氦質譜檢漏儀的型號較多，但基本結構大同小異。它主要由質譜室、真空系統及電氣部分組成。
一、質譜室
不同類型的氦質譜檢漏儀的質譜室結構大同小異，都是由離子源、分析器和收集器三部分組成，它們放在一個抽成高真空的質譜室外殼中，如圖2所示。
圖2 質譜室
1、離子源
離子源的作用是使氣體分子電離，形成一束具有一定能量的離子。其結構如圖3所示。它由燈絲（陰級）、離化室及離子加速極組成。
圖3 離子源示意圖
燈絲在真空中通電加熱后發射電子，在離化室與燈絲之間的電場作用下，電子加速穿過離化室頂部狹縫進入離化室，在離化室中與氣體分子發生多次碰撞后損失能量，最后打到離化室上形成電子流，成為發射電流的一部分。電子在運動的過程中碰撞氣體分子而使氣體分子電離形成正離子，正離子在離化室與加速極之間的電壓U（即離子加速電原）作用下，相繼穿過離化室正面的矩形狹縫和加速極的矩形狹縫，由于加速電場對離子做的功轉變為離子的動能，便形成具有一定能量的離子束。由于離子是由中性氣體分子失去Z個帶負電荷e的電子而形成的，所以離子電荷為正的Ze。若離子的質量為m，到達加速板狹縫外的速度為v，加速電壓為U，按能量守恒定律則有：
因此
（1）
由式（1）可以看出，由于各種氣體的離子均受用一電場的加速，當它們的電荷量相等時，它們的能量相等，但由于質荷比不同，故運動速度也就不同。
2、分析器
分析器作用是使不同質荷比的離子按不同軌跡運動從而將它們彼此分開，僅使氦離子通過其出口隙縫。分析器由一個外加均勻磁場及一個出口電極組成，如圖4所示。磁場方向與離子束入射方向垂直。
圖4 分析器
1-離化室；2-加速極；3-燈絲；4-小電流放大器；
5-收集極；6-高阻；7-分析器出口電極
由離子源出來的離子束射入與它垂直的磁通密度為B的均勻磁場分析器中后，由于分析場中電場為零，所以離子僅受磁場的洛倫茲力作用而作半徑為R的圓周運動。在此圓周上離子所受的磁場為F1應與離子圓周運行的離心力F2相等，則
（2）
式中：R——離子偏轉半徑，單位為m；
B——分析器的磁通密度，單位為T；
M——離子的摩樂質量，單位為g/mol；
U——離子加速電壓，單位為V；
Z——電荷數，單位為個。
如果R以cm計，B以T計，U以V計，M以g/mol計，則上式變為：
（3）
或R以cm計，B以Gs（Gs=10-4T）計。U以V計，M以g/mol計，則
（4）
由此可知，偏轉半徑R與質荷比M/Ze（或M/Z）有關，當B及U一定時，相同質荷比的離子具有相同的運動半徑，不同質荷比的離子將以不同半徑偏轉而彼此分開。質荷比小的偏轉半徑小，質荷比大的偏轉半徑大。在偏轉到180°處，用一分析器出口電極將其他離子擋住，而使氦離子軌道對準出口電極上的狹縫，氦離子穿過狹縫到達離子收集極形成氦離子全部通過狹縫而得到最大的氦離子流（氦峰），一般是用改變加速電壓U來實現的，這一調節過程這是氦峰。
由圖4可見，離子從離化室到離子加速極的引出過程中就已發生了偏轉，因此離化室的狹縫S1安裝時要向外偏離一些，也就是離化室狹縫S1中心到軌跡圓中心的距離比運動圓半徑略大一些，這樣才能保證全部離子通過狹縫S2。
分析器的出口電極一般采用三柵結構，如圖5所示。在離子收集極前面有三個柵極G1、G2、G3。G1和G3接地，中間柵極G2與離化室相連。G1柵的狹縫決定了氦離子的運動半徑，而使除氦以外的其他離子打不到收集極上去。中間柵極G2的正電位對于正離子而言相當于一個拒斥電場，只有具有一定能量的氦離子才能通過G2的狹縫，而由于碰撞失去能量的其他雜散離子即使進入G1狹縫，也不能通過G2狹縫到達收集極，使收集極的氦離子流不受這些雜散離子的干擾。柵極G3是抑制離子在收集極上打出的二次電子不跑向G2，使它仍返回收集極，以防離子流的不穩定。由上可知，調置三個柵極的目的是為了減小噪聲。
圖5 分析器的出口電極結構
3、收集極
收集極是對準出口電極狹縫安裝的，其作用是收集穿過出口電極狹縫的氦離子并通過一個電阻輸入到小電流放大器進行離子流的放大和測量。由于氦離子流一般只有10-13～10-12A，要使小電流放大器第一極輸入信號電壓夠大，則輸入電阻必需很大（一般高于1010Ω）。第一級放大用的靜電計管必須要高度絕緣，所以把高阻及靜電許管放在高真空的質譜室中。
二、真空系統
儀器的真空系統提供質譜室正常工作所需要的真空條件，不同型號的檢漏儀其真空系統有較大的差別。圖6～圖9為幾種典型檢漏儀的真空系統。
圖6 普通型氦質譜檢漏儀（成儀ZLS-23型）真空系統
圖7 純逆流型氦質譜檢漏儀（北科儀ZHP-30型）真空系統
圖8 二級氦質譜檢漏儀（瓦里安979型）真空系統
圖9 三級氦質譜檢漏儀（皖儀SFJ-231型）真空系統
真空系統一般包括：
1、主泵。一般用護散泵或渦輪分子泵。極限壓力小于5×10-4Pa，其抽速應與氣載匹配。
2、前級真空泵。一般采用旋片式機械真空泵，在以分子泵為主泵的系統中也有采用薄膜泵或干泵的。極限壓力小于1×10-1Pa，抽速與主泵匹配。
3、預抽真空泵。一般與前級真空泵共用一個泵，也有專用預抽真空泵的。預抽真空泵一般采用旋片式機械真空泵，其抽速視被檢件大小而定，因此預抽真空泵大都由用戶自配。
4、冷阱。分子泵型真空系統一般不加冷阱。護散泵型真空系統的冷阱加在質譜室、檢漏口與擴散泵之間，使三者被冷阱隔離，如圖6所示。冷阱加入液氦（-196℃）后便可阻止擴散泵的油蒸氣和被檢件來的水蒸氣進入質譜室，保持質譜室的清潔，并幫助擴散泵迅速獲得較高真空。
5、檢漏閥。接在質譜室和被檢件之間的管道上。有些儀器采用節流閥，控制流入質譜室的氣體流量。
6、真空規。一般采用冷陰極磁控放電直空規（潘寧規，又稱冷規）來測量質譜室中的壓力。也有用電阻規或熱偶規測量被檢件的預抽壓力和系統的前級壓力的。
7、標準漏孔。一般儀器內都附有標準漏孔（大多為薄膜滲氦型），用它來校準儀器的最小可檢漏率和對儀器輸出指示進行定標。
三、電氣部分
除了主機供電部件和主機控制部件外，還有幾組主要電路：
1、離子源電源。為離子源提供加速、聚集、拒斥電壓。
2、發射電流穩定電路。穩定和調節發射電流。
3、離子流放大器和單響報警器。將離子流進行放大并將輸出信號送入輸出儀表或顯示器和音響報警器。
4、真空測量電路。一般用熱偶計測量低真空，用冷陰極磁控放電真空計測量高真空。
5、燈絲保護電路。當質譜室正常工作壓力被破壞后，立即切斷燈絲供電回路，以保護燈絲。
6、其他電路。不同型號的檢漏儀所具有的功能不盡相同，所以電路也有不少差別，這在各自的說明書中都有說明，這里不再贅述。
20世紀50年代以后，許多國家都在生產氦質譜檢漏儀。其中美國的Veeoo公司和Varian公司的生產一直延續至今；50年代初，蘇聯科學儀器聯合制成了nTH-4A型檢漏儀；50年代中期，英國的CEC公司制成了24-110型檢漏儀；50年代末，日本島津公司制成了MS-A型檢漏儀、二十世紀電子公司、Edwaeds公司，法國的通用電氣公司、Alcatel公司，德國的MAT公司、Leybold公司等，可以說60年代初期是質譜檢漏儀研制工作最活躍的年代。我國50年代末開始引進蘇聯的nTH-4A型檢漏儀，并由成都儀器廠、北京科儀廠和福州無線電廠先后仿制。由于真空和電真空發展的需要，60年代初期開始研制和生產自已設計的氦質譜檢漏儀。1965年蘭州物理研究所、北京科儀廠先后研制出了具有世界先進水平氦質譜檢漏儀，最小可檢漏率達到5×10-14Pa·m3/s。此后，清華大學、沈陽教學儀器廠也相繼研制了靈敏度較高的儀器投放市場。成都儀器廠、北京科儀廠是我國最早也是目前主要生產氦質譜檢漏儀的廠家。1990年以后，沈陽百樂真空技術公司與合肥皖儀科技公司也開始研制和生產氦質譜檢漏儀。