本研究采用理论结合实验的方式对等离子体射流的形成条件和发展过程进行了探索,研究了不同电极结构下的大气压低温等离子体射流的放电特性、放电的电压电流特性以及低温等离子体射流的灭菌效果,旨在总结出大气压等离子体射流的形成机理,推动低温等离子体射流在生物医学领域中的应用。首先,本研究呈现了较大尺度的大气压氮气辉光放电等离子体射流的实验研究。采用的电极结构利用电极间绝缘层厚度的不同形成了具有不均匀间隙的放电腔体。通过电场仿真可知,在放电腔体内的横、纵方向上均存在不均匀分布的电场。放电从电场强度较大的亚毫米间隙开始,依次向两侧电场强度较小的长间隙发展。而且,横向和纵向不均匀的电场分布有利于抑制丝状放电的产生。通过实验发现,利用纯度为99.5%的氮气,当放电电压为7.2kV,氮气流速为10L/min时能够在放电腔体内形成大气压氮气辉光放电,在放电腔体内形成了均匀的大气压氮气辉光放电,且内电极表面具有较大的发光强度。通过流体仿真可知,内电极表面流速较大。气流能够有效地带出内电极表面高密度等离子体,有利于等离子体射流的形成。实验结果表明,该电极结构能够在氮气中生成长10mm,宽15mm的大气压辉光放电等离子体射流。其次,本研究在直流电源条件下实现了无气体流动的大气压空气辉光放电等离子体射流,其中等离子体射流的长度超过10mm。并且通过实验发现,放电所必须的初始电子来源于空间自由电子或放电残留电子或逃逸电子,针状电极尖端电场强度与侧向电场强度差异是形成等离子体射流的重要条件。更进一步发现,在放电过程中形成具有传导性变化的空间电场,因此可以出现从高压电极产生的等离子体射流超过侧向地电位电极的放电现象,对进一步地研究雷电先导的形成过程及防雷保护具有重要的指导作用。最后,探讨了气流作用下的大气压空气等离子体射流的形成过程,分别讨论了等离子体射流前方的流场仿真和电场仿真,并且分析了电路参数的变化对等离子体射流发展的影响。通过实验发现,当电源输出电压为14kV时,空气的流量为3L/min时,形成的空气等离子体射流的长度超过1cm。结合前文中氮气环境下等离子体射流的放电特性和无空气气流作用下等离子体射流的放电特性,本研究最终提出了尖端延展电离理论来解释大气压低温等离子体射流的形成条件及其发展机理。结合尖端延展电离理论的射流形成机理,本研究进一步采用了直流脉冲放电等离子体射流进行了杀菌实验,并对大气压氦气等离子体射流的灭菌效果和大气压空气等离子体射流的灭菌效果进行了对比,发现氦气等离子体射流的灭菌时间为360s,而采用空气等离子体射流进行杀菌仅需要120s,验证了低温空气等离子体射流灭菌的有效性和优越性。本研究为各种放电条件下的等离子体射流形成机理的分析提供了理论基础,为广大的等离子体工业应用研究工作者提供可借鉴的设计经验。