《轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）》已于2016年12月颁布,对柴油机颗粒物排放限值从4.5 mg/km降到3 mg/km,是当前最严的排放标准之一,使得柴油机颗粒捕集器（DPF,Diesel Particulate Filter）已经成为尾气处理不可少的装置。DPF技术的关键在于沉积碳烟的高效经济氧化,低温等离子体中富含大量活性自由基,可在较低温度下实现碳烟氧化,具有应用于DPF再生的潜力。本文基于双层介质阻挡放电低温等离子体发生装置,利用发射光谱对O₂低温等离子体中活性自由基的种类及浓度变化进行了诊断研究,探讨关键活性自由基的生成及反应路径,以期获得低温等离子体活性自由基的可控制备,实现DPF的高效经济。通过对O₂低温等离子体及O₃生成相关研究综述发现,O₂低温等离子体中,可能产生的激发态氧原子有¹D°、¹F、¹S、³S°、³P°、¹D、³P、³D、³D°、³F、⁵S°、⁵P和⁵D°等,是O₃产生过程中的关键中间态自由基。O（⁵P,10.74 ev→⁵S°,9.15 ev）和O（³P,10.99 ev→³S°,9.52 ev）等跃迁过程对O₃生成路径具有重要贡献。发射光谱诊断实验发现,在本文实验条件下,可在543.6 nm、700.1 nm、715.6 nm、747.8 nm、777.4 nm和844.7 nm六处检测到对应的氧原子跃迁谱线。放电电压增加,747.8 nm处O（³D,15.78 ev→³P°,14.12 ev）、777.4 nm处O（⁵P,10.74 ev→⁵S°,9.15 ev）和700.1 nm处O（³D°,12.76 ev→³P,10.99 ev）光谱强度随之增加,543.6nm处O（⁵S°,13.02 ev→⁵P,10.74 ev）和844.7 nm处O（³P,10.99 ev→³S°,9.52 ev）跃迁光谱强度变化较小;放电间隙增加至2 mm时,活性自由基的浓度均下降;氧气流量变化对中间活性自由基的影响很小,但过大不利于臭氧的生成。进一步分析显示活性自由基通过四条主要路径生成臭氧:（1）O₂→O（¹D,14.46 ev）→O（¹D°,12.73 ev）→O（³P,0 ev）;（2）O₂→O（⁵P,10.74 ev）→O（⁵S°,9.15 ev）→O（³P,0 ev）;（3）O₂→O（³D°,12.76 ev）→O（³P,10.99 ev）+hv,O（³P,10.99 ev）→O（³S°,9.52 ev）→O（³P,0 ev）;（4）O₂→O（³D,15.78 ev）→O（³P°,14.12 ev）→O（³P,0 ev）。其中路径（2）最为主要和稳定。在实验的基础上,建立了O₂低温等离子体反应机理,利用零维等离子体模型（zdplaskin）对实验工况进行了模拟。结果显示,O₃生成浓度与实验结果基本吻合,其浓度随着约化场强增大而增大。约化场强为49.25 Td时,即间隙为1 mm,电压为2.5 Kv时,大多数活性自由基浓度处于10¹⁰到10¹² cm^-3之间,基态氧原子（O（³P,0ev））生成速率最快,达到4.3×10²⁴ cm^-3/s;激发态O（⁵S°,9.15 ev）浓度仅次于氧原子,O（³S°,9.52 ev）浓度最低,仅为4.26×10⁷cm^-3。