雖然現實中使用的四級桿質量選擇器大多使用圓柱形，然而理想的質量選擇器外形為雙曲線形。質量選擇器的大小通常在幾厘米到幾十厘米之間。
四級桿質量選擇器的四根極桿被對應的分為兩組，分別施加反相射頻高壓。其中兩組電壓的表達式分別為：
兩組電壓只有符號相反。其中U為直流(DC)分量，V為射頻(達到發射頻率的交流電，RF)分量的振幅(在此處用到的是V_rms而不是Vp-p)。
在通常情況下，U的值為500-2000 V，V為0-3000 V 。
在這樣的電場環境下，離子會根據電場進行震蕩。然而，只有特定荷質比的離子可以穩定的通過電場。當極桿上的電壓被指定時，質量過小的離子會受到很大的電壓影響，從而進行非常激烈的震蕩，導致碰觸極桿失去電荷而被真空系統抽走；質量過大的離子因為不能受到足夠的電場牽引，最終導致碰觸極桿或者飛出電場而無法通過質量選擇器。
在四級桿質量選擇器的硬件中，通常的做法是調整射頻工作頻率w來選擇離子的質量，調整U與V的比值來調整離子的通過率。本節對應的圖片可見，三角形區域為該質量的離子穩定的區域。U與V的比值在此體現為斜率。可見，U/V越大，離子的選擇精度越高，儀器的解析能力越強，但是能穩定通過的離子數量減小；而U/V比值越小，離子通過的數量多，但是解析度下降。經過權衡之后，大多數四級桿質譜儀的解析能力大約都是1Th，體現在質譜圖上就是半峰寬度大約為1Th或者1Da。
值得指出的是，當U值為零，即四級桿上僅施加射頻電壓時，所有離子均可通過。這樣操作的意義是，可以使離子束更加聚攏。通常當作離子鏡(Ion Lens)使用。最典型的擴展就是八極桿和六極桿的出現，實際是源自四級桿的基本工作特性。