螺旋波等离子体源(Helicon Plasma Source-HPS)是一种高密度等离子体源,其在大规模半导体加工、高功率等离子体推进以及聚变材料相互作用等方面具有特殊的应用价值,并以独特的优势逐渐成为人们的研究关注的焦点。螺旋波等离子体的数值模拟对于理解表征电离气体(例如电参数)的不同物理量的行为是至关重要的。本文研究了工作频率为13.56MHz射频天线与腔体半径为0.075m的圆柱形等离子体的耦合,利用HELIC代码,研究计算了不同电子温度和气体压强分布条件下螺旋波等离子体的能量沉积和电流、电场径向分布特性,获得了温度和压强分布对放电特性的影响。得出径向电子温度呈正梯度时更有利于等离子体中心处的功率吸收,温度梯度类型对电场强度和电流密度分布影响不大。中性压强呈正梯度时增大了等离子体边缘处感应电场,并减弱了边缘处功率沉积,波能量耦合深度加深,更有利于中心处功率的耦合吸收。等离子体径向密度呈抛物线分布下,等离子体中心处和边缘处功率沉积较大,其中边缘处附近功率沉积尤为突出且明显高于高斯密度分布下的功率沉积;径向密度呈高斯分布下,等离子体边缘处电场强度较高,电流密度较小,射频波在边缘位置处沉积能量较少且变化不大,进而造成波能量的耦合深度大大增加。得到三种温度和压强分布对两种密度结构的等离子体中电场强度与电流密度分布与变化趋势影响基本相似,由此证明m=1模式的稳定性。由于一维的HELIC代码的并没有考虑等离子体的电离和输运过程,本文利用COMSOL软件,进一步完善了螺旋波放电仿真模拟研究。根据HPS结构组成搭建了二维轴对称模型,并设定相应参数,模拟计算电子数密度,电子温度,碰撞损耗和功率沉积等重要参数,并对其做了详细物理机制的分析,得出随着射频功率的逐渐增大,电子数密度和碰撞功率耗损(绝对值)、功率沉积也在不断增加,而电子温度变化不明显;随着中性气体压强越大,电离出来的电子数密度越高,电子温度有所减小,碰撞功率耗损(绝对值)、功率沉积整体呈上升趋势;在一些静磁场强度下功率沉积、电子数密度较高,说明磁场影响着电离和能量分布等;此外得出改变环形天线数目在一定程度上也影响仿真结果。本文工作可为HPS的实验设计以及螺旋波等离子体推进器(Helicon Plasma Thruster-HPT)等器件的优化设计提供技术支持。