回旋質譜計的工作原理是基于離子在正交的高頻電場和直流磁場的回旋共振現象，屬于能量平衡質譜計的一種。

圖12-17給出簡單型回旋質譜計的結構圖。其離子源、分析器和離子收集極均包含在一個邊長約為2cm的盒狀電極系統中。電極系統由陰極、電子加速極、盒電極（阱電極）、上下高頻電極、電子收集極和離子收集極等電極組成。質譜管放在均勻的直流磁場中，電子束的方向和磁場嚴格平行。

從陰極發射的電子經電子加速極加速后，順磁場方向穿過限束孔貫穿電離區，z*后由電子收集極所接收。在電離區的電子束附近，被電離的各種氣體離子在磁場B的作用下，以固有的回旋角頻率叫w0旋轉甜

式中  B-磁場的磁感應強度；

q-離子的電荷量；

m——離子的質量。

當對上下高頻電極施加一個垂直于磁場方向的高頻電場E= Eosincot，且滿足條件∞= w0時，這種離子便能不斷從高頻電場中獲得能量，作不斷增大回旋半徑的螺旋線運動。這種離子稱共振離子。如果甜和ao的差值較大，離子便不能從高頻電場中獲得較多昀能量，所以其z*大軌道半徑的數值有限。這樣的離子稱為非共振離子。因此，若在離電子束較遠處安裝離子收集極，就能做到只收集共振狀態的離子。

根據以上原理，儀器的質量掃描可以用固定磁場，連續改變高頻電場頻率；或者是固定高頻電場頻率，連續改變磁場強度來實現。不論采用哪一種掃描，譜峰的質量數均可按式(12-3)來計算

由于回旋質譜計的離子源和分析器都處在同一個小體積中，因此，非共振離子的存在會給電場帶來一定的干擾。為了克服非共振離子所引起的電場畸變，在簡單型回旋質譜計的基礎上，發展了一種復雜管型的回旋質譜計（圖12-18）。這種質譜計設置了四個高頻分壓電極。在分壓電極上還同時加有正零點幾伏的阱電壓，起防止共振離子逃逸的作用。此外，這種質譜計的盒電極被分割成四塊獨立的電極，平行于電子束的那兩塊電極稱之為旁板電極。旁板電極施加數十伏負電壓。在磁場和旁板電極形成的靜電場的作用下，分析區內的非共振離子沿電場的等位線漂移出電極系統，排除了干擾離子。質譜計的電極用0.2mm—0.3mm的鉑銥合金片制成，可用高頻感應加熱的方法在900℃下徹底除氣，因此其性能較簡單型回旋履譜計更穩定。