离子束抛光设备的加工原理与束加工类似，即在真空条件下，ar、kr、xe等情性气体被离子源电离产生离子束，经加速、集束、聚焦后投射到工件表面的加工部位，实现去除加工。不同的是，离子的质量比电子大几千倍，比如最小的氢离子，质量是电子的1840倍，氖离子的质量是电子的72000倍。由于离子的质量，在相同的速度下，离子束比电子束有更多的能量。
当高速电子撞击工件材料时，由于电子质量小、速度快，动能几乎完全转化为热能，使工件材料局部熔化、气化，通过热效应进行加工。但离子本身质量大，速度低，撞击工件材料时会引起形变、分离、破坏等机械效应。当离子加速到几十电子伏到几千电子伏时，主要用于离子溅射加工。如果加速到10000到数万电子伏，离子的入射方向与加工表面形成25到30的角度，则离子可将工件表面的原子或分子撞击出去，实现离子铣削、离子刻蚀或离子抛光等。当它被加速到几十万电子伏或更高时，离子可以渗透到加工材料中，这被称为离子注入。
离子束抛光设备的加工特点：
1)易于精确控制。离子束抛光设备可以通过离子光学系统进行扫描，使得离子束可以聚焦到直径1μm以内进行加工，并且可以精确控制离子束电流密度和离子能量，从而可以精确控制加工效果，比如控制注入深度和浓度。抛光时，工件表面的原子可以被一层一层抛掉，从而加工出光滑无缺陷的表面。此外，借助于掩膜技术，可以在半导体上刻出小于1μm宽的沟槽。
2）加工洁净。离子束抛光设备加工是在真空中进行，离子的纯度比较高，因此特别适合于加工易氧化的金属、合金和半导体材料等。
3）加工应力变形小。离子束加工是靠离子撞击工件表面的原子而实现的，这是一种微观作用，宏观作用力很小，不会引起工件产生应力和变形，对脆性、半导体、高分子等材料都可以加工。
