離子泵由強磁鐵、蜂窩狀陽極、鈦(Ti)陰極構成(圖1)。離子泵的基本原理是利用陰極放電產生氣體分子的離子，離子撞擊陰極而被陰極捕捉，同時也產生濺射效果。陰極材料用金屬Ti制作，金屬Ti被濺射后，在腔體的內壁連續形成活性膜，繼續和氣體分子反應，從而不斷進行排氣。由于磁場的存在，陰極放電可維持在極低的壓強下。

圖1　離子泵的結構和原理圖

　　離子泵的排氣量和放電電流成正比，放電電流I和排氣速度S與壓強p之積成正比

　　因此，如果排氣速度保持一定，則放電電流和壓強成正比，也就是說測量放電電流就可知真空度。離子泵的主要優點如下：

　　(1)完全無油。停電時也不用關閉閥門。

　　(2)工作壓強范圍廣，適合極高真空的獲得。

　　(3)無人運轉。只需提供電力即可工作，適合夜間無人操作和遠距離操作。擁有自我保護功能，當發生真空惡化并超過一定值后能自動關閉電源。

　　(4)工作安靜，完全無振動、無噪音。

　　(5)節能。所需電力和壓強成正比，剛啟動時需要一定的電力，隨著真空度的提高則消耗電力降低。

　　(6)不需要真空計。由于壓強和放電電流成正比，知道放電電流則知道大致的真空度。

　　(7)可對惰性氣體排氣。

　　(8)安裝方向自由。

　　但是，離子泵需要和其他初級排氣泵組合使用；同鈦升華泵一樣，離子泵利用化學方法排氣，其使用壽命有限。作為吸附泵的一種，離子泵也需要烘烤，以放出吸附的氣體。如果真空腔體放出的氣體很少，烘烤中也可保持離子泵處于工作狀態。如果烘烤中真空腔內的真空度處于10^-3 Pa或更差，則應該關閉離子泵。烘烤接近結束，真空度達到10^-4 Pa時，再啟動離子泵。