離子束加工原理與電子束加工類似，也是在真空條件下，將ar、kr、xe等情性氣體通過離子源電離產(chǎn)生離子束，并經(jīng)過加速、集束、聚焦后，投射到工件表面的加工部位，以實現(xiàn)去除加工。所不同的是離子的質量比電子的質量大成千上萬倍，例如最小的氫離子，其質量是電子質量的1840倍，氖離子的質量是電子質量的7.2萬倍。由于離子的質量大，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，因電子質量小速度大，動能幾乎全部轉化為熱能，使工件材料局部熔化、氣化，通過熱效應進行加工。而離子本身質量較大，速度較低，撞擊工件材料時，將引起變形、分離、破壞等機械作用。離子加速到幾十電子伏到幾千電子伏時，主要用于離子濺射加工；如果加速到一萬到幾萬電子伏，且離子入射方向與被加工表面成25°～30°角時，則離子可將工件表面的原子或分子撞擊出去，以實現(xiàn)離子銑削、離子蝕刻或離子拋光等，當加速到幾十萬電子伏或更高時，離子可穿入被加工材料內部，稱為離子注入。
離子束加工具有下列的特點：
1）易于精確控制 由于離子束可以通過離子光學系統(tǒng)進行掃描，使離子束可以聚焦到光班直徑1μm以內進行加工，同時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，可以一層層地把工件表面的原子拋掉，從而加工出沒有缺陷的光整表面。此外，借助于掩膜技術可以在半導體上刻出小于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、合金和半導體材料等。
3）加工應力變形小 離子束加工是靠離子撞擊工件表面的原子而實現(xiàn)的，這是一種微觀作用，宏觀作用力很小，不會引起工件產(chǎn)生應力和變形，對脆性、半導體、高分子等材料都可以加工。