大气压等离子体射流作为一种典型的低温等离子体气体放电形式,是目前等离子体科学和技术领域的重要研究热点之一。由于其化学活性强、气体温度低、无污染等独特的技术优势,大气压等离子体射流在众多领域(生物医学、材料、环境等)有着广阔的应用前景。稳定的大气压等离子体射流是等离子体工艺的基础。本文以大气压等离子体射流为研究对象,主要通过实验研究了直流空心阴极大气压等离子体射流放电中的自脉冲现象。首先实验测量了不同条件下的伏安特性曲线、典型的自脉冲电压和电流波形、自脉冲的发展过程以及自脉冲频率。结果表明,在一定的电压和电流范围内,空心电极中的射流等离子体存在高度重复、稳定自脉冲放电。脉冲放电的电流波形也非常稳定,其上升沿和下降沿几乎不随放电条件变化,但脉冲间隔(决定脉冲频率)依赖于放电条件。脉冲频率随着平均电流几乎线性增加,随着电极间距减小或气体流速的增大而减少。利用ICCD得到的自脉冲放电时空演化过程表明,它包含一种脉冲辉光放电的击穿、发展和衰减全过程,但在脉冲间隔期间也存在一种弱的放电形式。这种大气压射流放电的自脉冲现象可能是辉光放电与弱放电之间的模式转换。然后提出一个包含可变电阻和电容的等效电路模型,借此对自脉冲现象产生的物理机制进行了模拟和解释。在该模型中,可变电阻为放电等离子体的等效非线性电阻,电容为放电单元的等效电容。放电过程包含电容的充电以及电容对电阻的放电过程,因而导致不同放电阶段,电流的显著增大以及后期的衰减,从而使电流呈现脉冲式,且在该过程中出现放电模式的转换。