阳极层离子源作为一种离子束流大,结构简单的冷阴极气体离子源,被广泛应用于离子束辅助沉积,基片清洗和薄膜沉积等领域,其制备的类金刚石涂层（DLC）具有较低的内应力和优异的摩擦学性能。但在长时间工作后,会出现阳极污染的情况,造成放电稳定性下降和涂层缺陷增加。针对此问题,本课题通过对气路和放电结构的改进研发出了一种新型阳极层离子源,大大减少了阳极污染,解决了由于颗粒缺陷导致的问题可实现长时间稳定工作,制备出了具有优异性能的DLC。首先通过Matlab软件和粒子网格/蒙特卡洛（Particle-in-cell/Monte Carlo,PIC/MCC）模型的方法对阳极层离子源中等离子体的放电过程及其密度分布进行模拟,发现由于电磁耦合场分布不均匀导致等离子体被切割成两部分,其中一部分向外扩散形成输出束流,而另一部分会直接沉积在阳极和内阴极底部,C₂H₂气体在放电高温下碳化并形成污染累积,经气体带入真空腔体内影响涂层质量。针对该问题,利用Solidworks软件对离子源内部气路和放电结构进行重新设计,研究了气体路径和阴极位置对等离子体放电和分布的作用规律,发现具有尖端结构的实心阴极在提高6 mm高度后,工作气压为1.0 Pa时,既可以得到最佳的粒子分布,又可以实现最高的离化强度和最大的引出束流。利用阳极内部通气可使反应气体直接进入等离子体区域,从而大大减少了阳极表面的污染及气流对污染附着物的裹挟作用。最后,使用新型阳极层离子源进行了厚DLC涂层的制备,结果表明,新型阳极层离子源的放电强度更高,稳定性更好,在8 h的工作时长内,污染程度大大降低。制备的DLC涂层缺陷基本消除,其硬度、膜基结合力、摩擦学性能以及耐腐蚀性能均得到明显改善。