参数,由此对电子能量函数中表现出的特征快电子进行分析。本文的研究内容包括以下几个方面:(1)基于三明治夹层结构,设计并制造一种微放电装置,实现开放环境下稳定的直流辉光放电;(2)利用传统的探针诊断手段对该装置进行等离子体参数诊断,获得电子密度、离子密度、电子温度、电子能量分布函数和等离子体电势。(3)利用高气压诊断理论对微放电装置进行实验诊断,并对理论中缺乏的相关函数进行修正。(4)使用大气压诊断中常用的光谱展宽诊断方法,对微放电装置的等离子体参数进行诊断。(5)探究微放电装置产生的等离子体电子能量分布函数随气压变化的特征,验证大气压放电中快电子的演变规律,探究等离子体气体分析的关键物理问题以及技术问题。从实验中获得了大气压环境下的稳定直流类射流微放电等离子体,获得了低气压诊断理论诊断的等离子体参数。利用高气压诊断理论获得了高气压下的电子能量分布函数,并对该装置进行了光谱诊断获得密度参数。最后对比低气压下的快电子演变规律,对高气压下快电子的演变进行了研究,进一步验证电子分布函数中的快电子在探针诊断下的峰值平滑效应。