چکیده: چشمه‌های یونی انواع مختلفی دارد که یکی از مهمترین آنها چشمه یونی پنینگ می‌باشد. با توجه به سادگی طراحی و بهره‌برداری، اندازه کوچک و توان مصرفی کم، چشمه های یونی پنینگ در زمینه‌های مختلفی مانند شتابدهنده‌ ذرات، کاشت یون و کندوپاش کاربردهای فراوانی دارند. در این پایان نامه طراحی، شبیه سازی و ساخت چشمه یونی پنینگ کاتد سرد با استخراج محوری توضیح داده شده است. ابتدا اصول فیزیکی، ساختار و عملکرد این چشمه یونی مورد بررسی قرار گرفته است. بر اساس شبیه سازی‌های انجام شده با استفاده از نرم افزار CST مدل مناسب انتخاب شده و مراحل طراحی و ساخت این چشمه تشریح شده است. ولتاژ اشتعال و شدت جریان استخراج شده با تغییرات هندسه‌ی کاتد و آنتی‌ کاتد چشمه یونی از مهمترین نتایج عملی بدست آمده می‌باشد. نتایج تجربی نشان می دهد، با طراحی جدید کاتد و آنتی کاتد، ولتاژ اشتعال کاهش و جریان استخراج شده، افزایش یافته است.