四極桿系統將離子按質荷比分離後最終引入檢測器，檢測器將離子轉換成電子脈沖，然後由積分線路計數。電子脈沖的大小與試樣中分析離子的濃度有關。通過與已知濃度的標準比較，實現未知試樣的痕量元素的定量分析。
離子檢測器有連續或不連續打拿極電子倍增器、法拉第杯檢測器、Daley檢測器等。現在的ICP-MS多采用壹種不連續打拿極電子倍增器，其基本原理是基於二次電子發射過程，它由多個獨立的打拿極陣列組成。當任何壹個帶電離子或中性粒子、離子或電子撞擊壹個塗有特定物質的表面，都可以引起原子外層電子的釋放作用。釋放的二次電子的數目取決於入射離子的類型和能量，以及它的入射角度、入射面的材料和表面積等性質。電子倍增器通常有壹個有限的壽命，它取決於總的累積放電。超過這個壽命，內表塗層不再起倍增作用，倍增器需更換。
電子倍增器的運行需要壹個低於666.5×10-5Pa的真空環境。否則，檢測器室內將產生寄生放電現象。壹個離子在收集器上產生壹個大約為108電子脈沖。電子倍增器如已開啟，最好放在無塵、放有幹燥劑的玻璃幹燥器中保存。為了延長其使用壽命，施加的電壓應保持在能達到所要求性能的最小值。操作電壓應緩慢增加，直到達到脈沖計數倍增器的平臺電壓。最佳的電壓值應該是拐點之後稍微大壹點。
目前ICP-MS所采用的離子檢測器幾乎都是澳大利亞ETP 公司生產的不連續電子倍增器。新型不連續打拿極電子倍增器也稱為活化膜電子倍增器。活化膜是壹種新的打拿極材料，其特點是:①二次電子發射效率高，所以增益高，靈敏度高；②在空氣中穩定，可以儲存數年，出廠保證有效期為不開啟存放兩年；③動態範圍寬；④使用壽命增加，比常規CEM 檢測器長35%～100%，這是因為電子倍增器中增益(即電子放大的能力)的降低機理不同。倍增器增益不斷降低的主要原因是打拿極表面雜質累積汙染引起的，其汙染程度受兩個因素影響：壹是真空室殘留氣體中汙染物的影響；二是打拿極表面入射的電子密度。活化膜檢測器的打拿極面積比連續打拿極面積大得多，每單位面積的雜質累積汙染則相應減少，所以使用壽命增加。
普通的電子倍增器采用的是電子脈沖檢測模式，所以線性範圍只有5個數量級。要想解決ICP-MS中高低濃度同時測定的問題，必須擴大檢測器的線性動態範圍。現在的雙模式檢測器很好地解決了這個問題。它采用脈沖計數和模擬兩種方式，可同時測定同壹個試樣中的低濃度和高濃度元素，線性範圍達8～9個數量級。采用全數字電子倍增器，自動切換靈敏度範圍，甚至可達12個數量級。
在高計數率條件下，離子撞擊檢測器的速率太高，以至於測量電路不能以有效的方式處理計數。離子在前面的離子輸出脈沖期間就到達了檢測器，因而未被計數系統檢測。檢測器和其他有關的計數電子器不能分辨連續脈沖的這段時間稱為“死時間”。死時間將導致儀器的信號響應超過某個計數率，壹般約為1×106計數/秒時，就成為非線性。大多數早期ICP-MS系統的死時間校正約為110ns，而現代儀器則趨向於僅用20ns左右來校正響應的彎曲部分。“死時間”對於同位素比值的測定非常重要，死時間和元素的質量以及濃度有關，所以在有些特殊應用中，如同位素比值的精確測定，還是應該針對具體元素進行“死時間”校正。