目前,金属离子束已经在工业中得到了广泛地应用,如离子束辅助沉积、溅射镀膜、离子刻蚀、离子注入、金属与合金材料表面改性、半导体与绝缘体掺杂等。为了获得多电荷态低能强流金属离子束,北京大学正在研究一种等离子体离子源一双空心阴极金属离子源(DUHOCAMIS-Dual Hollow Cathode IonSource for Metal Ion Beams)。　　 DUHOCAMIS概念是在德国重离子物理研究所(GSI)热阴极潘宁溅射离子源的基础上发展起来的,除具有潘宁源的特征外,它主要是采用了强度达0.5T,磁镜比为2.0的高场强非均匀磁场以及全溅射电极。高强度的磁镜场有利于等离子体的形成和稳定;全溅射电极使得溅射后未被电离的原子再次附着在溅射极上,从而提高了溅射极物质的利用率;同时,由于溅射极电压可以在低于阳极电压的情况下进行大幅度调节,使得离子源可以在空心阴极放电和潘宁放电两种模式之间转换,从而能够得到不同电荷态分布的离子。　　 由于DUHOCAMIS采用了高场强磁场,强边缘场效应使得粒子轨迹发生偏转从而使束流的引出比较困难,因此引出系统的设计十分重要,本论文为该源设计了新型的引出系统。设计的引出系统由三部分组成:传统的三电极引出系统、电偏转板和磁屏蔽体。三电极引出方案有利于束流的空间电荷中和从而适合于强流离子束的引出;电偏转板用来抵消引出离子受到的磁场力;磁屏蔽体则用来消弱边缘场对离子运动的影响。　　 在引出系统的设计过程中,利用PBGUNS程序系统地研究了电极各参数对靶处束流特性的影响,确定了三电极引出系统的优化几何参数;利用CST软件研究了静电偏转板偏转电压及磁屏蔽对离子轨迹的影响从而确定了偏转板和屏蔽体的几何参数及位置。模拟结果显示,在引出电压50KV、偏转电压10KV、引出间距3-10mm范围内,通过这一引出系统可以从DUHOCAMIS中引出大部分不同荷质比的金属离子。　　 为了进一步了解引出系统各参数对粒子运动的影响,论文还通过求解粒子在引出区的运动方程以及对粒子进行轨迹跟踪对引出系统的束流传输特性进行了理论分析。分析结果与利用各种程序软件所得到的模拟结果具有较好的一致性,并得到了对实验研究具有指导意义的系列结果。