同位素質譜儀是由記錄儀、檢測器、質量分析器、離子源以及樣品入口五個獨立的系統組成。
1、記錄儀：對檢測器的信號進行接收并且放大和記錄，如此就使質譜圖獲得。質譜儀的記錄儀既能夠為簡單的帶狀記錄紙，也能夠為比較復雜的電腦系統。不管是怎樣的情形。數據均應當被準確的記錄，并且在之后有所需要的時候被調用。需要在真空系統運行質譜儀，一般室內常壓的百萬分之一或者十億分之一為真空度的范圍。在真空系統里包含離子源，質量分析器和檢測器。
2、檢測器：能夠對已經被分離的離子的到達加以感知，將非常微小的離子的電流放大，從而進行進一步的電子處理。盡管有非常多不同類型的檢測器，然而作用都相同，即是對離子進行檢測并且將其轉變為比較強的電信號。
3、質量分析器：在質譜儀里，樣品離子的運動受到電場或者磁場，或者兩者都有的分析器的控制，如此就能夠按照它們的質量差異分離它們。盡管質量分析器有很多不同的種類，然而它們執行的功能都一樣——按照質量對不同的離子進行分離。
4、離子源：質譜儀離子源是將樣品分子轉變為樣品離子。帶有電荷的樣品分子即為樣品離子。由中行分子里將一個電子移除，如此，就使正離子形成了，此即為形成樣品離子的簡單方法。在從前的很多年里，開發出了很多不同的離子源，然而較為重要的一點，只有樣品分子變成樣品離子，才可以被質譜所分析。
5、樣品入口：因為需要在真空狀態下運行質譜儀，必須要有一個樣品入口，如此才可以從室內常壓將樣品往離子源轉移。
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