低温等离子体广泛应用于材料合成与改性、生物医疗、能源化工、资源环境、航空航天和农业生产等领域,产生均匀稳定的等离子体一直是实验研究和工业应用追求的目标。大气压介质阻挡放电（Dielectric Barrier Discharges）是最常用的产生低温等离子的放电方式之一。作为复杂的耗散型非线性系统,大气压介质阻挡放电会发生很多形式的非线性行为,包括:不对称放电、倍周期放电、混沌放电、多脉冲放电、斑图放电和丝状放电等。大气压介质阻挡放电发生不对称放电、倍周期放电和混沌放电等时域非线性行为时,放电产生的活性粒子浓度会随之波动,影响了大气压介质阻挡放电的应用。因此,深入了解大气压介质阻挡放电的时域非线性行为及其产生机理,对获得稳定的放电状态以及大气压介质阻挡放电的应用均具有重要意义。本文使用基于平行平板放电结构的一维流体模型,对大气压氦气介质阻挡放电时域非线性行为的放电参数效应和氮气掺杂效应进行了系统的研究。放电参数包括外施正弦电压频率、气隙宽度、介质板厚度和介质相对介电常数。放电电流密度和气隙电压分别用Jg和Vg表示。论文主要包含以下方面的内容和结论:a.研究了大气压氦气介质阻挡放电时域非线性行为的频率效应（1）获得了放电模式随频率的演化路径:对称单周期放电→不对称单周期放电→混沌放电→对称单周期放电→混沌放电。（2）揭示了特征频率fc的存在,并给出了fc的经验估计。频率小于fc时,放电为对称的单周期放电,单峰放电情形下,Jg-Vg曲线随频率的增加呈现为类曲棍球球棒形和类三角形,分别对应于汤森放电和辉光放电两种模式。并且Jg-Vg曲线围成的面积不满足随频率减小的条件,因此放电等离子体部分不能被视为忆阻器,但仍具有记忆性。频率大于fc时,放电模式的演化路径为:不对称单周期放电→混沌放电→对称单周期放电→混沌放电。这一演化路径中,对称单周期放电前的演化,主要受放电空间残余正柱区的影响,射频阶段出现的混沌放电,主要受阴极鞘层区域电场不稳定的影响。（3）放电模式随频率变化出现的负微分电导与放电模式的演化相关。频率增大时,从对称单周期放电到不对称单周期放电,再到混沌放电的演化过程,对应着负微分电导平均值的增大。b.研究了大气压氦气介质阻挡放电时域非线性行为的结构参数效应（1）获得了放电模式随气隙宽度、介质板厚度和介质相对介电常数的演化路径,分别为:对称单周期放电→不对称单周期放电→倍周期放电→混沌放电;混沌放电→三倍周期放电→混沌放电→倍周期放电→不对称单周期放电;不对称单周期放电→倍周期放电→混沌放电。（2）放电中电子与其他粒子碰撞的多寡与放电模式的演化路径关联。气隙宽度和介质相对介电常数增加时,电子与其他粒子碰撞增多,放电由周期性放电转化为非周期性放电。介质板厚度增加时,电子与其他粒子碰撞减少,放电由非周期性放电转化为周期性放电。（3）不同结构参数变化中,主放电产生的残余正柱区的发展,与放电模式的演化密切关联。残余正柱区的展宽将引起残余电流耦合的出现,导致残余电子峰的存在,这是不对称单周期、倍周期和混沌放电模式出现的原因。从对称单周期放电到不对称单周期放电再到倍周期放电的演化中,残余正柱区呈现了展宽,证实了放电演化为倍周期和混沌放电之前,将先演化为AP1放电模式。c.研究了大气压氦氮混合气体介质阻挡放电时域非线性行为的氮气掺杂效应（1）不同的初始放电状态下,放电随氮气掺杂量的演化,呈现出相同的演化规律:先发展为混沌模式,再经由逆倍周期分岔演化为不对称单周期放电模式。这是氮气掺杂量增加时,大气压氦氮混合气体介质阻挡放电时域非线性行为演化的共同特征。表明可以通过在氦气中掺入少量氮气,使放电达到稳定。（2）种子电子和介质表面沉积电荷与放电模式之间存在关联性。种子电子密度和相应的表面电荷密度随周期的变化与放电电流密度随周期的变化一致;种子电子密度的差异引起了放电模式的不同;电子密度的时空分布中电子回流效应的不同造成了种子电子密度的差异,对放电模式的演化起着关键作用。（3）初始放电状态为混沌放电时,随氮气掺杂量的增加,潘宁电离逐渐增强,引起次放电的放电强度和放电持续时间增加,使放电模式发生混沌放电→倍周期放电→不对称单周期放电的演化。初始放电状态为不对称单周期放电和倍周期放电时,随着氮气掺杂量的增加,潘宁电离逐渐增强,每个周期主放电逐渐减弱,次放电逐渐变强,导致独立的电子回流棒减少。电子回流棒的不同影响了种子电子的数量,导致了不同的放电模式。