随着磁约束聚变能研究的不断发展,中性束注入系统作为磁约束可控核聚变装置中最重要的辅助加热手段之一,不仅加热机制清晰、加热效率高,而且还能实现等离子体的电流驱动。近年来,聚变装置对中性束注入的束流强度及能量的要求不断提高,负离子源因其在大于100keV束能量下仍具有较高的中性化效率逐渐成为研究的主流方向。其中,由射频驱动产生等离子体的射频负离子源与传统灯丝源相比又具有使用寿命长、方便维护、不会产生灯丝污染等优势,是实现中性束注入系统长脉冲运行的重要保障。为了研究射频负离子源中的关键技术,中科院等离子体物理研究所于2016年设计并搭建了射频负离子源测试台并发展至今,目前已经具备100kW射频功率下稳定运行的能力,但在负离子产生和引出方面仍然存在很多不足,因此依托测试台开展引出区等离子体行为特性的实验研究显得尤为重要。本课题充分调研了国内外相关研究成果,发现过滤磁场是引出区等离子体行为特性的关键影响因素,以此为切入点开展等离子体行为特性的相关研究。首先根据目前国际上最新的实验结果总结出能够影响等离子体行为特性的过滤磁场关键参数,结合测试台永磁体过滤磁场现状,利用有限元模拟分析软件对过滤磁场进行电磁学模拟计算,分析其存在的缺点;其次,通过带有高斯计的电动机械臂开展过滤磁场的测量实验,并与模拟结果相比对,全面评估现有过滤磁场的水平;在此基础上,设计并模拟分析了适合测试台的多种位型的过滤磁场,确定了以永磁体、等离子体电极电流及其回线复合而成的复合过滤磁场设计方案;最后,依托测试台现有水平,使用朗缪尔探针和发射光谱诊断系统同时诊断引出区等离子体行为特性,实验探究了过滤磁场对于等离子体温度、密度及其均匀性分布的影响,为负离子的产生和引出研究奠定的良好的基础。本课题开展了负离子源磁过滤系统的理论分析、模拟计算、研制及引出区等离子体特性实验研究,为负离子源磁过滤系统的设计和研制提供了理论支持和经验积累,研究结果有力的支持了我国射频负离子源的研制,对CFETR负离子束源的设计和研制也有重要的参考价值。