溅射离子泵又被称为潘宁泵,主要由钢制阳极筒、钛合金阴极板、铁氧体永磁铁、过载保护直流电源、不锈钢泵体等部分组成。具有工作过程中无油、无污染、无旋转、无震动、结构简单和极限真空度高等优点,又由于其工作压力范围宽,极限真空度高,广泛应用于重离子加速器、扫描电镜（SEM）、质子重离子癌症医疗器械和大型超高真空系统等高尖端仪器设备领域。随着我国科技发展、科学探索的深入和人民日益增长的科技产品需求,各类仪器设备对于高真空和超高真空的需求也随之增加,溅射离子泵的重要性也逐步体现出来。本文为完善溅射离子泵抽气特性计算方法,提高计算精度,探究放电过程带电粒子输运特性,首先从等离子体放电理论出发,模拟计算了溅射离子泵抽气单元内电磁场分布及潘宁放电过程中各物理参数分布规律,分析了溅射离子泵抽气单元完整放电、溅射、成膜和吸附过程。然后,为确定不同物理参数对抽速的影响关系,结合空间气体放电理论、西格蒙德溅射理论、非垂直入射溅射理论和空间活性气体吸附理论等,推导出各参数与抽速之间关系式。通过回归分析方法,作出二维和三维关系图,反映了不同物理量之间的相互关系,将离子泵抽气单元内物理变化过程数值化与公式化。最后,通过COMSOL Multiphysics等离子体及电磁场模拟软件,对溅射离子泵工作单元粒子出射角度分布进行模拟。根据模拟结果提出几种针对不同真空度下的结构改进方案,即阴极板结构优化和带电粒子输运特性优化。经过进一步的计算可知,两种优化方式提高离子泵抽气单元抽速分别达到21.05%和30.93%。本文对溅射离子泵抽气过程进行的相关理论分析,对溅射离子泵放电溅射过程进行的模拟分析,对于理解离子泵工作机理具有理论意义;推导得出的离子泵抽气性能与物理参数间的关系式,以及提出的几种结构优化设计方案,对于提高国产溅射离子泵结构优化设计和性能提升具有实际意义。