10.1 双等离子体源的工作原理

气体通过可调漏孔在低压下被引入空心阴极内部。等离子体由空心阴极与阳极之间维持的电弧产生，阳极相对于阴极保持在数百伏的电压。放电由处于浮动电位的锥形中间电极维持在靠近轴线的位置。

由线圈在中间电极与阳极之间产生的磁场将等离子体聚集在阳极上引出孔附近（孔径为 400 μm ）。一部分等离子体穿过该孔，并由于双等离子体源与枪室之间的压力差而在腔室中膨胀。

双等离子体源可根据引出电位的极性提供正离子或负离子。为获得负离子，放电轴线应相对于正离子引出位置发生偏移。这种偏心设置允许引出集中在等离子体外围的负离子，并避免在源保持居中时会产生强电子流。实际操作中，这是通过使中间电极相对于阳极偏心约 0.8mm 来实现的。具体操作时，将旋钮转到机械极限位置（顺时针或反向），然后再回转约 270°。

通常使用的气体种类为 Ar 和 O。氩气产生 Ar⁺ 。氧气产生正离子或负离子。对于正离子，束流由 O₂⁺ 和 O⁺ 组成。O₂⁺/O⁺ 的丰度比约为 10。对于负离子，束流由 O⁻ 和 O₂⁻ 组成。在这种情况下，丰度比相反，即 O₂⁻/O⁻=1/4 。