離子阱為一個離子存儲裝置，主要由一個環形電極和置于電極上下兩端的兩個端蓋（endcap）電極構成（圖12-6)。三個電極的內表面呈近似雙曲線型。處在端蓋電極中心的小孔允許離子進出該阱。一定固有頻率的射頻電壓施加于環（電極）上，電壓(0～12 000V）回路接地點為端蓋電極(0～20V)，這樣就在環電極和端蓋電極之間建立了一個高頻（電）勢差，形成了一個四級場。依靠這個具有不同射頻電壓（VRf）值的四級場，離子阱可以在一個特定的質量范圍內俘獲并穩定一定數量的離子。四級場可以看作一個三維的“槽”或是一個偽勢阱（離子阱由此而得名）。這個勢阱的“深度”與粒子質量、射頻電壓有關，在儀器實際設計中，勢場要能在足夠寬的質量范圍內對離子產生作用力，這樣儀器才可以進行質譜的全掃描并同時兼顧足夠的靈敏度。
另一路射頻輔助電壓被施加在離子阱的出口端蓋電極上，這個附加電壓在掃描的不同階段，即前體離子的分離、碎片化和質量分析階段，可用于不同的目的。
由于LC-離子阱質譜的離子不是產生于阱內而是來自于阱外，這樣就需要一個機制來解釋為什么它們可以被離子阱產生的偽勢阱所俘獲。實際上離子阱的設計無需其他手段，被聚焦的外部離子可以容易地通過第一個端蓋“滾入”另一個阱內四級場產生的偽勢阱中，并且由于能量守恒規定它們要持續“上下滾動”或由另一個端蓋逸出離子阱。由于這個原因和其他原因，阱內設計了碰撞氣體(He)，碰撞氣體（也稱為阻尼氣體）分子的存在是非常有必要的，因為它可以吸收離子束的能量，并導致一定份額進入阱內的離子駐留。其他影響阱俘獲效率的參數有進入阱內的離子束的能量、離子的質量及其m／z、勢阱的深度以及Rf在離子注入點上的實際位相。各種離子的俘獲率可以不相同，對于m/z 500(單電荷）的離子，當阱內的操作壓力為0.1Pa(10-6 bar）時，其俘獲率應為5％左右。