近年来,随着科学技术的发展,人们对各种毫米波体外辐照装置进行探索和研究并不断改善其结构。本文设计了一种用于细胞辐照实验的60GHz的毫米波体外辐照装置,并且研究了以效率和均匀性为代表的辐照剂量。其中辐照系统构建采用的是过孔波导技术,建模采用的是自适应网格,研究方法采用的是毫米波体外细胞实验数值剂量学方法,论文完成了以下三部分工作:首先设计了一个毫米波辐照系统。这个系统是基于一个介质基片集成的,介质基片是通过印制电路板技术制作。在介质基片的上下表面覆盖一层金属片。在基片中制作两列按照一定距离排列的金属化通孔和耦合阵列。毫米波经过两列耦合孔在介质基片中传输,并通过耦合阵列间隙散射。在耦合阵列上表面加载一个常规培养皿模型。同时用两个对称边界将问题空间优化为原来尺寸的1/4。然后对培养液细胞的比吸收率(SAR)进行仿真。通常辐照系统的网格分辨率在0.125mm左右是可行的。为了提高计算结果的精度,本文采用自适应网格,其中计算空间使用0.1mm的网格分辨率,对不需要结果的周围空间使用0.5mm的网格分辨率。入射波选用频率为60GHz和幅值为1V/m的毫米波。激励源采用离散源,源阻抗为50欧姆。对辐照系统进行仿真,通过观察细胞培养液的SAR分布来分析辐射效率。最后对培养液细胞层的SAR分布进行优化。通过140个周期的仿真我们得到细胞培养液表面SAR分布的相对标准偏差为120%。为了减小SAR分布的相对标准偏差,我们将影响分布的因素进行研究并调整到最优。首先考虑计算周期不足导致SAR结果不正确。增加计算周期,得到最稳定的计算周期为1000个。然后考虑培养皿底座厚度影响SAR分布,在保证SAR均值变化程度不大的条件下,调整培养皿底座厚度来减小SAR分布相对标准偏差,得到最佳培养皿底座厚度为4.5mm。最后,我们考虑到培养皿底座相对介电常数对SAR分布的影响,得到最佳的培养皿底座相对介电常数为2.17。优化得到的培养液细胞层SAR分布的相对标准偏差为75%。