本发明公开了一种用于中性原子分析的测量装置，所述装置包括：探测组件和信号处理模块；所述探测组件，用于接收宇宙粒子，对其中待分析的中性原子，产生二次电子，通过收集起始二次电子、停止二次电子和符合二次电子输出起始阳极信号、停止阳极信号和符合阳极信号；所述信号处理模块，用于对接收到的起始阳极信号、停止阳极信号和符合阳极信号进行预处理，然后进行计算，得到待分析粒子在探测组件中的飞行时间信息、起始二次电子的位置信息、停止二次电子的位置信息、符合二次电子的位置信息和在探测组件中的飞行时间信息。本发明的装置结构简单，空间利用率高，易于加工制作。