本发明公开了一种4π立体角的离子束荧光探测装置,包括激光系统、椭圆镜、集光器、光电倍增管、光栅光谱仪、真空位移台和计算机系统;所述椭圆镜的下部焦点设有束流线开口,椭圆镜的上部开口的上方与集光器的下部进口相通,光栅光谱仪或光电倍增管设于集光器的上部出口位置,光栅光谱仪与光电倍增管通过真空位移台相连;所述光栅光谱仪和光电倍增管分别连接计算机。本发明利用椭圆镜结合集光器技术,实现一定范围内原子(或离子)束荧光光谱的高效收集、探测。椭圆镜的大立体角反射特性结合集光器的角度选择特性,可以有效地大幅增加待探测体系荧光光谱收集的立体角度。相比于传统的小立体角探测,可以提升收集效率20倍以上。