离子泵的结构和原理图

 
离子泵由强磁铁、蜂窝状阳极、钛(Ti)阴极构成(图1)。离子泵的基本原理是利用阴极放电产生气体分子的离子，离子撞击阴极而被阴极捕捉，同时也产生溅射效果。阴极材料用金属Ti制作，金属Ti被溅射后，在腔体的内壁连续形成活性膜，继续和气体分子反应，从而不断进行排气。由于磁场的存在，阴极放电可维持在极低的压强下。

图1　离子泵的结构和原理图

　　离子泵的排气量和放电电流成正比，放电电流I和排气速度S与压强p之积成正比

　　因此，如果排气速度保持一定，则放电电流和压强成正比，也就是说测量放电电流就可知真空度。离子泵的主要优点如下：
(1)完全无油。停电时也不用关闭阀门。
(2)工作压强范围广，适合极高真空的获得。
(3)无人运转。只需提供电力即可工作，适合夜间无人操作和远距离操作。拥有自我保护功能，当发生真空恶化并超过一定值后能自动关闭电源。
(4)工作安静，完全无振动、无噪音。
(5)节能。所需电力和压强成正比，刚启动时需要一定的电力，随着真空度的提高则消耗电力降低。
(6)不需要真空计。由于压强和放电电流成正比，知道放电电流则知道大致的真空度。
(7)可对惰性气体排气。
(8)安装方向自由。
但是，离子泵需要和其他初级排气泵组合使用；同钛升华泵一样，离子泵利用化学方法排气，其使用寿命有限。作为吸附泵的一种，离子泵也需要烘烤，以放出吸附的气体。如果真空腔体放出的气体很少，烘烤中也可保持离子泵处于工作状态。如果烘烤中真空腔内的真空度处于10^-3 Pa或更差，则应该关闭离子泵。烘烤接近结束，真空度达到10^-4 Pa时，再启动离子泵。