管构件广泛应用于军事与工业等各领域中,为了提高其性能及使用寿命,人们常采用表面改性技术。等离子体浸没离子注入技术克服了传统离子注入视线性的限制而受到了广泛关注,但内表面的注入处理效果常常不尽如人意。针对管构件内表面等离子体浸没离子注入技术中仍存在的管内等离子体密度低、离子耗尽快,以及管内表面离子注入剂量均匀性差等问题,本文提出了直流射频耦合放电及移动式中心地电极管内表面等离子体离子注入新方法。直流射频耦合放电技术降低并消除射频极板自偏压,从而减小射频极板上的离子轰击能量,为管内离子注入提供密度更高更纯净的等离子体。移动式中心地电极管内表面等离子体离子注入技术,采用地电极内缩到管内的方法提高管内等离子体密度,同时改善管内表面的注入剂量均匀性。　　首先,建立了直流射频耦合放电系统,引入耦合正直流电位实现了对射频极板上自偏压从负值到零伏的无级调节。采用PIC/MCC模型,对直流射频耦合放电进行了数值模拟。模拟研究发现,耦合直流电位的引入,提高了射频放电空间中的等离子体密度和电子温度。同时随着耦合直流电位的升高,射频极板上的离子轰击能量的明显下降,从而减少了射频极板的溅射产额。气压增强,碰撞效应增强,放电空间中的电子能量和离子能量都有所下降,电子密度、离子密度都提高;射频极板半径增大,放电空间中的电子能量和离子能量变化不大,只有最高能量数值有所下降;射频幅值增大,放电空间中的离子密度、电子密度以及带电粒子能量都显著提高。　　直流耦合射频放电 PIC/MCC数值模拟结果表明:耦合直流电位的引入可以有效降低射频极板上的离子轰击能量和自溅射效应。随着耦合直流电位从0 V提高到250 V,离子轰击最大能量和平均能量均明显下降,极板上的离子轰击剂量增大,同时溅射产额也下降了27％。随着气压增大,射频极板上轰击离子剂量升高,平均轰击能量下降,溅射产额也下降;射频半径增大,射频极板上轰击离子剂量增大,平均轰击能量下降,溅射产额下降;射频幅值增大,射频极板上轰击离子剂量增大,平均轰击能量增大,溅射产额增大。　　直流射频耦合放电实验结果显示,随着耦合直流电位升高,放电空间中的等离子体密度和射频极板上的离子流随之增大。直流电位从0 V增大到250 V时,真空室内等离子体密度提高了约6倍,极板上离子流增大了约20%。随着气压增大,直流耦合电位的引入提高了等离子体离子流。射频极板上仅仅施加射频电位,射频功率从100 W增大到400 W时离子流增大了94%,当极板上耦合直流电位为250 V时,离子流数值增大了174%。耦合直流电位的增高,放电空间内受到激发的氩原子和氩离子各个谱线的强度随之增大,放电空间内的电子温度略有提升。耦合直流电位从0 V增大到250 V时,射频极板的溅射产物含量增大了约一倍。　　采用PIC/MCC模型对移动式中心地电极管内等离子体浸没离子注入过程进行了数值模拟。模拟结果显示中心地电极内缩到管内部,管口附近会产生吸引管外离子进入到管内部的电场,进入到管内的离子或者在等势区内注入到管内表面上，或者穿越等势区被地电极与管壁之间的径向电场捕获并加速注入到管内表面上。中心地电极沿着管中轴线运动,内表面上的注入剂量峰相应随之移动,因此移动式中心地电极可以通过在管内非匀速移动来形成管内表面上均匀的大剂量的离子注入。气压减小,管内碰撞效应渐弱,内表面上剂量峰升高;等离子体初始密度增大,保形性良好,管内表面上剂量峰升高。