真空电弧放电所产生的金属等离子体由于含有足够高浓度的金属离子,而且具有定向运动的特性,在离子束表面分析、脉冲等离子体推力器、离子沉积/注入等多个领域被广泛应用。本论文基于实验室当前低气压金属电弧等离子体放电工作,利用现有的实验装置,通过对金属电弧等离子体电极结构改进以及探索新的引弧方式,来实现更低气压条件下的金属电弧放电,并以发射光谱法和朗缪尔探针法两种等离子体诊断方法对低气压条件下铜等离子体的参数进行了实验测量。本论文的主要实验研究工作包括:1)对金属电弧等离子体发生器电极结构进行了改进。针对目前金属电弧等离子体发生器电极结构无法产生更高局部场强的问题,采用了喷嘴状阳极和60°锥角圆柱状阴极的结构设计,降低了实现高压击穿起弧的环境压强。2)设计了新的引弧方式。针对目前运用高电压(9 k V)击穿引弧方式无法在更低的环境压强下产生金属电弧放电的问题,将发生器阴极改为圆柱状,提出了将金属丝放置于两电极间的接触引弧方式,实现了在低气压条件下的稳定引弧。3)采用改进的等离子体发生器结构和引弧装置结构设计,开展了低气压条件金属电弧放电特性的实验研究。测量了不同弧电流和冷却水温度条件下金属电弧特性的实验研究。通过发射光谱法和朗缪尔探针法两种等离子体参数诊断方法对环境压强10-3 Pa、弧电40 A、弧电压70 V、冷却水温度20℃条件下阴极材质为铜的真空电弧的放电特性,以及射流区电子激发温度和电子数密度的空间分布规律。图64幅;表5个;参45篇。