电弧离子镀膜技术是一种将真空弧光放电用于蒸发源的真空镀膜技术,具有离子能量高、沉积速率快、膜-基结合力高、膜层致密、离化率高等优点,广泛地应用于硬质薄膜、装饰薄膜、金属薄膜和光电薄膜（多系金属氧化物）等多个领域。然而,大颗粒污染问题、靶材利用率低的问题始终限制着电弧离子镀技术的发展。阴极电弧源作为电弧离子镀技术的核心部件,是电弧离子镀膜系统的关键。本文从阴极电弧源的电弧放电机理出发,采用“模拟+实验”的研究方法,通过磁场控制弧斑的运动,改善制备膜层过程中的大颗粒污染问题,以及靶材利用率低的问题。调研可知,水平磁场强度影响弧斑运动的速度,垂直磁场强度影响弧斑运动的位置。本文通过优化轴对称磁场结构,将靶面各位置的垂直磁场调整至同一强度值,使弧斑均匀的分布在整个靶面,且随着靶材熔点的降低,需要提高垂直磁场强度以保持弧斑的全靶面运动;水平磁场强度的增加,弧斑的速度显著提高,弧斑从模糊的团状、织网状运动向清晰的圆周运动转变。弧斑的运动速度、运动范围会影响靶面的热量分布,进而影响制备的膜层的质量。随着弧斑运动速度的提高以及运动范围的增加,膜层的质量得以改善,大颗粒数量显著减少,同时膜层中的N元素含量增加,金属元素含量降低。由于靶材熔点不同,膜层厚度表现出不同的变化规律,低熔点靶材制备的膜层表面质量越好,沉积速率相对较慢;高熔点靶材的膜层厚度会随着弧斑运动范围的增大而增加。在优化后轴对称磁场下制备的膜层的组织结构,不会随着磁场分量的变化而改变,具有一定的稳定性。本文依据静态磁场下的膜层实验结果,确定了动态磁场下的弧斑运动的控制机理及方法,通过改变电磁线圈方波激励的频率、幅值,控制弧斑在靶面的分布,使靶面的温度分布、靶材刻蚀均匀化,极大地提高了膜层表面质量以及靶材利用率。