传统的内表面改性方法由于不能解决离子的补充问题和鞘层重叠的问题,因此不能在内表面获得注入剂量和深度均匀的注入层。将脉冲高压辉光放电引入内表面改性研究中,理论上可以在圆筒内部直接产生较高密度的连续等离子体提高注入的能量和均匀性。本文采用静电探针方法和发射光谱方法对这一过程的放电规律和离子注入机理进行了实验研究。实验结果显示,采用脉冲高压可以在圆筒内形成稳定连续的辉光放电等离子体。这种放电形式下产生的Ar等离子体中含有较多的激发态原子,而N等离子体中的粒子主要为N2+离子。等离子的密度随高压脉冲幅值的增大而增大:当Ar气压为2.0Pa,频率300Hz,脉宽15μs时,高压脉冲幅值从10kV增加到15kV,激发原子密度增加了约6倍,而离子密度增加了约4倍。当N2气压1.5Pa,频率300Hz,脉宽15μs时,高压脉冲幅值从10kV增加到15kV,离子密度增加了约2倍。筒内产生的等离子体对鞘层的扩展起阻碍作用,调整脉冲宽度可以保证鞘层不在圆筒轴线处发生重叠,研究发现对于内径为72mm圆筒,15kV时脉冲宽度不大于20μs。由于电子积累的影响,轴线电压为负值,注入能量有损失。实验证明该电压在轴线方向基本无变化,可以在内表面形成能量均匀的注入层。轴线电压受高压幅值影响,在气压1.5Pa,频率300Hz,脉宽15μs时,脉冲幅值为6kV时测得185V的轴线电压,在10kV时测得534V的轴线电压,在15kV时测得704V的轴线电压。但是,由于探针对电子的吸收电子作用,测得的电压低于实际实验时轴线电压。实际注入实验证明,采用该方法确实可以在内表面形成注入深度均匀的注入层,同时与平板注入相比,损失20%~30%的注入能量。