中子管是一种小型加速器中子源,由于其具有中子产额可控、成本低、能谱性好、便携等优点已应用到工农医等众多重要领域。中子管是由离子源、加速系统、靶以及气压调节系统构成的一种电真空装置,它的工作原理是由离子源引出的离子在靶上发生氘氘或氘氚核反应,生成氦核的同时产生中子,两种反应产生的中子所具有的能量不同。随着社会的不断进步与发展,在中子管性能方面的要求也在不断地提高,而离子源作为中子管中关键的一个组成部分,离子源的性能会直接影响到中子管的性能,因此,研究用于中子管离子源的相关特性具有一定的研究价值。目前,应用在中子管中的离子源有许多种,在国内应用较多的离子源为潘宁离子源,与潘宁离子源相比,微波离子源具有许多优点,微波离子源能形成较高的等离子体密度、气体电离程度大、使用寿命较长,且微波离子源的构成中不含有阴极等,这些优点使得微波离子源将是未来高产额小型化中子管中所需离子源的较优选择,因此对用于中子管的微波离子源开展研究对中子管的小型化发展有一定的促进作用。微波离子源是一种磁约束等离子体装置,其基本工作原理是利用微波能量来加热气体电离形成等离子体,而离子源在产生等离子体的过程中会受到多种因素的影响。为了更加深入的了解用于中子管的微波离子源的放电特性和引出束流特性,本文以微波耦合等离子体的放电原理为研究起点,在微波离子源放电特性的研究时利用COMSOL多物理场仿真软件,在束流引出特性的研究时利用CST电磁仿真软件,对微波离子源的仿真模型进行了设计,并通过控制变量法,分别探究相关参数对微波等离子体的放电特性和离子源引出束流特性的影响规律,进行分析总结得出相关规律。主要的研究工作分以下几部分:（1）在理论方面,根据微波耦合等离子体的放电原理,首先通过多物理场仿真软件COMSOL建立微波离子源的仿真结构,然后利用软件中的AC/DC模块对微波离子源结构中的磁铁进行仿真设计。通过仿真实验发现,在微波离子源的结构设计中,所需的磁铁结构采用磁环组合的效果较好,而且可以根据实际所需进行磁环尺寸的调整,通过修改相关参数可以满足所需的磁场分布。（2）在中子管微波离子源放电特性方面的研究上,利用COMSOL软件中的微波等离子体模块,采用控制变量的研究方法,通过改变放电气压、微波输入功率、放电腔室大小以及放电腔室外壁材料等参数,得到离子源结构参数变化时对放电腔室内电子密度分布的影响规律。根据仿真结果得出,放电腔室内的电子密度受放电气压的影响较大,且随放电气压的增大而增加;而微波输入功率产生的影响较小;放电腔室的大小和放电腔室外的材料也会对腔室内的电子密度产生一定的影响,当放电腔室逐渐增大时,电子密度也在逐渐增加;放电腔室外的材料对电子密度产生的影响主要体现在腔室外最内层的材料,当最内层材料相同时,放电腔室外的材料层数对电子密度的影响不大。（3）在中子管微波离子源束流引出方面的研究上,采用CST电磁仿真软件,首先设计微波离子源的束流引出结构,利用控制变量的研究方法,通过改变离子源电极的引出孔直径、离子源电极的卷边高度、离子源电极的外部倒角半径、加速电极的引出口直径、加速电极的高度、加速电极所接的电压和两电极间距离相关参数进行仿真实验,根据仿真结果分析并总结相关规律。通过仿真实验发现,当离子源电极引出孔直径增大时,引出束流在加速电极底部的束斑分布面积也随之增加,且聚焦点向离子源电极方向逐渐移动;离子源电极引出口卷边高度对引出束流的影响主要在2 mm～5mm的变化范围内;除此之外,离子源电极是否有倒角也会产生一定的影响;对加速电极而言,由于在实验过程中,加速电极引出口直径均大于离子源电极引出口直径,所以加速电极引出口直径产生的影响较小;但加速电极的高度和所接电压的不同则对引出束流产生一定的影响,当加速电极的高度增大时,束斑分布面积会逐渐增加,且聚焦点逐渐向离子源电极方向移动;随着加速电极所接负高压的增大,束班面积逐渐增大,且聚焦效果更明显;除了电极本身参数的变化会对束流产生影响外,两电极间距离也会有一定的影响,束斑面积会随着距离的增大而增加,且聚焦点逐渐靠近离子源电极。