用于形成一等离子体的离子源，具有阴极，该阴极具有一空腔及界定阴极阶梯的阴极表面。灯丝安置于该空腔内。一阴极屏蔽件具有至少部分地包围所述阴极表面的阴极屏蔽件表面。一阴极间隙形成于所述阴极表面与阴极屏蔽件表面之间，界定用于限制该等离子体穿过该间隙的弯曲路径。所述阴极表面可具有由第一阴极直径及第二阴极直径所界定的阶梯式圆柱形表面，该第一阴极直径及第二阴极直径彼此不同，以界定该阴极阶梯。该阶梯式圆柱形表面可为一外表面或一内表面。该第一阴极直径及第二阴极直径可为同心的或轴向偏心的。