單極質譜計是四極儀器的一種，其分析場相當于四極濾質器分析場的一個象限。儀器除具有四極場的質量過濾作用外，這種有限的分析場還給儀器帶來新的特性，即具有y方向的局部聚焦特性。
 

從四極濾質器的結論中可看到，當在四極分析場垂直于離子入射方向的截面上畫等位線時，可得兩條正交的零電位的等位線（圖12-34），它和X、y坐標成450夾角，這條等位線與y電極間所占有的部分就是單極分析場。因此，單極質譜計的質量分析器僅由處于地電位的直角電極和處于廬o= -（U- Vcoswt）電位的y電極組成，其余三根電極均可省略。單極分析場中任一點電位可表達為

對于檢測正離子的單極質譜計來說，了解離子在y方向的運動軌跡是十分重要的。參照四極濾質器Y方向離子運動的馬蒂安微分方程式(12-39)．并引入單極分析場的邊界條件，可求得離子的y、Z平面運動方程的穩定解近似式

式(12-40)中的項代表一個“拍”，“拍”的長度僅和β有關，而與離子進入分析場時的初始條件無關；π的周期為ro，它等于4π/βw或2/β高頻周期。由于丨a1丨+丨a2丨+……是小于丨a0丨的，所以“拍”上疊加的高頻振蕩（級數的二次項）在時間r0/2以內是不會使離子穿過儀器的Z軸的。顯然，只要滿足y>丨x丨和離子通過高頻場的時間小于ro/2，并且使離子運動的振幅不超過ro，離子就能通過單極分析場。

從離子在單極分析場X、y方向運動的穩定解范圍，可得出單極質譜計的a、g穩定圖，它是四極質譜計穩定區靠y方向穩定邊界的一條窄帶（圖12-35中的陰影部分），參見“五、四極質譜計”。

概括地講，為了使離子能通過單極分析器，除了四極濾質器那樣，要滿足軌跡穩定（而且z*大振幅要小于ro）這個條件外，還要滿足一個附加條件，即，離子在y方向的運動方程的穩定解，還和在Z軸附近y方向上的有限振幅的“拍”的長度有關，如果“拍”的長度小于分析器長度之半時，離子就無法通過分析器（如圖12-36所示）。單極質譜計的這個特性和磁偏轉質譜計的聚焦特性有類似之處，因此該儀器不稱濾質器而稱之為單極質譜計。
 

和四極濾質器相比，單極質譜計的靈敏度稍低，但其結構簡單、供電方便（高頻功率也可節省一半）；又由于單極質譜計的穩定工作區是一窄帶，所以可用低斜率的質量掃描線來拓寬儀器的工作質量范圍。

單極質譜計在四極濾質器問世10年后，由馮·察恩(Von．Zahn)發明。1965年報道了一種在X、y兩個方向上均采用聚焦的理想單極質譜計。道森(Dawson)等對一般工作方式（毫子掃描、離子按平行于Z軸的方向入射）的單極質譜計的離子軌跡作了計算。赫德森( Hudson)討論了作為超高真空殘氣分析器的單極質譜計的設計參數。此外，不少文獻對單極質譜計作了進一步的研究，如，道森研究了邊緣場的作用；赫爾措格(Herzog)等報道了拓寬單極質譜計工作質量范圍的方法。我國大連化學物理研究所、北京分析儀器廠和蘭州物理研究所等單位都曾研制過這種質譜計。