低温等离子体是对当今科技发展与工业应用影响重大的一项科学与工程,未来半导体行业的集成化和微型化要求会更高,也就迫切需要低温等离子体加工技术有更进一步的发展,提高与材料相互作用的精密性,能够更好的调整等离子体的离子能量,入射角度,与材料的作用范围等等。本研究成功搭建了一套射频等离子体诊断系统以及等离子体改性设备,对Ar、N₂、N/D混气、CH₄等多种射频等离子利用质谱手段进行了诊断工作,测定并分析了等离子体离子的主要组成和能量分布,并总结了一定的规律和调节方法。最后根据等离子体诊断数据作为指导,利用CH₄等离子体对TiAl合金进行了改性,初步探索了改性工艺,发现甲烷等离子体对TiAl合金的高温抗氧化性有一定的积极作用。研究的结果表明:（1）Ar、N₂等不同射频等离子体离子能量分布都随着进气速率的升高,离子能量整体向低能端移动,包括能量峰值和能量最大值。这是由于较高的气体流速导致气压的升高从而导致粒子间弹性碰撞和非弹性碰撞频率的增加。（2）采用外置型天线时,Ar⁺,N₂⁺离子能量分布常为单峰结构,其他复合离子则多为多峰结构;天线为内置型时,Ar⁺离子能量分布具有双峰结构出现离子能量分布的不同分布结构来自于等离子体鞘层内电压射频调制与离子-中性分子电荷交换的共同作用。（3）调整射频等离子体的离子能量的方法除调节气体进气量以外还有几种,一是调整射频电源入射功率,功率越大离子更易具有高能量;二是调节等离子体放电线圈与等离子体间距,间距增加而离子通量与能量降低;三是调整等离子体放电线圈的结构,内置型比外置型天线产生的等离子体离子能量高出一个量级。（4）甲烷等离子体在提高TiAl合金的抗氧化性能中具有一定的积极作用,且甲烷等离子体的离子通量密度与离子能量对改性效果有着关键影响作用,选取合适的等离子体参数有利于改性效果的提高。