低温等离子体中活性物种的诊断研究对于研究等离子体微观反应机理、深入理解等离子体物理化学过程、优化等离子体反应器以及发展相关等离子体工艺技术具有非常重要的意义,如何实现瞬态活性物种诊断是等离子体诊断领域内的难点,具有非常高的挑战性。本文开展了以下工作：一、高气压纳秒脉冲直流放电等离子体中氮气亚稳态N2(A3∑u+)的诊断研究1.搭建了激光诱导荧光光谱等离子体诊断装置,详细阐述了激光杂散光的抑制方法、放电腔室的设计以及荧光收集装置的优化思路。并以LabVIEW软件平台为基础,编译了仪器在线控制和数据同步采集系统,实现了可调谐激光器,单色仪的远程自动化控制、示波器同步数据采集和传输、数据的在线处理以及存储等功能。实验结果表明：利用该诊断装置能够对放电等离子体中的瞬态活性物种实现光谱分辨的精细诊断,同时为发展复杂激光光谱诊断手段提供自动化平台和工作基础,具有很大的开发潜力。2.利用激光诱导荧光光谱诊断装置对针-针电极结构纳秒脉冲直流放电等离子体中的氮气亚稳态物种N2(A3∑u+,v=0)进行了空间及时间分辨的诊断测量。重点研究了氮气亚稳态物种N2(A3∑u+,v=0)在放电余辉中随放电气压和气体成分等参数的浓度演化规律。诊断结果表明：等离子体放电间隙中的氮气亚稳态物种N2(A3∑u+,v=0)空间分布较均匀,在放电刚结束的早期余辉阶段,N2(A3∑u+,v=0)物种淬灭速度很快,尤其是在放电阳极附近的浓度衰减现象更加明显,本文推测这是由于氮原子N(4S)对N2(A3∑u+,v=0)物种的淬灭有较大的贡献,实验观测到的N2(A3∑u+,v=0)快速淬灭过程是能量合并反应N2(A3∑u+)+N2(A3∑u+)→N2*+N2和氮原子N(4S)对亚稳态物种的碰撞淬灭反应N2(A3∑u+)+N(4S)→N(2P)+N2共同作用的结果。另外,当放电气体中混入氧气时,提高了N2(A3∑u+,v=0)物种的淬灭速度,验证了02作为氮气亚稳态物种的淬灭剂,能够加速氮气亚稳态物种的失活过程。实验结果为高气压纳秒脉冲放电中活性物种的产生和淬灭过程的研究提供了一定的实验支撑。二、C2H2/He放电等离子体中性物种分布的激光电离飞行时间质谱诊断研究本文利用激光非共振电离飞行时间质谱技术对C2H2/He脉冲放电等离子体中的中性物种成分进行了诊断,并对初步的诊断结果进行了探索。实验结果表明：含碳原子数目为偶数的中间物种在乙炔放电等离子体中的产量较高,而含奇数个碳原子物种的生成受到了压制。其中探测到的含量较高的中性物种为C4H2, C5H5, C6H3和C6H5,而丁二炔C4H2是乙炔放电等离子体所产生的碳氢物种中最主要的产物。当将Ar气混入放电气体中时,对中性物种的分布造成了非常大的影响,探测到了新的物种成分如C2和C2H4。实验表明,激光电离飞行时间质谱技术能够探测放电中产生的中性物种成分,相比于传统的闽值电离质谱技术,具有更加广阔的发展前景。该工作作为前期准备工作,为后续搭建共振多光子电离技术和质谱技术相结合的实验系统,实现振转能级分辨的活性物种诊断研究积累经验和硬件基础。