用于测量电离层的离子或中性粒子的质量、成分的装置。它分为3种：①磁偏质谱仪，有一个弱电场把来自周围等离子体中的离子诱入仪器的入射孔，并使它们在垂直于其运动方向的磁场中通过，这样离子就在圆轨道上运动。加速电位来回扫描，不同质量的离子就在不同的轨道上运动并被记数。由于这种仪器较重并可能引起对其他测量装置的干扰，故多用于火箭上而不用于卫星上。②高频质谱仪，又称本内特质谱仪，实际上是速谱仪,它有5个电压栅，预先被前栅电位差加速的离子相继通过3个栅，而中央栅和连在一起的两个相邻的外栅之间加上交变电压，只有加速两次以最大能量通过第4栅的离子才具备被收集的速度。当它克服减速电位由第4栅到第5栅时，就被选出并在第5栅的远侧计数。因为它比较简单轻巧而被广泛采用。③四极质谱仪，由4根圆形细杆排列成互相平行的方阵组成。每相对的两根用导线连在一起，在它们之间加上包括直流和交变成分的电位差。离子流被送到系统的对称轴上，当加上适当的电位时，大部分离子都能从离子流中偏离出去并打到导体杆上，而只有那些决定于交变场和恒定场之比的特定质量的离子才能通过这种结构而不被捕获，并在远端计数。