考夫曼离子源以结构简单、工作参数大范围可调等优点广泛应用于材料改性技术中。在实际生产中,考夫曼离子源存在着这样的问题：结构简单装配容易的发散场离子源引出的束流均匀性差,而束流均匀性好的多极场离子源则结构复杂、不易清洗等问题；另外,离子源工作时灯丝的温度非常高,其产生的热量会使磁钢在较短时间内达到居里点,磁感应强度大幅度下降,使放电变得非常不稳定,连续工作时间难以保证，工作热稳定性差。针对以上问题,本文旨在探寻一种结构简单、束流均匀性好的离子源,同时兼顾考虑热稳定性。本文首先采用COMSOL Multiphysics软件中的直流放电等离子体模块、永久磁场模块及外电路模块对考夫曼离子源等离子体进行模拟,得到结果与经典理论及实验基本匹配,证明了利用COMSOL Multiphysics对离子源进行模拟研究的合理性。通过对现有的几种离子源放电室结构形式进行对比模拟,得到结论如下：随着屏极相对阳极负压增大,离子源所引出的离子束流也随之增大,但屏极处离子密度在屏极与阳极电势差为45V左右时达到最大,之后随着屏极电压降低而降低,可以利用这一点改善离子源的低能束流特性；仅在阳极内表面一定范围内存在平行于阳极的磁场是放电室内理想的磁场分布形式；在沈科仪φ30考夫曼离子源的结构形式基础之上进行改进,提出了两种方案,其中第二个方案结构简单,并且成功将磁场束缚在了阳极内表面,得到的磁场分布与均匀性非常好的叶片式多极场源相类似,所以理论上具有较好的均匀性,能够满足要求。