水中脉冲放电等离子体是近年来研究的热点，因其在水处理等领域的应用优势受到了广泛关注。液相放电的气泡理论认为施加电压后会首先在电极尖端处生成一个低密度的气体空腔，这使得放电更加容易进行，然而因为液相放电的复杂性，液相放电的机理一直存在很大的争议。之前的研究更多的偏向实际应用，为了更深入的了解液相放电的机理，有必要对水中气泡放电的特性和机理进行实验研究。诊断方法是困扰液相放电研究的一个重要因素，由于放电装置的几何结构以及周围液体的影响，只有很少的诊断方法可以应用。本文使用针-针电极研究了水中单气泡放电等离子体和水中双气泡放电等离子体的形成和发展过程，使用高速摄像机拍摄记录了各种情形下放电的动态过程，获得了具有时间分辨的影像，提供了一种研究液相等离子体的适用方法。高速摄像机的最高拍摄速度可以达到900000帧/秒，实验中根据不同的情况选用了不同的拍摄速度。本文主要研究了不同气泡个数情况下气泡和电极位置、去离子水层厚度、水溶液电导率以及工作气体对放电的影响:　　（1）电极与气泡之间的位置关系对去离子水中单个空气气泡放电的影响。电极与气泡之间水平位置的影响：两个电极都接触气泡时，放电特性和空气放电相似，称其为直接放电模式；高压电极接触气泡而地电极不接触气泡或者高压电极不接触气泡而地电极接触气泡时，两个电极之间存在且仅存在一层去离子水间隔层，放电在气泡中会沿着气泡表面产生和发展；两个电极都不接触气泡时，两个电极之间存在两层去离子水，放电在气泡中会沿着气泡轴线产生和发展。电极与气泡之间垂直位置的影响：高压电极接触气泡而地电极不接触气泡时，调节两电极与气泡之间的垂直位置，当高压电极和地电极都正好完全处在气泡中轴线上时放电同时沿着气泡上表面和下表面发展形成一个环形，当高压电极和地电极高于气泡中轴线时放电沿着气泡上表面发展，当高压电极和地电极低于气泡中轴线时放电沿着气泡下表面发展。　　（2）去离子水层厚度对去离子水中单个空气气泡放电的影响。去离子水中单个空气气泡放电时，始终保持高压电极接触气泡而地电极不接触气泡，于是去离子水层厚度被简化为地电极与气泡之间的距离d。随着地电极与气泡之间的距离d从50μm增加到450μm，放电产生等离子体的持续时间从24μs减小到4μs，单次放电注入等离子体的能量从0.55J减小到0.15J。本实验中这种气泡-去离子水-电极系统是电容耦合的，当地电极远离气泡时，它本质上增加了电容的介质厚度，导致了电容容量的减小。所以当d增加时，电容量减小，导致注入能量的减小；同时，介质厚度的增加使放电更难产生，放电产生的越晚就会有更多的能量消耗在电阻上，进入等离子体的能量就越少。当这个距离超过临界值（在我们的实验中这个值是500μm），注入的能量不足以引发整个击穿过程，我们就无法观察到任何等离子体。　　（3）工作气体种类对去离子水中单个气泡放电的影响。将工作气体由空气更改为氦气，拍摄去离子水中单个氦气气泡放电的时间分辨影像。实验发现去离子水中单个氦气气泡放电不论是放电的放电外形还是放电的发展过程都和去离子水中单个空气气泡放电极其相似，两者放电的电压、电流波形也近似一样。　　（4）水溶液的电导率对去离子水中单个气泡放电的影响。实验表明工作气体对放电的外形和放电的发展过程无明显影响。水中单个空气气泡放电，当水溶液的电导率在100μS/cm及以下时，只要地电极与气泡间距在350μm及以下都有产生放电并击穿整个间隙的现象出现；当水溶液的电导率为200μS/cm时，只要地电极与气泡间距在50μm及以下都有产生放电并击穿整个间隙的现象出现；但是地电极与气泡间距提高到200μm及以上就不会有产生放电并击穿整个间隙的现象出现；当水溶液的电导率为300μS/cm及以上时，地电极与气泡间距即使为0μm（两个电极都与气泡接触），也不会有产生放电并击穿整个间隙的现象出现。随着水溶液电导率的升高，放电电流越来越接近方波，也就是越来越接近电压波形。这表明水溶液的电导率越高电流越接近电阻性电流。　　（5）气泡与气泡、电极与气泡的位置关系对去离子水中双气泡放电的影响。对于不同的气泡与气泡、电极与气泡的相对位置关系，击穿过程可以被分为三类：沿轴线放电模式，该模式下放电沿着两个空气气泡的轴线发展；沿面放电模式，该模式下放电沿着空气气泡弯曲的内表面发展；混合放电模式，该模式下放电同时沿着空气气泡的轴线和空气气泡的内表面发展。当电极之间间隙过大时，放电仅仅只在电极尖端产生，并不会在气泡内发展成为连接两个电极的完整等离子体通道。