利用磁場分析測量α射線能量分佈的裝置。測量α粒子的能譜通常採用半導體探測器、正比管、閃爍計數器等較簡單的探測器，但隻有用α磁譜儀進行測量才可獲得最精確的結果。
α粒子的品質是電子品質的4×1 840倍，電荷是電子電荷的兩倍，因此α磁譜儀的體積和磁場強度都比β磁譜儀大得多。20世紀30年代，E.盧瑟福等研究天然α衰變所用180°聚焦的α磁譜儀就是早期典型的α磁譜儀。α磁譜儀和β磁譜儀原則上無大區別，隻是α磁譜儀體積、磁場強強度和放射源制備等有其特點。α粒子在固體中的射程很短，它在射源體中的自吸收將影響能譜的測量精度。當要求α能譜的線寬度達到2～4千電子伏的水平時，射源的制備要特別註意。制備極薄的α射源可使α能譜的線寬度達到1千電子伏的水平。一般使用的α磁譜儀隻有半圓聚焦和雙聚焦兩種類型，主要用於原子核物理學的實驗研究。