本发明公开了一种实现空间电子和充电电位全向探测的探头结构，包括金属屏蔽外壳，屏蔽外壳上方盖设有屏蔽盖体，盖体中央开设有开口，开口下方到壳体底部之间依次间隔设置四个以上的金属薄层，金属薄层之间通过绝缘材料孤立地保持固定，金属薄层的厚度以及之间的距离根据需要屏蔽的电子能量来决定。本发明还公开了一种具有该探头结构的全向探测器。相对于现有技术，本发明的全向探测器能够实现了在三维空间内360度方向布置探头，可有效实现对不同方向的空间电子探测，并可根据特定厚度金属层的电位，分析发生表面充放电效应和内带电效应的风险。