離子阱，由一對環形電極和兩個呈雙曲面形的端蓋電極組成。在環形電極上加射頻電壓或再加直流電壓，上下兩個端蓋電極接地。逐漸增大射頻電壓的高值，離子進入不穩定區，由端蓋極上的小孔排出。因此，當射頻電壓的高值逐漸增高時，質荷比從小到大的離子逐次排除并被記錄而獲得質譜圖。離子阱質譜可以很方便地進行多級質譜分析，對于物質結構的鑒定非常有用。這種由一對環電極和兩個雙曲面端電極形成的離子阱稱為三維離子阱，離子聚焦的位置是在中心的一個點上，具有比較大的空間電荷效應，常規的三維離子阱的離子存儲數目為幾千個。
為了避免空間電荷效應和簡化電極結構，后來人們使用四級桿的結構加入前后端蓋的方式開發出線型離子阱，線型離子阱的離子聚焦在一條線上面，與三維離子阱相比，增加了離子的儲存量，提高了儀器的靈敏度。線型離子阱有被稱為二位離子阱。