近年来,大气压等离子体的材料表面清洗及改性的研究受到了国内外学者及各大材料公司的广泛关注。目前应用最广泛的两类大气压等离子体发生器分别是一些依据介质阻挡的方法设计的平面放电装置,以及等离子体射流。等离子体射流的优点是能够在反应器外产生一定密度的等离子体,可以高效地进行样品处理,平面介质阻挡放电装置的优点是可以产生较大的等离子体区域,更方便于实验研究。然而,这两类装置均存在一定的缺陷,首先等离子体射流最大的问题是处理面积过小,当遇到较大样品时,通常需要采用多只射流构成阵列,或单只射流反复扫描,这样做不仅困难而且耗费大量时间;而平面介质阻挡放电装置最大的问题是待处理样品的形貌会遭到设备结构的限制,当在面对有棱角的样品时,在尖端处往往会产生电弧,导致样品损坏。本文自主设计并研制了一种新型宽幅大面积大气压等离子体发生器,可有效的规避以上两种等离子体发生器的缺陷。该装置具有以下特点:(1)装置总长度为500mm,能够产生长度为400mm稳定均匀的大气压等离子体;(2)利用气流将等离子体吹出反应器外,更方便于材料处理;(3)产生的等离子体具有良好的均匀性,整个区域内没有丝状放电或电弧放电的情况。此装置需要高频高压交流等离子体电源以及大功率空气压缩机来进行驱动。在装置稳定放电时,对其进行了测试及诊断得到如下重要结果:(1)通过示波器获得了电压与电流波形图,波形具备明显的辉光放电特征。(2)测量了等离子体发射光谱,其中可以观察到N2(C-B)和N2+的谱线,计算了其中氮分子的转动及振动温度。(3)用红外热像仪测量了装置正常工作时的宏观温度,结果表明中心温度近似为室温,且并无局部过热或温度随放电时间上升的现象。利用此装置对石英玻璃基片进行了表面处理,经过处理之后,石英玻璃表面亲水性大幅提高,水滴无法单独呈半圆状立于玻璃表面,而会形成一层水膜全面的覆盖在表面。产生这样的变化最大的优点是,玻璃具有了自清洁的效果,即玻璃表面上的水膜可渗透到污垢下面将污垢浮起并带走。通过水接触角(WCA),原子力显微镜(AFM)和X射线光电子能谱(XPS)测试,分析研究了石英玻璃的表面性能,可以得出:(1)随着处理时间的增长,水接触角大幅减小,亲水性大幅提高。(2)石英玻璃表面产生大量纳米级颗粒,粗糙度显著增加。(3)XPS的结果表明,大气压等离子体可以去除表面污染如:O-H、C及N元素。综上结论,大气压等离子体处理可以有效去除石英玻璃表面的污染,并提高表面亲水性,而亲水性提高的原因主要是石英玻璃遭到等离子体处理后,表面形貌发生巨大变化以及粗糙度显著增加所致。