由于大量森林植被的破坏以及过量二氧化碳（CO₂）的排放,自然界中原有的碳循环平衡已经被打破,温室效应变得愈发明显。因此发展一种实用的碳捕捉与利用（Carbon Capture and Utilization,CCU）技术作为自然碳循环的补充,成为应对温室效应最有希望的方法。由于大气压微波等离子体放电不需要真空设备、功率密度和耦合效率高且适合大规模工业应用等特点,使得微波等离子体处理和转化CO₂成为目前研究的重点。本文进行了大气压CO₂微波等离子体放电实验并观察了放电形态;同时通过发射光谱诊断的方式获得了放电等离子体的温度参数,为可能的微波等离子体处理CO₂的实际应用提供一些等离子体的基本参数信息。通过将大气压CO₂微波等离子体放电形态与传统炬放电形态的对比,本文发现在大气压CO₂微波放电等离子体中,微波以表面波形式耦合的加热效应对放电有很大的影响。其次,本文对不同放电位置的光谱进行了采集,发现对于CO₂等离子体中的主放电区与余辉区的光谱组成和分布有很大差异;并甄选了主放电区的C₂ Swan（0,0）谱带中的P支、转动量子数在27≤J≤46范围内的一系列谱线作为诊断谱线,利用玻尔兹曼斜率法获得了C₂分子的转动温度,分析认为该转动温度近似等于等离子体的气体温度。结果发现:在我们的实验条件下C₂分子的转动温度为6100 K±200 K;温度并不随功率、气体流量和测量位置发生显著变化。结合文献结果,本文对实验结果的误差进行了评估和分析,证明了实验测得温度值的可靠性。此外,我们使用不同光栅进行了重复测量诊断。结果显示采用不同光栅得到的温度结果具有相同的变化趋势,但采用低分辨光栅所得到的诊断温度会略低于高分辨光栅的实验结果。我们对采用不同光栅所得到的温度结果差异进行了分析,发现这种误差主要是由于谱线重叠造成的。谱线的交叠会导致诊断温度低于实际温度;低分辨光栅的实验温度结果低于高分辨光栅的实验温度结果。最后本文在CO₂微波等离子体放电的基础上掺杂2%的N₂,并对发射光谱中观测到的CN（?v=0）谱带进行了温度拟合,结果发现当转动温度等于振动温度时,拟合良好。拟合温度结果与纯CO₂放电结果基本一致,但N原子的引入是否会显著改变CO₂的放电形态以及等离子体参数,仍需要后续实验的观察和进一步的理论分析研究。