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近年来，人们将用于航天推动器的等离子加速技术应用于薄膜沉积技术，研制出了各种离子源，以实现离子束辅助沉积、镀前处理、直接沉积等工艺技术。其中，线性离子源以其束流密度高，离子束能量范围宽，结构简单，设计成本低以及性能可靠等优点而逐渐成为了研究的重点，并受到广泛应用。国内线性离子源的研究和发展起步较晚，与国外技术相比较，在离子源使用性能等方面还存在一定的差距，而且多数依靠仿制和实验等手段来研制，缺乏一套完整的设计和优化指导方法。因此本文针对这种现状，从线性离子源的原理出发，依靠计算机模拟技术来对线性离子源的结构设计和放电性能进行综合研究。 按照线性离子源的设计思想和流程进行介绍，本文主要包括以下研究内容: (1)介绍了线性离子源的起源，并对该类离子源的国内外发展现状和研究动态进行总结说明。 (2)介绍了线性离子源的工作原理、特点和应用，并根据其工作原理对其结构进行了初步设计，具体的设计内容包括整体结构设计、电场和磁场系统设计、冷却系统和布气系统的设计等。 (3)运用有限元数值求解方法，通过ANSYS软件来对线性离子源的磁场和电场进行二维和三维的计算机数值模拟。通过改变永磁体、磁轭和阴极极靴的尺寸参数来研究磁场和结构之间的关系;通过改变阴阳极距离等参数来研究电场与结构之间的关系。最后结合线性离子源对磁场和电场的要求来对其结构尺寸进行了初步优化，并为下一步的粒子放电模拟提供准备。 (4)通过运用等离子体PIC-MCC粒子模拟方法，对线性离子源的放电过程进行计算机模拟，并探究出工作电压、工作气压、工作气体种类以及基片偏压等参数对离子源束流性能的影响。最终模拟得出结论:工作电压越高，离子束流密度越大，束流平均能量也越大;工作气压越高，离子束流密度越大，但束流平均能量反而降低;基片偏压越大，离子束流密度越大，束流平均能量也越大;另外，束流性质还与工作气体的种类有关。 (5)在现有的FMA90/80过滤电弧离子镀膜机装备的线性离子源上进行实际的磁场测量和束流性能实验。通过对出口处的磁场分布和磁场强度进行测量，并与模拟结果相对比，证明了磁场模拟结果的正确性。通过实验改变工作电压、工作气压以及基片偏压等参数来研究这些参数对离子源束流性能的影响，证明其最终实验测量结果与通过等离子体放电模拟得到的结论相一致。