水中高压脉冲放电在水中有机污染物的无害化处理、水的消毒杀菌和纳米材料制备等领域具有潜在的应用前景，已经引起多学科广泛的关注。水下高压脉冲放电物理特性的研究对相关应用技术的确立具有重要的意义。　　发射光谱测量是一种重要的等离子体诊断技术手段，可以提供很多等离子体特性的参量，比如:电子温度、电子密度、气体温度等。为了获得较好的信噪比，大多数研究者在测量水下脉冲放电等离子体发射光谱时都采用长时间多个放电脉冲累积的方式，不便于研究等离子体的时空演化动力学特性及其相关规律。测量单个脉冲放电过程中时空分辨等离子体发射光谱仍然是一项富有挑战性的工作。　　在本研究中，将四分幅超高速相机与单色仪结合，构建了能够跟踪单个放电脉冲的高速时空分辨光谱仪。利用这套光谱仪测量了水中火花放电时空分辨发射光谱，研究了火花丝内电子密度的时空演化特性，得到的主要结果如下:　　(1)基于Matlab软件开发了与高速时空分辨光谱仪配套的光谱转换程序，能够将光谱图像转换成相应的光谱曲线。在这个光谱转换软件的基础上，利用波长632.8 nm的He-Ne激光对光谱仪的性能进行了测试。经过测试表明，在1200 g/mm光栅条件下，光谱仪的像素分辨率为0.013 nm，单色仪狭缝0.2 mm时632.8 nm谱线的仪器展宽为0.15 nm，相机四个频道测量的仪器展宽有很好的一致性，ICCD相机曝光时间的改变不会引起仪器展宽的变化。　　(2)比较了Hankel-Fourier、Nestor-Olsen和Radon逆变换三种Abel反演处理方法，研究了采样点数，噪声水平对Abel反演精度的影响，发现在本研究的数据处理过程中Hankel-Fourier方法精度最好，抗噪声干扰能力最强。　　(3)利用构建的超高速时空分辨光谱仪测量了水下纳秒脉冲火花放电的Hα时空分辨发射光谱。根据Hα谱线的斯塔克展宽获得了火花丝内的电子密度，发现水下火花放电的电子密度在1018/cm3量级。　　(4)通过测量水下纳秒脉冲火花放电沿火花丝轴向的空间分辨Hα发射光谱，研究了火花丝中电子密度沿火花丝轴向的分布，发现距离阳极针尖越远，电子密度越低，阳极针尖附近的电子密度约为盘电极附近电子密度的3倍。　　(5)通过测量火花丝轴向中心处的时间演化Hα发射光谱，研究了火花丝中电子密度的时间演化特征，结果表明:随着放电时间的演化，火花丝内电子密度逐渐降低。　　(6)通过测量火花丝轴向中心处的沿火花径向的空间分辨Hα发射光谱，研究了火花丝中电子密度沿径向的分布特征，发现从火花丝中心处至边缘处电子密度逐渐增大，随着放电时间的演化，虽然电子密度逐渐减低，但是电子密度径向分布特征基本不变。