随着工业技术的发展,离子源已广泛应用于微细加工的离子束刻蚀技术、材料表面改性的离子注入以及光学薄膜制备中的离子束辅助镀膜等技术,因此,准确控制离子束能量是获得光学精密加工和高质量薄膜的一项重要技术指标。本课题主要进行了离子能量分析仪的研制、测试及其稳定性等研究工作。首先,根据等离子体基本特性、静电学理论推导出了离子能量分析仪中栅网之间的间距。其次,利用Simion静电透镜模拟软件计算了不同网格参数对离子能量测试结果的影响,根据确定的几何参数设计并加工了离子能量分析仪,并应用Matlab软件编写了数据处理软件界面程序。最后,应用研制的离子能量分析仪对宽束冷阴极离子源的离子能量进行了测试实验研究,并对离子能量分析仪的工作稳定性进行了分析。研究结果如下：1、通过等离子体理论、静电学理论,推导出等离子体鞘层厚度S与德拜长度λD之间的关系,依据计算出的德拜长度λD,确定出了等离子体鞘层的厚度；根据等离子体鞘层的厚度与栅网间距之间的关系,从理论上计算出了栅网式离子能量分析仪的栅网间距。2、应用Simion静电透镜模拟软件对离子能量分析仪中的网格间距、网格大小、细丝直径等参数进行了模拟分析,模拟结果表明,在设计栅网式离子能量分析仪时,不同的网格参数对测试结果有一定影响,栅网1的透过率要较小,这有利于增加进入的等离子体德拜长度,并且可以增加其它栅网的网格大小,以利于提高测试结果的精确度。3、应用所研制的能量分析仪测试了宽束冷阴极离子源的离子能量分布,测试结果表明,宽束冷阴极离子源在不同工作条件下的离子能量分布有一定差异,并且其发射的离子能量随着离子源引出极电压的增加而变大。使用所研制的栅网式离子能量分析仪所测试的冷阴极离子源的离子能量与理论值的最大相对误差小于2%,并且在每隔30分钟重复测试时可以保持较高的工作稳定性。