穩定性同位素質譜儀，是指一種專門測定C、H、O、N和S等穩定性同位素比值的質譜儀器（IRMS）。在輕元素的穩定性同位素分析時均以氣體形式進行質譜測定，因此首先要將被分析的樣品轉化為氣體。在離子源中氣體分子被電離成帶正電荷的離子，并經電場和磁場的作用將離子按照它們的質荷比分開，然后根據不同離子束流的強度測定穩定性同位素比值。穩定性同位素質譜測定可采用單路測量，或采用雙路（樣品路和標準路）測量的方式。單路測量是氣體樣品從進樣系統的一路進入質譜中即可測得所需離子束的強度，并由比值計算出樣品中同位素的原子百分數；而采用雙路測量時，樣品氣體必須與工作標準氣體進行交替比較測量，得出氣體樣品相對于標準氣體的某種同位素的豐度比，并以3表示。