金刚石独特的正四面体结构使其具有优异的物理、化学性能。品质优良的金刚石膜可用于刀具涂层,光学窗口,声学膜片,半导体材料等方面。由于天然金刚石储量稀缺且价格昂贵,所以金刚石膜的研究工作成为进年来研究的热点。通过化学气相沉积（Chemical vapor deposition,CVD）法可以制备与天然金刚石各方面性能相媲美的金刚石膜,因此大多数高品质的金刚石膜都是通过此方法制备的。其中,微波等离子体化学气相沉积（Microwave plasma CVD,MPCVD）法在沉积金刚石膜过程中没有放电电极的污染、控制性好,用此方法获得的金刚石膜品质最高,因此MPCVD法被公认为是制备高品质金刚石膜的首选方法。本论文首先对国内外金刚石膜、金刚石膜沉积装置进行了论述,通过分析已知的金刚石膜沉积装置,总结出高功率沉积金刚石膜的必要条件。结合椭球式谐振腔的聚焦特性,以及具有高功率沉积特点的环形耦合天线式的MPCVD装置模型,进而设计了一种名为新型弧面调节大功率MPCVD沉积装置,装置具有功率高、场聚焦能力强、真空密封性强,双调节机制以及全水冷结构设计的优点。采用数值模拟的方法对装置尺寸进行了优化,得到了最优尺寸的谐振腔模型。其次,本文对可能造成装置失谐的因素作出了分析,并在装置失谐（微波频率偏差、实际装置尺寸误差、基片高度变化）时,利用可调节的弧面调节体进行了调谐的模拟研究。研究表明频率偏差范围大于±10MHz时对装置有很大影响,调节装置可在±30MHz范围内调谐;在谐振腔下腔体直径存在+1mm误差时,可通过下调2mm弧面调节体,存在-1mm误差时,通过上调2mm弧面调节体进行调节;基片高度增高2mm时,可通过下调弧面调节体5mm,下调基台调节体3mm,能够使电场强度达到最高值,证明了装置的调节功能对电场强度和聚集程度的可控性。通过搭建10KW的弧面调节大功率MPCVD装置平台,首先对装置保持真空的性能进行了测试,测得漏率为3.6×10^-6Pa·m³·s^-1,然后运用此装置分别在单晶硅、单晶金刚石衬底上进行了金刚石膜的沉积实验。使用扫描电子显微镜可观察到:在单晶硅基底上制备的金刚石膜的晶粒结晶度好,晶界明显,晶粒尺寸大小基本均匀且成方块状,平均晶粒尺寸在2μm-5μm之间,无明显的二次形核现象;在单晶金刚石籽晶上生长金刚石膜前,预先使用O₂/H₂等离子体刻蚀可保证生长的单晶金刚石表面含有较少的生长缺陷,所制备的金刚石膜具有优良的品质,设计的新型弧面调节大功率MPCVD装置具有优良的沉积性能,为高品质金刚石膜进一步的研究和应用提供了良好的平台。