微波电子回旋共振(ECR)等离子体源产生的等离子体有许多优点：首先，它属于无极放电，没有污染，能获得纯净的等离子体；其次，微波能量转化效率高（达95％以上）；再次，等离子体发生器外有约束磁铁系统，在磁场的约束下，等离子体与腔壁的相互作用减少；另外，反应气体的分子分解率及电离率高，离子平均能量低。这些优点使微波电子回旋共振等离子体源非常适合作为离子源。　　 本文所研究的工作在频率为2.45GHz的微波电子回旋共振离子源(ECRIS)可以为质子加速器提供性能较好的质子源系统。它可以给出高流强、高亮度的质子束流，而且这种离子源具有许多特有的优点：小型化，高可靠性，可高频率重复使用，低的维护费用以及可在连续模式或脉冲模式下工作。未来，这种离子源还可以用来描述材料的原子或分子结构的特性，以及通过打靶产生中子来维持次临界核反应和嬗变由常规核反应堆产生的核废料，使循环末端的核废料大量减少。另外，它在工业上还有其他几方面的应用，像材料表面清洗和刻蚀、粒子束溅射沉积、离子辅助沉积等。因此，越来越多的研究单位参与到电子回旋共振离子源的研究当中。　　 一些单位正在做质子源相关的前沿工程，意大利的INFN-LNS团队自2000年起一直在做TRASCO项目，现在，TRIPS(TRASCOIntenseProtonSource)已经在INFN-LNS运行，建在瑞士Lund的欧洲散列源ESS-EuropeanSpallationSource，美国LosAlamosNationalLaboratory实验室、德国Desy实验室、印度Bhabha原子能研究中心和韩国原子能研究院等都在研究设计自己的离子源。中国的近代物理研究所一直在致力于微波离子源的研究，他们与清华大学工程物理学院合作在清华建设的CompactPulsedHadronSource(CPHS)工程，目前正在建设当中。中国工程物理研究院也在做相关研究，他们从俄罗斯引进了一台电子回旋共振离子源，目前也在运行。　　 本文所研究的微波电子回旋共振质子源结构主要包括2.45GHz的微波信号源、四螺钉自动调谐器、环行器、直流阻隔器、双脊波导耦合器及等离子体腔、磁铁系统和离子提取系统。本文的主要工作是从理论方面分析了2.45GHz微波电子回旋共振离子源的特性，重点是采用本实验室软件平台的仿真软件CST和Opera对共振质子源的主要部件进行了模拟计算并设计了其结构。其中，波导耦合器和质子源提取系统是质子源的两个关键部件，前者会影响微波的传输效率和等离子体的产生效率，后者直接影响质子源的束流品质。本文着重对这两个关键部件进行了大量的仿真计算，优化设计了双脊波导耦合器和质子源提取系统。通过分析比较普通波导耦合器和两种双脊波导耦合器的RF参数，得到了性能较好、结构简单的楔型双脊波导耦合器；本文利用Opera-3D对初步设计的四电极提取系统的束流轨迹进行了模拟计算跟踪，通过优化工作电压，得到了实现较好束流品质的提取系统的工作电压和结构参量。　　 通过模拟仿真优化质子源的结构，得到了一系列重要的参数，为以后的质子源的设计建造及实验打下了坚实的基础。