氦离子化气相色谱仪的工作原理通常都认为是基于潘宁效应(Penning Effect)。它利用β射线，高压直流放电、脉冲放电、光辐射等能量，以及在高压电场加速下获得能量的二次电子与氦原子碰撞，将载气中部分氦原子由基态跃迁到不同能级的激发态，生成亚稳态氦原子He*(2S2S1/2,19.8eV)和氦离子He*(1S2S1/2,24.5eV)等，亚稳态氦原子间的相互碰撞又将部分的亚稳态氦激发为氦原子，放出电子。各种能级的激发态氦和其它高能粒子与样品中被测组分的原子或分子碰撞，将能量传递给被它们，并使之电离，因此只要检测器内存在有达到或超过氖电离势21.6eV能量，就可将气体中包括氖在内的原子或分子发生电离。
氦离子化气相色谱仪优势：
①环境友好：氦离子气相色谱仪没有放射源，老的HID检测器放射源因受半衰期的影响，能量随时间逐渐下降，使仪器不能保持长时间稳定，且易造成严重的环境污染。
②灵敏度高：对大多数化合物检测限在10ppb量级，与放射源氦离子化检测器(HID)灵敏度相近。
③通用型：氦离子气相色谱仪原则上可以检测除氖气以外所有物质，根据实际需要，选用不同色谱柱可以测定多种高纯气中多种杂质气体成分，还可以配接毛细管柱，扩大分离效能，检测更多种成分。
④安全性好：与火焰离子化检测器(FID)相比，只需要一种气体，它没有明火，不需要氢气，安全性高。
⑤多模式工作：一个检测器可以实现放光离子化、电子捕获等工作模式，相当于多个检测器，既有通用型又有选择型。
