離子束加工原理與電子束加工類(lèi)似，也是在真空條件下，將ar、kr、xe等情性氣體通過(guò)離子源電離產(chǎn)生離子束，并經(jīng)過(guò)加速、集束、聚焦后，投射到工件表面的加工部位，以實(shí)現(xiàn)去除加工。所不同的是離子的質(zhì)量比電子的質(zhì)量大成千上萬(wàn)倍，例如最小的氫離子，其質(zhì)量是電子質(zhì)量的1840倍，氖離子的質(zhì)量是電子質(zhì)量的7.2萬(wàn)倍。由于離子的質(zhì)量大，故在同樣的速度下，離子束比電子束具有更大的能量。
高速電子撞擊工件材料時(shí)，因電子質(zhì)量小速度大，動(dòng)能幾乎全部轉(zhuǎn)化為熱能，使工件材料局部熔化、氣化，通過(guò)熱效應(yīng)進(jìn)行加工。而離子本身質(zhì)量較大，速度較低，撞擊工件材料時(shí)，將引起變形、分離、破壞等機(jī)械作用。離子加速到幾十電子伏到幾千電子伏時(shí)，主要用于離子濺射加工；如果加速到一萬(wàn)到幾萬(wàn)電子伏，且離子入射方向與被加工表面成25°～30°角時(shí)，則離子可將工件表面的原子或分子撞擊出去，以實(shí)現(xiàn)離子銑削、離子蝕刻或離子拋光等，當(dāng)加速到幾十萬(wàn)電子伏或更高時(shí)，離子可穿入被加工材料內(nèi)部，稱(chēng)為離子注入。
離子束加工具有下列的特點(diǎn)：
1）易于精確控制 由于離子束可以通過(guò)離子光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行掃描，使離子束可以聚焦到光班直徑1μm以?xún)?nèi)進(jìn)行加工，同時(shí)離子束流密度和離子的能量可以精確控制，因此能精確控制加工效果，如控制注入深度和濃度。拋光時(shí)，可以一層層地把工件表面的原子拋掉，從而加工出沒(méi)有缺陷的光整表面。此外，借助于掩膜技術(shù)可以在半導(dǎo)體上刻出小于1μm寬的溝槽。
2）加工潔凈 因加工是在真空中進(jìn)行，離子的純度比較高，因此特別適合于加工易氧化的金屬、合金和半導(dǎo)體材料等。
3）加工應(yīng)力變形小 離子束加工是靠離子撞擊工件表面的原子而實(shí)現(xiàn)的，這是一種微觀作用，宏觀作用力很小，不會(huì)引起工件產(chǎn)生應(yīng)力和變形，對(duì)脆性、半導(dǎo)體、高分子等材料都可以加工。