由于负氢离子在引出束能量较高时仍然可以保持很高的中性化效率,基于负氢离子源的中性束注入系统在未来的磁约束核聚变装置中将起到至关重要的作用。相较于传统的热阴极灯丝离子源,大功率低气压射频感性稱合负氢离子源（Negatvie Hydrogen Ion Source,NHIS）具有寿命长、结构简单、无电极污染、维护方便、等离子密度高和引出束流均匀且易控制等一系列优点,已经被选为国际热核聚变实验反应堆（ITER）中性束注入系统的参考离子源。为了优化NHIS的性能并产生高密度的负氢离子,需要对等离子体的产生、输运,尤其是功率吸收机制和电子动理学特征等基础物理问题进行全面深入的理解。基于此,本文主要内容包括以下几个方面。为了验证和全面地理解这种双腔室结构射频感性耦合等离子体源的特性,本文首先采用朗缪尔（Langmuir）单探针对氩等离子体在不同气压和功率下的电子密度、有效电子温度和电子能量几率分布函数（EEPF）的径向和轴向分布进行了系统地诊断研究。为了进一步加深对等离子体产生和输运过程的理解并验证实验结果,本文开发了一个基于COMSOL多物理场软件的混合模型。研究发现,在低气压放电的射频等离子体源中,等离子体扩散伴随非局域的电子动理学起着非常重要的作用。沿着轴向,电子密度和电子温度都在源区中心处达到最大。随着从源区到扩散区轴向距离的增加,EEPF高能尾收缩表明了高能电子在扩散区逐渐被冷却。沿着径向,电子密度的空间分布在不同的气压和功率时都表现为“钟形”分布。然而,随着气压的增加,有效电子温度的径向分布由一个“凸形”分布转变为“凹形”分布。这表明电子动理学特征由非局域向局域机制转变。其次,本文分别利用实验和模拟的方法研究了该等离子体源在氢气放电时的射频功率耦合效率。放电的电源频率为2 MHz,气压为0」-3 Pa,射频功率最高可达6 kW。实验中,功率耦合效率的值是在放电和不放电的情况下通过测量电源施加功率和流过天线线圈的电流来得到的。等离子体的基本参数,如电子密度和有效电子温度,可以通过Langmku·探针测得。同时,还给出了天线线圈匝数的影响,匝数变化范围为5-9匝。研究发现,增加线圈匝数可以显著地提高功率耦合效率,这主要归因于放电系统品质因子的明显提升。此外,实验结果表明,随着功率的增加,功率耦合效率先增加后达到最大值;随着气压的增加,功率耦合效率首先快速增加然后缓慢增加。为了全面地理解这种功率吸收机制,木文开发了一个基于电磁模型和整体模型的混合模型,数值模拟结果和实验结果表现出合观的一致性。数值结果和极限情况下的解析解能够很好地解释实验测量的功率耦合效率的变化趋势。这些趋势主要依赖于品质因子Q电子密度和有效电子碰撞频率。最后,在这种典型的双腔室结构等离子体源中,本文利用Langmuir探针分析了氢气放电中的电子动理学特征和等离子体参数的空间分布,并给出了气压、射频功率和频率的影响。结果表明,随着气压的增加或从放电源区到扩散区轴向距离的增加,EEPF由三温分布逐渐演化为麦克斯韦分布。根据测量的等离子体参数,本文计算了不同放电条件下的特征频率。发现在气压为0.3 Pa时,电子加热机制主要以随机加热为主,而且在气压小于1 Pa时,随机加热必须加以考虑。当气压较高时,欧姆加热变得重要。随着气压或轴向距离的增加,作为电子总能量函数的EEPF由重合变得分散,表明电子动理学机制由非局域向局域转变。这种现象可以通过计算的电子能量弛豫长度得到解释。在源区,电子密度表现为“钟形”分布,而电子温度分布相对比较平坦。然而,它们都在扩散区随着轴向距离的增加逐渐减小。为了验证实验结果,本文利用一个基于COMSOL多物理场软件的混合模型来计算不同放电条件下的电子密度和电子温度。模拟的等离子体参数轴向分布和实验测量的结果在气压为5 Pa时符合得较好,而较低气压时（1 Pa或2 Pa）时,数值模拟得到的电子密度比实验结果要低一些,而数值模拟的电子温度要高一些。在较高的射频功率下（1.5 kW）,发现射频频率对轴向分辨的EEPF、电子密度和电子温度几乎没有影响。