直流电弧等离子体喷射化学气相沉积(CVD)法制备金刚石膜能够达到很高的沉积速率，获得较大的沉积面积和较高的金刚石膜质量。然而，对其核心部件高功率磁控/流控旋转电弧等离子体炬的研究和结构改进却困难重重。此外，采用该种炬的CVD金刚石膜系统在沉积或沉积结束时会出现结碳、膜开裂等问题，制约了直流电弧等离子体喷射CVD金刚石膜技术的进步及其大规模的产业应用。　　 为此，本文采用经济实用的计算机模拟方法，建立了高功率磁控/流控旋转电弧等离子体炬所产生电弧等离子体的整体模型和考虑弯曲边角形状金刚石膜的热应力模型，对电弧等离子体的特性和影响参数，沉积时和脱膜后金刚石膜内的热应力进行了系统研究，并采用光谱诊断和拉曼检测等实验方法对模型进行了实验验证。　　 利用电弧等离子体的模型系统研究了不同沉积参数时电弧等离子体的状态，模拟结果表明，阴极电流从120A增加到140A，等离子体内最大电流密度从1.42x107A/m2增加到1.65x107A/m2，电弧等离子体的流速与温度均有了很大的提高。励磁电流从0.6A增加到1A，等离子体的周向速度显著增加，使转速提高了约136转/秒。同时励磁增加使等离子体在轴向收缩，轴向流速有所减小，电弧中心温度提高，增加了279K。氩气流量从2SLM变化到3SLM或氢气流量从9SLM下降到6SLM，电弧等离子体的流速和温度模拟结果均变化较小。　　 另外，模拟结果指出引弧嘴添加凸台使引弧嘴附近的等离子体温度提高，流速下降，阻挡了含碳气体的回吸，可以对结碳问题起到一定的改善作用，凸台高度为10mm的喇叭口状的引弧嘴实验效果最好，使结碳很少发生。阴极电流为150A时，可沉积直径120mm金刚石膜的等离子体炬内电弧中心处的等离子体最大流速约176m/s，最高温度为18997K。可沉积直径100mm金刚石膜的等离子体炬在阴极电流为150A时，电弧中心处最高温度为17792K，170A时达到了19720K。　　 热应力模拟结果表明，沉积时不均匀温度分布造成的热应力在金刚石膜强度较低或存在低强度的薄弱点时，很有可能造成金刚石膜的开裂，可通过调整励磁改善等离子体的均匀性，避免裂纹产生。脱膜时即使沉积温度降到700℃，热应力仍然很大，膜仍有可能开裂。从降低热应力角度来看，钼比钨和镍更适合作衬底。添加钛过渡层对缓解因热应力造成的膜开裂可以起到积极的作用，明显地提高了得到无裂纹金刚石膜的几率，而锆和铬过渡层的作用不明显。硅衬底沉积金刚石膜时边缘存在着较大的热应力，模拟结果与拉曼检测结果基本相符。