线性离子阱，结构与四级杆质谱非常相似，由两组双曲线形级杆和两端的两个极板组成。两组级杆中，其中一组施加一个交变电压，另一组施加两个交变电压。在其中一组级杆上开有窄缝，通过改变三组交变电压驱动离子从窄缝射出。 线性离子阱的工作原理源自四级杆质谱仪。四级杆质谱仪中，加在两组级杆上的电场表达可以大致的写为：P = U + V cos (wt) 和 P' = - U - V cos (wt)。其中，U/V的比值，表示离子的选择精度和通过率。U/V越高，则选择精度越高，然而通过的离子数就更少。 在线性离子阱中，U值为0V，仅在四级杆上施加交变电压。离子不被选择的全部限定在空间中。在其中开窄缝的级杆上，加有另外一组交变电压。也就是有三个交变电压。通过协调三个交变电压，使离子进入不稳定状态继而从窄缝中射出。 线性离子阱在进行多级质谱分析(MS-MS)时，首先限定目标质量的离子。通过调整交变电压，将大于以及小于目标质量的离子射出，从而使得仅有一个质量的离子存在于离子阱中。目标质量的范围被称为Isolation Width。之后通过向离子阱内注入气体（通常为氦气或氮气），与离子发生碰撞使其被打成碎片。也有直接通过钨丝的热电效应释放的电子来击碎离子的方法，这种方法非常类似于(Electron Ionization, EI)。
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