離子源
氣體放電、電子束對(duì)氣體原子(或分子)的碰撞，帶電粒子束使工作物質(zhì)濺射以及表面電離過(guò)程都能產(chǎn)生離子，并被引出成束。根據(jù)不同的使用條件和用途，目前已研制出多種類型的離子源。使用較廣泛的有弧放電離子源、PIG離子源、雙等離子體離子源和雙彭源這些源都是以氣體放電過(guò)程為基礎(chǔ)的,常被籠統(tǒng)地稱為弧源高頻離子源則是由氣體中的高頻放電來(lái)產(chǎn)生離子的，也有廣泛的用途。新型重離子源的出現(xiàn)，使重離子的電荷態(tài)顯著提高,其中較成熟的有電子回旋共振離子源 (ECR)和電子束離子源(EBIS)。負(fù)離子源性能較好的有轉(zhuǎn)荷型和濺射型兩種。在一定條件下，基于氣體放電過(guò)程的各種離子源，都能提供一定的負(fù)離子束流。
離子源是一門(mén)具有廣泛應(yīng)用領(lǐng)域的學(xué)科，在許多基礎(chǔ)研究領(lǐng)域如原子物理、等離子化學(xué)、核物理等研究中，離子源都是十分重要不可缺少的設(shè)備。
離子源的類型
高頻離子源
利用稀薄氣體中的高頻放電現(xiàn)象使氣體電離，一般用來(lái)產(chǎn)生低電荷態(tài)正離子，有時(shí)也從中引出負(fù)離子，作為負(fù)離子源使用。
在高頻電場(chǎng)中，自由電子與氣體中的原子(或分子)碰撞，并使之電離。帶電粒子倍增的結(jié)果，形成無(wú)極放電，產(chǎn)生大量等離子體。高頻離子源的放電管一般用派勒克斯玻璃或石英管制作。高頻場(chǎng)可由管外螺線管線圈產(chǎn)生，也可由套在管外的環(huán)形電極產(chǎn)生。前者稱為電感耦合,后者稱為電容耦合高頻振蕩器頻率為10 ～10 Hz，輸出功率在數(shù)百瓦以上。
從高頻離子源中引出離子可有兩種方式。一種是在放電管頂端插入一根鎢絲作為正極，在放電管尾端裝一帶孔負(fù)電極，并把該孔做成管形，從中引出離子流。另一種方式是把正極做成帽形，裝在引出電極附近，而放電區(qū)則在它的另一側(cè)。不管采用哪種引出方式，金屬電極都要用石英或玻璃包起來(lái)，以減少離子在金屬表面的復(fù)合。
在高頻放電區(qū)域中加有恒定磁場(chǎng)時(shí)，由于共振現(xiàn)象可提高放電區(qū)域中的離子濃度。有時(shí)，還在引出區(qū)域加非均勻磁場(chǎng)來(lái)改善引出。
弧放電離子源
在均勻磁場(chǎng)中，由陰極熱發(fā)射電子維持氣體放電的離子源。為了減少氣耗，放電區(qū)域往往是封閉的。陽(yáng)極做成筒形，軸線和磁場(chǎng)方向平行。磁場(chǎng)能很好地約束陰極所發(fā)射的電子流，在陽(yáng)極腔中使氣體的原子（或分子）電離，形成等離子體密度很高的弧柱。離子束可以垂直于軸線方向的側(cè)向引出，也可以順著軸線方向引出。
PIG離子源
在外磁場(chǎng)約束下產(chǎn)生反射放電的離子源，是弧放電離子源的改進(jìn)。在弧放電離子源中，陽(yáng)極另一端和陰極對(duì)稱的位置上，裝一與陰極等電位的對(duì)陰極，使陰極發(fā)射的電子流在中空的陽(yáng)極內(nèi)反射振蕩，提高了電離效率，改變了放電機(jī)制。陰極一般用鎢塊制成，由電子一種流強(qiáng)大產(chǎn)額高的離子源轟擊加熱，稱間熱陰極離子源。反射放電電壓較高時(shí)，可在冷陰極狀態(tài)下工作。這時(shí)離子源結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，稱為冷陰極離子源。對(duì)于功率較大的離子源，陰極被放電所加熱，達(dá)到電子熱發(fā)射溫度，被稱為自熱陰極離子源。
為產(chǎn)生非氣態(tài)元素的離子，將該元素饋入離子源的方法有多種。簡(jiǎn)單的方法是使用氣體化合物，也可導(dǎo)入該元素的蒸氣。某些固體物質(zhì)還可鍍?cè)陉帢O表面或陽(yáng)極腔壁上，靠放電中的濺射作用將該物質(zhì)導(dǎo)入放電區(qū)。
