大气压辉光放电（APGD）产生的低温等离子体已经广泛应用于表面改性,生物医学和薄膜沉积等研究方向。其放电过程不需要真空系统,适合于工业中的连续处理,然而大气压下的辉光放电相较于低气压放电需要较高的击穿电压,放电稳定性和均匀性不易控制,这限制了大气压辉光放电的应用范围,因此大气压等离子体源开发和特性的研究成为当前低温等离子体的研究热点之一。大气压辉光放电激励源的重复频率在千赫兹到兆赫兹的范围,当其在兆赫兹范围时,放电中产生的电子、离子等各种活性粒子不会在一个射频周期内湮灭,相较于千赫兹大气压辉光放电,其维持电压以及击穿电压较低,放电等离子体密度较高,化学反应性也更高。而千赫兹范围大气压辉光放电可以通过亚微秒高压脉冲来提高放电的稳定性,放电所需要的击穿电压较高,产生的脉冲放电强度相对于射频放电更高。本文将千赫兹的脉冲放电与兆赫兹的射频放电相结合,形成级联放电模式获得高等离子体密度且稳定放电的等离子体。首先建立了二维流体数值模拟模型,探究脉冲调制射频放电过程中粒子的空间分布,研究脉冲调制射频放电起辉过程中电子的产生过程,以及脉冲调制射频功率关闭阶段,电子的耗散过程,揭示放电残余电子数量和空间分布对脉冲调制射频放电起辉过程的影响。实验研究中通过设计平行板放电结构,在脉冲调制射频功率关闭阶段引入脉冲放电,在时间尺度上形成耦合级联放电。首先对脉冲放电与射频放电耦合级联放电进行了实验研究,分别从正面和侧面两个方向研究了放电空间分布的时间演化,发现脉冲下降沿放电在金属电极边缘的区域产生了大量高能电子,这引起了射频放电的不对称空间分布,并且增强了射频放电强度。进一步将射频放电改为脉冲调制射频放电,通过改变脉冲放电与脉冲调制射频放电之间的时间间隔,发现脉冲放电产生的残余电子会累积在金属电极边缘,这些电子辅助了射频放电的起辉过程。当脉冲放电与射频放电之间的时间间隔增加,放电空间中的残余电子会随时间逐渐耗散,射频放电则在金属电极区域均匀起辉。这说明了脉冲放电产生的残余电子可以辅助射频放电的起辉,有助于提高放电的稳定性。通过采用射流级联放电装置,研究了脉冲放电与射频放电射流耦合级联放电,发现通过调节脉冲电压脉宽,可以调控脉冲放电射流的长度,实现了时间与空间上的级联放电模式。当脉冲电压脉宽较短时,脉冲放电中产生的等离子体子弹不能到达射频放电区域,未能形成级联放电模式,此时射频放电稳定,产生的射频放电射流较弱;随着脉冲电压脉宽增加,脉冲放电产生的等离子体子弹注入射频放电区域,高能电子的注入使得射频放电强度提高,进而增加了射频放电射流的长度和强度;继续增加脉冲电压脉宽,脉冲放电等离子体子弹将穿过射频放电区域,进一步增强射频放电射流的强度。通过管口放电时空演变,发现随着脉冲电压脉宽的增加射频放电射流的长度从2 mm增加至8 mm,并且可以维持十几微秒。最后,利用大气压级联放电等离子体射流分别对涤纶纤维和碳纤维进行表面改性研究,成功实现了涤纶纤维的超疏水性能,纤维水接触角从112°提高至154°。在碳纤维表面处理过程中,发现射频放电射流可以提高碳纤维表面COOH或COOR含氧极性基团。随着脉冲放电辅助射频放电射流的增强,更多的羧基键合到碳纤维表面。而脉冲放电等离子体射流处理碳纤维主要增加了C-O单键的含量,当脉冲放电产生的高能电子和射频放电射流共同作用于材料表面,会引入得更多的含氧极性基团,增加碳纤维的改性效果。