本发明涉及一种气体电离室，包括底座和外壳，底座具有一端开口的第一空腔，外壳具有两端开口的第二空腔，第二空腔内设有电极极板组件，电极极板组件包括间隔设置的多层电极极板，外壳固定在底座上，并遮盖第一空腔的开口，外壳底部设有通孔，通孔使第一空腔和第二空腔连通；外壳的两端分别有可拆卸固定的入射窗和盖板，用于遮盖第二空腔的开口，以使第一空腔和第二空腔与外界隔离；入射窗可供X射线穿过，盖板上设有进气口，用于向第二空腔充入气体介质，底座上设有出气口。本发明的气体电离室，电极极板组件包括多层电极极板，在相同的气体介质中，可以吸收更多的X射线，从而使输出的弱电流信号更强。