四極桿質譜利用四個平行電極（對置成X、Y兩對）產生的交變電場來選擇不同質荷比的離子。核心原理：

每個電極對同時加直流電壓 U 和射頻電壓 Vcosωt，X、Y兩對的電壓相差180°。

離子在三維空間中的運動可用 Mathieu 方程描述，只有滿足穩定解的離子才不會撞擊電極而能通過。

穩定區域由 U、V（或比例 a=8eU/mr?2ω2、q=4eV/mr?2ω2）決定，固定 rf 頻率和電極半徑 r? 后，改變 U、V 的比值或幅度，就相當于掃描不同 m/z 的離子。

實際工作中有三種模式：

質量掃描（不斷改變 U/V，以順序透過不同質荷比）。

質量過濾（固定 U、V 只讓某個m/z通過）。

離子導引（僅加rf或加適量dc，使大范圍m/z的離子穩定）。

四極桿的優點是結構緊湊、掃描快、分辨率可調、易與電噴霧或大氣壓離子源聯用。分辨率 R~1000 的常規四極桿可滿足常規定量分析，若加串聯結構（如三重四極桿）可做MS/MS。

穩定區形狀意味著隨著質量上限提高，傳輸離子接受的穩定范圍減小，因此四極桿的“傳輸窗”有限；同時，電極加工精度、RF功率、離子動能都會影響分辨率和靈敏度。