中文摘要：

大气压直流辉光放电与交流的相比能更有效的将放电能量耦合进等离子体，尤其是它的放电电流的主要载子是能量较高的电子，能更有效的电离和激活工作气体，易于均匀的充满放电空间，具有在大空间里进行放电结构设计的可行性和经济性。但是它在大电流放电时（安培量级）极不稳定，易于由辉光放电突变成弧光。这既限制了放电电流的增大，又使放电难以控制。所以研究它不稳定性的物理机制和抑制方法是一项有重要意义的工作。本课题拟采取多种诊断与理论分析、数值模拟相结合的方法，研究大气压直流辉光放电突变成弧光的不稳定性机理，实验上重点研究电极区域的物理参量与控制参量的关系，确定放电参量的稳定区间；在理论上重点研究不稳定性与各种荷电粒子输运的关系，建立可定量描述不稳定性的物理和数学模型。提出有效抑制这种不稳定性的指导原则和技术措施。为设计大体积、高功率的大气直流辉光放电等离子体发生器奠定理论和技术基础。

结论摘要：

热电离不稳定性是导致辉光放电转为弧光放电的不稳定的关键因素。本文从理论研究中发现在大气压下的空气放电中可形成大量的负离子，它们在阳极区域解离形成的电子电流对产生厚的阳极斑和建立电离通道起重要作用，能保障放电很快进入稳定的辉光放电区域。根据这一发现，我们在实验上成功地利用大电阻镇流配合气流动力场抑制了热电离不稳定性；利用旋转电极的螺旋机构及时切换放电通道、降低通道内的热量和电子密度。阻止热不稳定性的发展，实现了均匀的大气辉光放电等离子体；在外电路中引入耦合电阻与电容，提供一种能有效控制放电发展的负反馈，抑制了大气辉光放电向火花放电的转变；利用外加磁场约束放电通道内的电子，提高放电通道的电导率，使阴极降显著提高、阻止了电流通道收缩向弧光放电发展，实现了大空间内的稳定辉光放电；利用纳秒短脉冲放电在降低放电通道热效应的同时产生高能电子改善放电通道，实现了在高31mm，直径9mm的放电管内均匀稳定的类辉光大气放电等离子体。