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化学气相沉积（CVD）高品质的金刚石膜具有优异的物理、化学和机械性能，因此在许多高技术领域有着广阔的应用前景。微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）法是制备高品质金刚石膜的首选方法，但是由于沉积速率低、成本高，导致这种高性能的膜材料无法得到广泛的应用。通过大幅度升高沉积气体的压强，能够提高金刚石膜的沉积速率，但是会减小沉积面积。而兼顾速率和面积，则需要大幅度升高MPCVD装置所能容纳的功率。由于目前现有的装置，都存在不同的导致工作功率不能提高的缺点，所以本文选择高功率MPCVD装置的研发作为研究课题。首先，本文对高品质CVD金刚石膜、MPCVD金刚石膜装置的发展进行了论述，对不同类型的MPCVD装置的优缺点进行了讨论，在此基础上结合高功率MPCVD金刚石膜装置通常需要满足的基本条件，提出一种兼顾目前装置优点的命名为TYUT型的新型MPCVD装置模型。然后，使用模拟软件，依照电场位置、状态和强度对装置的基本尺寸和关键部件尺寸进行了模拟和优化。其次，本文对可能造成装置失谐的因素进行了系统模拟分析，并使用模拟软件对装置设计的调谐机构的性能进行了模拟验证。模拟结果表明，微波频率偏差、谐振腔加工误差、基片高度的变化等都会造成装置的失谐，而所设计的调谐机构能够实现调谐。这些数值模拟研究结果为TYUT型MPCVD金刚石膜沉积装置的建立奠定了基础。根据模拟优化的结果，本文建立了TYUT型的MPCVD装置。通过实验测试表明，所建立的装置不但能够容纳很高的微波功率（＞9kW），而且具有优良的调谐功能。利用所建造的装置，本文分别进行了高功率、高气体压强条件下的沉积实验。实验所制备的直径40mm金刚石膜的沉积速率达到12μm/h，厚度不均匀性＜5%；直径65mm大面积金刚石膜的沉积速率达到5.6μm/h，厚度不均匀性＜6%。两种金刚石膜均具有很高的品质。该实验结果表明，TYUT型的MPCVD装置具有优良的性能，达到了设计的目的，能够满足设计高功率密度条件下大面积高品质金刚石膜的均匀、快速沉积。