基本结构如图所示，在两个平板形电极（正极A、负极B）之间加了一个由一系列相互平行的金属细丝构成的屏栅级G，将电离室的电离发生部分与信号产生部分分隔开来。

屏栅电离室结构示意图

带电粒子由负极入射到电离室内，负极与栅极间的距离a大于带电粒子射程，这样带电粒子在电离室内的电离过程将被限制在此区域，全部电子-离子对均在负极与栅极之间产生。由于栅极的静电屏蔽作用，当电离产生的电子-离子对在负极与栅极之间漂移时，仅在负极与栅极上产生感应电荷，没有电流通过负载电阻R_a流到正极A，输出回路没有信号输出。只有当电子穿过栅极后在栅极与正极之间漂移时，输出回路才出现电压脉冲信号。对于输出信号来说，所有的电子最终被收集时都是通过了同样的电位差，与这些电子产生时的初始位置无关，且每个电子产生输出电荷1e，因此可以推导出输出电压脉冲幅度为：

式中为输出电荷量；为输出回路总电容；为总电子-离子对数；为入射带电粒子能量；为带电粒子产生一对电子-离子对所平均消耗的能量。

屏栅电离室具有电子收集快的时间特性，以提高计数率，同时消除了输出脉冲幅度与初电离位置的依赖关系，输出电压脉冲幅度与入射粒子能量成正比，用来测量入射带电粒子的能量。