近年来,大气压非平衡等离子体射流由于它的许多优点,在生物医学中已得到了广泛的应用。等离子体射流中通过电子碰撞激发和电离产生大量活性粒子,这些粒子对于等离子体射流在生物医学中的应用具有关键的作用,预期的生物医学效应主要通过活性粒子与生物组织的相互作用来获得。另一方面,作为等离子体射流中的重要粒子,电子不仅浓度高,而且在等离子体透入被处理物表面水溶液中时,活跃地参与了等离子体与水溶液的相互作用,并在此过程中扮演了重要的角色。这两个方面均与电子的能量密切关联,因此,研究等离子体射流中电子能谱的演化及其参数效应具有重要意义。本文基于建立的针-板放电结构,使用一维包含蒙特卡罗碰撞的粒子模拟方法,简称 PIC-MCC(particle-in-cell Monte-Carlo collision)方法,系统地研究了正极性脉冲电压作用下大气压氩气非热平衡等离子体射流整个放电空间和三个特征区域(暗通道、等离子体子弹和暗区)中,电子能谱的时空演化,研究了电子能谱的外施电压效应,并对大气压氩气、氦气非热平衡等离子体射流电子能谱作了比较研究。本文工作取得了以下的创新性成果和结论:1.氩等离子体射流(1)射流中电子能谱随时间的演化存在一个特征时间:在特征时间之前,电子能谱的峰降低,分布变宽;特征时间之后,电子能谱的演化规律与特征时间之前的相反。(2)随着等离子体子弹沿射流轴传播,子弹和暗通道中的电子能谱演化,能谱的峰逐渐升高、分布越来越窄,电子的平均能量不断降低。在暗区,电子能谱的演化与子弹和暗通道中的演化相反。与其他两个区域相比,子弹中电子的平均能量和高能电子的占比明显地高,子弹对射流中的高能电子有主导的贡献。(3)三个特征区域中,电子能谱均随外施电压幅值增加而呈现峰变低、分布变宽的演化规律,电子的平均能量亦均随外施电压而增加,但子弹中电子的平均能量增加更为显著。2.氩、氦等离子体射流的比较(1)随着氩、氦等离子体子弹传播:子弹的速度和电子密度的变化有着相似的趋势,均逐渐衰减,但氩的衰减较快,而氦的子弹速度要高、电子密度要小;与氩相比,氦的等离子体子弹电子能谱呈现了显著低的峰和更宽的分布,且平均电子能量要比氩的显著地高。(2)氩、氦等离子体射流不同特征区域的电子能谱,随区域的变化相似,但与氩相比,氦的电子能谱的峰均显著地低、分布明显地宽;氩、氦等离子体子弹中:高能电子的占比,氦比氩的显著地低;能量高于引起水分子产生离解电子俘获过程的最低激发阈值的电子的密度,氩的比氦的高。(3)氩、氦等离子体子弹电子能谱对于外施电压的改变具有相同的演化行为,但氩的电子能谱对于外施电压的变化更为敏感。