Pompa jonowa jest typem pompy bez wylotowej. W takiej pompie wytwarzane jest pole elektryczne o dużym natężeniu, rzędu 30 kV/cm, w którym cząsteczki gazu ulegają polaryzacji i zaczynają poruszać się w kierunku elektrod, a w wyniku zderzeń są jonizowane. Elektrony, które wówczas powstają uczestniczą w procesie jonizacji wtórnej. Pole magnetyczne wytwarzane przy pomocy magnesów stałych, zakrzywia tory naładowanych cząstek, zwiększając w ten sposób efektywność jonizacji.
Przyspieszane polem elektrycznym cząsteczki gazu są wbijane w pokryte tytanem katody i absorbowane w nich chemicznie. Dodatkowo w trakcie zderzeń z katodą, rozpylany jest tytan, który osiada między innymi na anodzie tworząc aktywną chemicznie warstwę, zdolną absorbować gazy. Schemat pompy jonowej przedstawiony jest na poniższym rysunku.
Rys 1: Schemat ideowy pompy jonowej
Pompa jonowa wymaga próżni wstępnej poniżej 10-4 mbar, która wytwarzana jest przy użyciu pompy rotacyjnej oraz turbomolekularnej. Pompa ta charakteryzuje się długim czasem działania, wysoką niezawodnością i wydajnością. Jej zaletą jest fakt, iż nie wprowadza do układu dodatkowych zanieczyszczeń takich jak pary oleju. Wadą pompy jest to, że słabo pompuje wodór i gazy szlachetne w tym hel, który w przypadku korzystania z lampy helowej, dostaje się do układu. Szybkość pompowania jonowej pompy próżniowej zmienia się wraz ze zmianą ciśnienia. Pompa taka może pompować gazy z prędkością rzędu kilkuset l/s. Pompa jonowa w połączeniu z pompą rotacyjną i turbomolekularną pozwala uzyskać próżnię ultrawysoką.