本发明提供了一种理想分离级联装置，该装置作为同位素分离设备中的一种结构包括多组分离单机，所述多组分离单机自上而下以金字塔形式一行一行并行连接，输入每组分离单机的供料被分为精料和贫料输出，下一行中分离单机的输入是其在金字塔中所对应到的上一行分离单机的输出；对于某一组分离单机来讲，若输入料流的丰度为cf，则该分离单机输出的精料丰度和贫料丰度其中α，β分别分离单机的浓化分离系数和贫化分离系数，该装置能够保证分离级联装置在使用具有任意分离系数的分离单机时都能工作在理想级联状态。