แมสสเปกโทรเมตรี ( MS ) เป็นเทคนิคการวิเคราะห์ที่ใช้ในการวัดอัตราส่วนมวลต่อประจุของไอออนผลลัพธ์จะแสดงในรูปของสเปกตรัมมวลซึ่งเป็นกราฟแสดงความเข้มเทียบกับอัตราส่วนมวลต่อประจุ สเปกตรัมเหล่านี้ใช้ในการระบุองค์ประกอบหรือไอโซโทปของตัวอย่าง มวลของอนุภาคและโมเลกุลและเพื่ออธิบายเอกลักษณ์ทางเคมีหรือโครงสร้างของโมเลกุลและสารประกอบทางเคมี อื่นๆ แมสสเปกโทรเมตรีถูกนำไปใช้ในหลายสาขาและประยุกต์ใช้กับตัวอย่างบริสุทธิ์รวมถึงสารผสมที่ซับซ้อน

ในขั้นตอน MS ทั่วไป ตัวอย่างซึ่งอาจเป็นของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซ จะถูกทำให้เป็นไอออนเช่น โดยการชนด้วยลำแสงอิเล็กตรอนซึ่งอาจทำให้โมเลกุลบางส่วนของตัวอย่างแตกออกเป็นชิ้นส่วนที่มีประจุบวก หรือเพียงแค่มีประจุบวกโดยไม่แตกตัว ไอออน (ชิ้นส่วน) เหล่านี้จะถูกแยกตามอัตราส่วนมวลต่อประจุ เช่น โดยการเร่งความเร็วและทำให้สัมผัสกับสนามไฟฟ้าหรือสนามแม่เหล็ก ไอออนที่มีอัตราส่วนมวลต่อประจุเท่ากันจะมีการเบี่ยงเบนในปริมาณเท่ากัน^{[ 1 ]}ไอออนจะถูกตรวจจับโดยกลไกที่สามารถตรวจจับอนุภาคที่มีประจุได้ เช่นตัวคูณอิเล็กตรอนผลลัพธ์จะแสดงเป็นสเปกตรัมของความเข้มของสัญญาณของไอออนที่ตรวจพบเป็นฟังก์ชันของอัตราส่วนมวลต่อประจุ อะตอมหรือโมเลกุลในตัวอย่างสามารถระบุได้โดยการเชื่อมโยงมวลที่ทราบ (เช่น โมเลกุลทั้งหมด) กับมวลที่ระบุ หรือผ่านรูปแบบการแตกตัวที่เป็นลักษณะเฉพาะ

ในปี ค.ศ. 1886 ยูเจน โกลด์สไตน์สังเกตเห็นรังสีในการปล่อยประจุแก๊สภายใต้ความดันต่ำ ซึ่งเคลื่อนที่ออกจากขั้วบวกและผ่านช่องทางในขั้วลบ ที่มี รูพรุน ในทิศทางตรงกันข้ามกับทิศทางของรังสีประจุ ลบจากขั้วลบ (ซึ่งเคลื่อนที่จากขั้วลบไปยังขั้วบวก) โกลด์สไตน์เรียก รังสีประจุบวกจาก ขั้วบวกเหล่านี้ ว่า "Kanalstrahlen" ซึ่งคำแปลมาตรฐานในภาษาอังกฤษคือ " canal rays " วิลเฮล์ม วีนพบว่า สนาม ไฟฟ้าหรือสนามแม่เหล็ก ที่แรง สามารถเบี่ยงเบนรังสี canal rays ได้ และในปี ค.ศ. 1899 เขาได้สร้างอุปกรณ์ที่มีสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กตั้งฉากกัน ซึ่งแยกรังสีประจุบวกตามอัตราส่วนประจุต่อมวล ( Q/m ) วีนพบว่าอัตราส่วนประจุต่อมวลขึ้นอยู่กับลักษณะของแก๊สในหลอดปล่อยประจุ นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษเจ.เจ. ทอมสันต่อมาได้ปรับปรุงงานของวีนโดยการลดความดันเพื่อสร้างเครื่องสเปกโทรแกรมมวล

คำว่าspectrographได้กลายเป็นส่วนหนึ่งของคำศัพท์ทางวิทยาศาสตร์สากลตั้งแต่ปี 1884 ^{[ 2 ] [ 3 ]}อุปกรณ์สเปกโทร เมตรี ในยุคแรกๆ ที่วัดอัตราส่วนมวลต่อประจุของไอออนเรียกว่า mass spectrographซึ่งประกอบด้วยเครื่องมือที่บันทึกสเปกตรัมของค่ามวลบนแผ่นฟิล์มถ่ายภาพ [ ^{4 ] [ 5 ] mass} spectroscope คล้ายกับmass spectrographยกเว้นว่าลำแสงของไอออนจะถูกส่งไปยังหน้าจอฟอสฟอร์^{[ 6 ]}การกำหนดค่า mass spectroscope ถูกใช้ในเครื่องมือยุคแรกๆ เมื่อต้องการสังเกตผลของการปรับแต่งอย่างรวดเร็ว เมื่อปรับเครื่องมืออย่างถูกต้องแล้ว จะใส่แผ่นฟิล์มถ่ายภาพและทำการฉายแสง คำว่า mass spectroscope ยังคงถูกใช้ต่อไปแม้ว่าการส่องสว่างโดยตรงของหน้าจอฟอสฟอร์จะถูกแทนที่ด้วยการวัดทางอ้อมด้วยออสซิลโลสโคป [ ^{7 ] ปัจจุบัน} ไม่แนะนำ ให้ใช้คำว่าmass spectroscopyเนื่องจากอาจทำให้เกิดความสับสนกับ light spectroscopyได้^{[ 1 ] [ 8 ]}สเปกโทรเมตรีมวลมักจะย่อเป็นmass-specหรือเรียกสั้นๆ^ว่า MS [ ^{1 ]}

เทคนิคสเปกโทรเมตรีมวลสมัยใหม่ได้รับการคิดค้นโดยArthur Jeffrey DempsterและFW Astonในปี 1918 และ 1919 ตามลำดับ

เครื่องสเปกโตรมิเตอร์มวลแบบภาคส่วนที่เรียกว่าคาลูตรอนได้รับการพัฒนาโดยErnest O. Lawrenceและใช้สำหรับการแยกไอโซโทปของยูเรเนียมในระหว่างโครงการแมนฮัตตัน [ ^{9 ] เครื่อง}สเปกโตรมิเตอร์มวลคาลูตรอนถูกใช้สำหรับการเสริมสมรรถนะยูเรเนียมที่โรงงาน Y-12 ในโอ๊คริดจ์ รัฐเทนเนสซี ซึ่งก่อตั้งขึ้นในช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง

ในปี 1989 ครึ่งหนึ่งของรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ถูกมอบให้แก่ฮันส์ เดห์เมลต์และโวล์ฟกัง พอลสำหรับการพัฒนาเทคนิคกับดักไอออนในช่วงทศวรรษ 1950 และ 1960

ในปี พ.ศ. 2545 รางวัลโนเบลสาขาเคมีได้มอบให้แก่John Bennett Fennสำหรับการพัฒนาอิเล็กโทรสเปรย์ไอออนไนเซชัน (ESI) และKoichi Tanakaสำหรับการพัฒนาซอฟต์เลเซอร์ดีซอร์ปชัน และ การประยุกต์ใช้ในการไอออนไนเซชันของโมเลกุล ชีวภาพขนาดใหญ่ โดยเฉพาะโปรตีน^{[ 10 ]}

เครื่องแมสสเปกโทรเมตรีประกอบด้วย 5 ส่วนประกอบ ได้แก่ช่องรับตัวอย่างแหล่งกำเนิดไอออน (หรือเครื่องสร้างไอออน ) เครื่องวิเคราะห์มวลตัวตรวจจับและระบบข้อมูล แต่ละส่วนประกอบสามารถปรับเปลี่ยนได้อย่างอิสระจากส่วนประกอบอื่นๆ และตัวเครื่องแมสสเปกโทรเมตรีทั้งหมดสามารถรวมเป็นส่วนประกอบในกระบวนการวิเคราะห์ได้ ทำให้มีความยืดหยุ่นสูง

อุปกรณ์ป้อนตัวอย่างจะเตรียมตัวอย่างที่จะนำไปวิเคราะห์ให้อยู่ในสภาพที่เหมาะสม

แหล่งกำเนิดไอออนจะรับตัวอย่างจากช่องรับตัวอย่าง เปลี่ยนตัวอย่างบางส่วนให้เป็นกระแสไอออน และส่งไปยังเครื่องวิเคราะห์มวล มีเทคนิคการแตกตัวเป็นไอออนหลากหลายวิธี ขึ้นอยู่กับสถานะ (ของแข็ง ของเหลว ก๊าซ) ของตัวอย่างและประสิทธิภาพของกลไกการแตกตัวเป็นไอออนต่างๆ สำหรับสารที่ไม่ทราบชนิด ระบบสกัดจะแยกไอออนออกจากตัวอย่าง จากนั้นไอออนเหล่านั้นจะถูกส่งไปยังเครื่องวิเคราะห์มวล

เครื่องวิเคราะห์มวลจะรับกระแสไอออนขาเข้าและแยก ("วิเคราะห์") ไอออนที่เป็นส่วนประกอบตามค่าm/zซึ่งเป็นอัตราส่วนมวลต่อประจุ

เครื่องตรวจจับจะวัดค่าของปริมาณตัวบ่งชี้และให้ข้อมูลสำหรับการคำนวณปริมาณของไอออนแต่ละชนิดที่มีอยู่ เครื่องตรวจจับบางชนิดยังให้ข้อมูลเชิงพื้นที่ด้วย เช่น แผ่นหลายช่องสัญญาณ

ต่อไปนี้เป็นการอธิบายการทำงานของเครื่องแมสสเปกโทรเมตรีแบบง่ายที่ใช้ เซก เตอร์ ส่วนแบบอื่นๆ จะกล่าวถึงในหัวข้อถัดไป

ลองพิจารณาตัวอย่างโซเดียมคลอไรด์ (เกลือแกง) ในแหล่งกำเนิดไอออน ตัวอย่างจะถูกทำให้ระเหย (กลายเป็นแก๊ส ) และแตกตัวเป็นไอออน (เปลี่ยนเป็นอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า) กลายเป็นไอออนโซเดียม (Na ⁺ ) และ ไอออน คลอไรด์ ( ^Cl− )

อะตอมและไอออนของโซเดียมเป็นไอโซโทปเดี่ยวมีมวลประมาณ 23 ดาลตัน (สัญลักษณ์: Da หรือสัญลักษณ์เก่า: u) ส่วนอะตอมและไอออนของคลอไรด์มีไอโซโทป เสถียรสองชนิด มีมวลประมาณ 35 u (พบได้ในธรรมชาติประมาณ 75 เปอร์เซ็นต์) และประมาณ 37 u (พบได้ในธรรมชาติประมาณ 25 เปอร์เซ็นต์)

ส่วนวิเคราะห์ของสเปกโทรเมตรประกอบด้วย สนาม ไฟฟ้าและ สนาม แม่เหล็กซึ่งออกแรงกระทำต่อไอออนที่เคลื่อนที่ผ่านสนามเหล่านี้ ความเร็วของอนุภาคที่มีประจุอาจเพิ่มขึ้นหรือลดลงขณะเคลื่อนที่ผ่านสนามไฟฟ้า และทิศทางของอนุภาคอาจเปลี่ยนแปลงได้โดยสนามแม่เหล็ก

ขนาดของการเบี่ยงเบนของวิถีการเคลื่อนที่ของไอออนขึ้นอยู่กับอัตราส่วนมวลต่อประจุ ไอออนที่มีมวลน้อยกว่าจะถูกเบี่ยงเบนโดยแรงแม่เหล็กในระดับที่มากกว่าไอออนที่มีมวลมากกว่า (ตามกฎการเคลื่อนที่ข้อที่สองของนิวตันF = ma )

กระแสไอออนที่ถูกคัดแยกด้วยสนามแม่เหล็กจะไหลจากเครื่องวิเคราะห์ไปยังตัวตรวจจับ ซึ่งจะบันทึกปริมาณสัมพัทธ์ของไอออนแต่ละชนิด ข้อมูลนี้ใช้ในการกำหนดองค์ประกอบทางเคมีของตัวอย่างดั้งเดิม (เช่น โซเดียมและคลอรีนมีอยู่ในตัวอย่าง) และองค์ประกอบไอโซโทปของส่วนประกอบต่างๆ (อัตราส่วนของ^35Clต่อ^37Cl )

ช่องป้อนตัวอย่างจะให้กระแสของโมเลกุลที่เป็นกลาง เพื่อให้แหล่งกำเนิดไอออนสามารถแตกตัวเป็นไอออนได้ มีหลายประเภท^{[ 11 ] : บทที่ 3.2}

การออกแบบแบบดั้งเดิมสร้างกระแสโมเลกุลในรูปของก๊าซความดันต่ำ ความดันต่ำนี้เพื่อให้โมเลกุลภายในกระแสไม่ชนกันบ่อยนัก ไอออนต้องเคลื่อนที่โดยปราศจากการชนกันบ่อยครั้ง เนื่องจากเครื่องมือนี้แยกไอออนตามการเคลื่อนที่ในสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก การชนกันจะรบกวนการเคลื่อนที่นั้น

แม้ว่าจะเป็นสภาวะความดันต่ำ แต่กระแสตัวอย่างก็ยังคงมีความดันสูงกว่าส่วนอื่นๆ ของระบบมาก ซึ่งส่วนอื่นๆ ของระบบนั้นอยู่ในสภาวะสุญญากาศที่มากกว่า ดังนั้น กระแสตัวอย่างจึงสามารถเข้าสู่ห้องกำเนิดไอออนได้ผ่านรูเล็กๆ ที่เรียกว่าการรั่วไหลระดับโมเลกุลเท่านั้น

หากตัวอย่างเป็นก๊าซอยู่แล้ว ช่องรับตัวอย่างก็สามารถใช้ช่องรับก๊าซที่มีวาล์วควบคุมแรงดันได้ หากตัวอย่างเป็นของเหลวหรือของแข็งที่ระเหยง่าย ก็สามารถวางไว้ในห้องสุญญากาศแล้วลดแรงดันลงให้เหลือระดับต่ำได้ หากตัวอย่างไม่ระเหยง่ายพอ ก็สามารถติดตั้งช่องรับตัวอย่างไว้ภายในเตาอบได้ โปรดระมัดระวังอย่าให้ตัวอย่างสลายตัว

หากตัวอย่างมีความระเหยต่ำเกินไปจนไม่สามารถเปลี่ยนเป็นก๊าซความดันต่ำได้ ก็สามารถใช้โพรบแบบตรงได้โพรบแบบตรงนี้เป็นโพรบที่มีปลายเป็นห่วงลวดบางๆ เข็ม หรือท่อแคปิลลารีโดยวางตัวอย่างไว้ที่ปลายโพรบ จากนั้นสอดโพรบผ่านตัวล็อคสุญญากาศเข้าไปในห้องไอออนไนเซชัน เพื่อให้ปลายโพรบอยู่ใกล้กับแหล่งกำเนิดไอออน สามารถให้ความร้อนแก่โพรบเพื่อเพิ่มความดันไอได้อีก ระบบดังกล่าวมีประสิทธิภาพสำหรับตัวอย่างที่มีความดันไอต่ำกว่าmmHgที่อุณหภูมิห้อง ${\displaystyle 10^{-9}}$

ตัวอย่างสามารถเตรียมได้จากเครื่องวิเคราะห์รุ่นก่อนหน้า ตัวอย่างเช่น อาจเป็นเพียงก๊าซที่ได้จาก เครื่อง แก๊สโครมาโทกราฟีเช่นในGC-MSหรือของเหลวที่ได้จาก เครื่อง โครมาโทกราฟีของเหลวประสิทธิภาพสูงเช่นในHPLC- MS

เทคนิค "การแตกตัวเป็นไอออนด้วยความดันบรรยากาศ" ที่พัฒนาขึ้นใหม่ล่าสุด ทำให้เราไม่จำเป็นต้องใช้ช่องป้อนตัวอย่างอีกต่อไป

แหล่งกำเนิดไอออนเป็นส่วนหนึ่งของเครื่องแมสสเปกโทรเมตรีที่เปลี่ยนตัวอย่างจากช่องป้อนตัวอย่างให้กลายเป็นกระแสไอออน มีเทคนิคมากมายที่มีขนาดแตกต่างกันไปสำหรับการพิจารณาข้อดีข้อเสียระหว่างแหล่งกำเนิดไอออนแต่ละแบบ ในแง่ของต้นทุน ความถูกต้อง ความเที่ยงตรง ความเข้ากันได้กับขั้นตอนอื่นๆ ของสเปกโทรสโกปี ความง่ายในการใช้งาน เป็นต้น

ตัวอย่างเช่นการแตกตัวเป็นไอออนด้วยอิเล็กตรอน (EI) ทำให้เกิดการแตกตัวเป็นชิ้นส่วนในระดับสูง ส่งผลให้ได้สเปกตรัมมวลที่มีรายละเอียดสูง ซึ่งเมื่อวิเคราะห์อย่างเชี่ยวชาญแล้ว สามารถให้ข้อมูลสำคัญสำหรับการระบุโครงสร้าง/ลักษณะเฉพาะ และช่วยในการระบุสารประกอบที่ไม่รู้จักโดยการเปรียบเทียบกับฐานข้อมูลสเปกตรัมมวลที่ได้ภายใต้สภาวะการทำงานเดียวกัน อย่างไรก็ตาม EI ไม่เหมาะสมสำหรับการเชื่อมต่อกับHPLCเช่นLC-MSเนื่องจากที่ความดันบรรยากาศ ไส้หลอดที่ใช้สร้างอิเล็กตรอนจะไหม้หมดอย่างรวดเร็ว ดังนั้น EI จึงถูกเชื่อมต่อกับGC เป็นหลัก เช่นGC-MSซึ่งระบบทั้งหมดอยู่ภายใต้สุญญากาศสูง

เทคนิคสองอย่างที่มักใช้กับตัวอย่างทางชีวภาพที่เป็นของเหลวและของแข็ง ได้แก่ การแตกตัวเป็นไอออนด้วยอิเล็กโทรส เปรย์ (คิดค้นโดยJohn Fenn ^{[ 12 ]} ) และการแตกตัวเป็นไอออนด้วยเลเซอร์โดยใช้เมทริกซ์ช่วย (MALDI ซึ่งเดิมพัฒนาขึ้นเป็นเทคนิคที่คล้ายกันคือ Soft Laser Desorption) โดย K. Tanaka ^{[ 13 ]}ซึ่งได้รับรางวัลโนเบล และในชื่อ MALDI โดย M. Karas และ F. Hillenkamp ^{[ 14 ]} )

เทคนิคการแตกตัวเป็นไอออนแบบรุนแรง คือเทคนิคที่ทำให้โมเลกุลเป้าหมายยังคงมีพลังงานภายในเหลืออยู่มาก แม้หลังจากการแตกตัวเป็นไอออนแล้ว พลังงานส่วนหนึ่งจะถูกกระจายไปโดยการทำลายพันธะเคมีภายในไอออน ทำให้เกิดไอออนอนุมูลอิสระ จำนวนมาก ไอออนที่ได้มักจะมีค่าm/zต่ำกว่าไอออนโมเลกุล (ยกเว้นในกรณีของการถ่ายโอนโปรตอนและไม่รวมพีคของไอโซโทป) ตัวอย่างที่พบได้บ่อยที่สุดของการแตกตัวเป็นไอออนแบบรุนแรงคือ การแตกตัวเป็นไอออนด้วยอิเล็กตรอน (EI)

ไอออนอนุมูลอิสระที่เกิดขึ้นหลังจากการแตกตัวเป็นไอออนครั้งแรกเรียกว่าไอออนผลิตภัณฑ์รุ่นที่สอง จากนั้นผลิตภัณฑ์เหล่านี้จะถูกส่งไปยังเครื่องวิเคราะห์มวลโดยอิเล็กโทรดตัวผลัก การแตกตัวเป็นไอออนมักเป็นไปตามปฏิกิริยาการแตกตัวที่คาดการณ์ได้ ซึ่งก่อให้เกิดไอออนชิ้นส่วน ซึ่งหลังจากตรวจจับและประมวลผลสัญญาณแล้ว จะให้ข้อมูลโครงสร้างเกี่ยวกับสารที่ต้องการวิเคราะห์

ในทางตรงกันข้าม เทคนิคการแตกตัวเป็นไอออนแบบอ่อน คือเทคนิคที่ถ่ายทอดพลังงานตกค้างไปยังโมเลกุลเป้าหมายน้อยมาก และส่งผลให้เกิดการแตกตัวเป็นชิ้นส่วนน้อย ตัวอย่างเช่นการระดมยิงอะตอมอย่างรวดเร็ว (FAB), การแตกตัวเป็นไอออนทางเคมี (CI), การแตกตัวเป็นไอออนทางเคมีที่ความดันบรรยากาศ ( APCI), การแตกตัวเป็นไอออนด้วยแสงที่ความดันบรรยากาศ (APPI), การแตกตัวเป็นไอออนด้วยไฟฟ้าสถิต (ESI), การแตกตัวเป็นไอออนด้วยไฟฟ้าสถิตแบบดูดซับ (DESI) และการแตกตัวเป็นไอออนด้วยเลเซอร์โดยใช้เมทริกซ์ช่วย (MALDI)

ในการแตกตัวเป็นไอออนด้วยอิเล็กตรอน (EI) อิเล็กตรอนที่มีพลังงานสูงจะถูกสร้างขึ้นโดยแคโทดร้อน : ไส้ลวดที่ถูกทำให้ร้อนโดยการปล่อยกระแสไฟฟ้าผ่าน ทำให้เกิดอิเล็กตรอนที่มีพลังงานสูงโดยการปล่อยความ ร้อน จากนั้น อิเล็กตรอนจะถูกเร่งความเร็วไปยังแอโนด ความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าระหว่างแคโทดและแอโนดจะเป็นตัวกำหนดพลังงานของกระแสอิเล็กตรอน^{[ 11 ] : บทที่ 3.3}

สารประกอบอินทรีย์ส่วนใหญ่มีพลังงานไอออนไนเซชัน 8-15 eVแต่ในทางปฏิบัติ ประสิทธิภาพของการไอออนไนเซชันจะต่ำเกินไป เว้นแต่ลำแสงอิเล็กตรอนจะมีพลังงาน 50-70 eV ต่ออิเล็กตรอน คุณลักษณะของสเปกตรัม รวมถึงรูปแบบการแตกตัว จะขึ้นอยู่กับการตั้งค่าพลังงาน โดยทั่วไปสำหรับ EI พลังงานอิเล็กตรอนจะถูกกำหนดมาตรฐานให้เป็น 70 eV อย่างแม่นยำ ดังนั้น หากต้องการเปรียบเทียบผลลัพธ์ EI-MS กับฐานข้อมูลมาตรฐาน หรือสร้างผลลัพธ์ที่สามารถเพิ่มลงในฐานข้อมูลมาตรฐานได้ จะต้องกำหนดมาตรฐานพลังงานอิเล็กตรอน EI ให้เป็น 70 eV ^{[ 11 ] : บทที่ 3.3}

EI รับกระแสแก๊สจากการรั่วไหลของโมเลกุลเป็นอินพุต กระแสแก๊สจะตัดกับกระแสอิเล็กตรอนในแนวตั้งฉาก การชนกันทำให้กระแสแก๊สแตกตัวเป็นไอออน จากนั้นกระแสไอออนจะถูกเร่งความเร็วโดยอิเล็กโทรดหลายตัว โดยทั่วไปไอออนที่มีอิเล็กตรอน 1 ตัวจะถูกเร่งความเร็วไปที่ 1-10 keV ^{[ 11 ] : บทที่ 3.3}

EI มีข้อดีหลายประการสำหรับการวิเคราะห์มวลสารของโมเลกุลอินทรีย์ขนาดเล็กเป็นประจำ มีราคาถูกและทนทาน พร้อมสเปกโตรแกรมที่ทำซ้ำได้ ฐานข้อมูลสำหรับสเปกโตรแกรม EI มีให้เลือกใช้อย่างแพร่หลายและครอบคลุมโมเลกุลดังกล่าวจำนวนมาก^{[ 11 ] : บทที่ 3.3}

EI ไม่เหมาะสำหรับโมเลกุลขนาดใหญ่ เช่น โมเลกุลชีวภาพส่วนใหญ่ เป็นเทคนิคที่ยาก ซึ่งมีแนวโน้มที่จะทำให้ไอออนของโมเลกุลขนาดใหญ่แตกตัวระหว่างการบิน เนื่องจากโมเลกุลขนาดใหญ่แตกตัวได้ง่ายเป็นพิเศษ นอกจากนี้ โมเลกุลขนาดใหญ่ยังระเหยได้ยากโดยไม่ถูกทำลายด้วยความร้อน^{[ 11 ] : บทที่ 3.3}

ในการแตกตัวเป็นไอออนด้วยสารเคมี (CI) สารวิเคราะห์จะถูกแตกตัวเป็นไอออนด้วยปฏิกิริยาเคมีกับ ก๊าซ รีเอเจนต์ ที่แตกตัวเป็นไอออน (ซึ่งแตกตัวเป็นไอออนด้วยเทคนิคบางอย่าง เช่น EI) ก๊าซสารวิเคราะห์และก๊าซรีเอเจนต์จะตัดกันและทำปฏิกิริยากัน จากนั้นปฏิกิริยาจะสร้างชิ้นส่วนของสารวิเคราะห์ที่แตกตัวเป็นไอออนด้วยกลไกต่างๆ รวมถึงการถ่ายโอนโปรตอนการถ่ายโอนอิเล็กตรอนและ การสร้าง แอดดักต์จากนั้นไอออนจะถูกเร่งความเร็วด้วยไฟฟ้าสถิต เช่นเดียวกับใน EI แหล่งกำเนิดไอออน CI คล้ายกับแหล่งกำเนิด EI และเครื่องสเปกโทรเมตรมวลสมัยใหม่ส่วนใหญ่สามารถเปลี่ยนจากโหมด EI เป็น CI ได้ภายในไม่กี่นาที^{[ 11 ] : บทที่ 3.3}

เพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพ ปริมาณของรีเอเจนต์จึงสูงกว่าสารวิเคราะห์มาก ส่งผลให้ไอออนของรีเอเจนต์จำนวนมากเข้าไปอยู่ในเครื่องวิเคราะห์มวล ซึ่งโดยปกติจะจัดการโดยการวัดเฉพาะส่วนของสเปกโตรแกรมที่มีm/zสูงกว่าค่าของชนิดหลักในกระแสไอออนของรีเอเจนต์^{[ 11 ] : บทที่ 3.3}

สารรีเอเจนต์ไอออนไนซ์ทั่วไปสำหรับ CI-MS ได้แก่มีเทนแอมโมเนียไอโซบิวเทนและเมทานอลควร จับคู่ค่า ความสัมพันธ์ของโปรตอนของก๊าซรีเอเจนต์และตัวอย่างเพื่อให้แน่ใจว่าการไอออนไนซ์มีประสิทธิภาพ หากค่าความสัมพันธ์ของโปรตอนของก๊าซรีเอเจนต์สูงเกินไป การไอออนไนซ์จะไม่มีประสิทธิภาพ หากค่าความสัมพันธ์ของโปรตอนของก๊าซรีเอเจนต์ต่ำเกินไป การแตกตัวจะมากเกินไป^{[ 11 ] : บทที่ 3.3}

ตัวอย่างเช่น: ^{[ 11 ] : บทที่ 3.3}

• เมื่อสารตั้งต้นคือมีเทน ปฏิกิริยาหลักคือการถ่ายโอนโปรตอนM + CH ₅ ⁺ → (MH) ⁺ + CH ₄
• เมื่อสารตั้งต้นคือแอมโมเนียม ปฏิกิริยาหลักคือการถ่ายโอนโปรตอนM + NH ₄ ⁺ → (MH) ⁺ + NH ₃
• เมื่อสารตั้งต้นคือไอโซบิวเทน ปฏิกิริยาอาจเป็นการถ่ายโอนโปรตอนM + (CH ₃ ) ₃ C ⁺ → (MH) ⁺ + (CH ₃ ) ₂ C=CH ₂ หรือการ เกิดสารประกอบเชิงซ้อนM + (CH ₃ ) ₃ C ⁺ → (M · C(CH ₃ ) ₃ ) ⁺
• _{นอกจาก นี้} CI ยังสามารถสร้างไอออนของสารวิเคราะห์ที่มีประจุลบได้โดยการดึงโปรตอนหรือการสร้างสารประกอบเชิงซ้อน ตัวอย่างเช่นNF3 ที่แตกตัวเป็นไอออน ^จะมีF−ซึ่งดึงโปรตอนออกไป

การแตกตัวเป็นไอออนด้วยอิเล็กโทรสเปรย์ (ESI) และการแตกตัวเป็นไอออนด้วยเทอร์โมสเปรย์ (TSI) เหมาะสำหรับโมเลกุลชีวภาพที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงและสารประกอบที่ไม่เสถียรหรือระเหยไม่ได้อื่นๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระบบ LC-MS ในทั้งสองกรณี สารวิเคราะห์จะอยู่ในสารละลาย สารละลายจะถูกพ่นออกมาโดยการพ่นด้วยอิเล็กโทรสเปรย์หรือเทอร์โมสเปรย์เป็นละออง ซึ่งจะระเหยกลายเป็นกระแสไอออน TSI ได้ถูกแทนที่ด้วย ESI สำหรับวัตถุประสงค์ส่วนใหญ่^{[ 11 ] : มาตรา 3.3}

ในเทคนิค TSI สารละลายจะไหลเข้าสู่ท่อแคปิลลารีที่ให้ความร้อน ทำให้เกิดละอองฝอย ตัวทำละลายจะระเหยไป เหลือไว้เพียงสารวิเคราะห์ที่แตกตัวเป็นไอออน การแตกตัวเป็นไอออนสามารถเกิดขึ้นได้จาก 3 กระบวนการที่เป็นไปได้:

• สารที่ต้องการวิเคราะห์อยู่ในรูปไอออนอยู่แล้วในสารละลาย และจะถูกปลดปล่อยออกมาเมื่อตัวทำละลายระเหยไป
• การถ่ายโอนกรด-เบส หากตัวทำละลายเป็นสารละลายบัฟเฟอร์ สารที่ต้องการวิเคราะห์สามารถแตกตัวเป็นไอออนได้โดยการแลกเปลี่ยนโปรตอนกับบัฟเฟอร์ การแตกตัวเป็นไอออนในรูปแบบนี้เหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับ LC-MS เนื่องจากของเหลวที่ใช้ในโครมาโทกราฟีของเหลวเป็นสารละลายบัฟเฟอร์อยู่แล้ว
• การแตกตัวเป็นไอออนด้วยพลาสมาสเปรย์หรือการทำงานโดยเปิดไส้หลอด ตัวทำละลายในสเปรย์จะถูกแตกตัวเป็นไอออนด้วยลำแสงอิเล็กตรอนที่มีพลังงานสูง จากนั้นตัวทำละลายที่แตกตัวเป็นไอออนแล้วจะไปแตกตัวเป็นไอออนทางเคมีกับสารที่ต้องการวิเคราะห์

ใน ESI สารละลายจะเข้าสู่ท่อแคปิลลารีที่รับแรงดันไฟฟ้าสูง (โดยปกติ 2-5 kV) ทำให้เกิดการพ่นด้วยไฟฟ้าเข้าไปในห้องที่มีความร้อนโดยมีก๊าซแห้ง (โดยปกติคือไนโตรเจน) ไหลสวนทาง ซึ่งจะทำให้โมเลกุลของตัวทำละลายระเหย ความหนาแน่นของประจุจะเพิ่มขึ้นบนหยดขณะที่มันระเหย จนกระทั่งพลังงานไฟฟ้าสถิตเอาชนะพลังงานแรงตึงผิว ทำให้หยด แตกออกกระบวนการนี้จะเกิดขึ้นซ้ำๆ จนได้กระแสไอออนที่ปราศจากตัวทำละลาย การแตกตัวเป็นไอออนสามารถเกิดขึ้นได้โดย: ^{[ 11 ] : มาตรา 3.3}

• ความเข้มข้นของประจุในหยดน้ำระหว่างการระเหย
• กระบวนการทางเคมีไฟฟ้าที่เกิดจากศักยภาพทางไฟฟ้าสถิตของท่อแคปิลลารี

ต่างจากใน TSI ไอออนของสารวิเคราะห์ที่ผลิตโดย ESI อาจมีประจุในปริมาณที่แตกต่างจากที่สารวิเคราะห์ชนิดเดียวกันจะมีในสารละลาย กล่าวคือ สารวิเคราะห์ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติในรูปM ⁺ในสารละลาย อาจกลายเป็นกระแสของไอออนที่มีส่วนผสมของM ⁺ , M2 ⁺ , M3 ⁺เป็นต้น โมเลกุลขนาดใหญ่สามารถมีประจุได้มาก โปรตีนทั่วไปสามารถมีโปรตอนได้มากเนื่องจากมีหมู่ข้างเคียงของกรดอะมิโนพื้นฐาน ทำให้เกิดพีคที่m/z = 600–2000 สำหรับโปรตีนที่มีน้ำหนักโมเลกุลประมาณ 200,000 Da ซึ่งสะดวกเพราะหมายความว่าไอออนจะไม่เกิน ขีดจำกัด m/zของเครื่องวิเคราะห์มวลทั่วไป^{[ 11 ] : มาตรา 3.3}

การแตกตัวเป็นไอออนโดยการดูดซับ(Desorption ionization, DI) เป็นกลุ่มของเทคนิคการแตกตัวเป็นไอออน ตัวอย่างหลัก ได้แก่ สเปกโทรเมตรีมวลไอออนรอง ( Secondary-ion mass spectrometry , SIMS) การระดมยิงอะตอมเร็ว (Fast atom bombardment , FAB) และ การแตกตัวเป็นไอออนโดยการดูดซับด้วยเลเซอร์โดยใช้เมทริกซ์ ( Matrix-assisted laser desorption ionization , MALDI) ใน DI ตัวอย่างจะถูกละลายหรือกระจายใน เมทริกซ์และถูกระดมยิงด้วยลำแสงไอออนพลังงานสูง (1-10 keV) (SIMS) อะตอมที่เป็นกลาง (FAB) หรือโฟตอน (MALDI) ลำแสงจะทำให้โมเลกุลของตัวอย่างบางส่วนแตกตัวเป็นไอออนและขับไล่ ( ดูดซับ ) ออกจากเมทริกซ์ จากนั้นไอออนจะถูกเร่งความเร็วด้วยไฟฟ้าสถิต เช่นเดียวกับใน EI ^{[ 11 ] : ส่วนที่ 3.3}

เมทริกซ์ควรไม่ระเหยและค่อนข้างเฉื่อย เพื่อไม่ให้ทำปฏิกิริยากับสารวิเคราะห์ นอกจากนี้ยังควรเป็นอิเล็กโทรไลต์ ที่ดี เพื่อให้เกิดการสร้างไอออน ชิ้นส่วนไอออนของเมทริกซ์เองมักจะมีลักษณะเฉพาะ ดังนั้นสเปกโตรแกรมจึงมักจะกรองส่วนนั้นออกไป^{[ 11 ] : มาตรา 3.3} ${\displaystyle m/z\lesssim 600}$

SIMS และ FAB ค่อนข้างคล้ายกัน SIMS ใช้ลำแสงไอออน ซึ่งโดยทั่วไปคือAr ⁺หรือCs ⁺ส่วน FAB ใช้ลำแสงอะตอมที่เป็นกลาง ซึ่งโดยทั่วไปคือ Ar หรือ Xe สำหรับ SIMS และ FAB หากสารประกอบเมทริกซ์มีความเป็นกรดมากกว่าสารวิเคราะห์ ส่วนใหญ่จะ เกิดเป็น (M + H) ⁺และในทางกลับกันจะเกิดเป็น(M − H) ⁻นอกจากนี้ยังอาจเกิดเป็น(M + Na) ⁺ , (M + K) ⁺เป็นต้น หากเมทริกซ์ปนเปื้อนโดยบังเอิญ (โดยไม่ได้ตั้งใจ) ด้วยโซเดียม โพแทสเซียม เป็นต้น วัสดุเมทริกซ์ทั่วไป ได้แก่กลีเซอรอล ไทโอไกลเซอรอ ล 3-ไนโตรเบนซิลแอลกอฮอล์ได เอทานอ ล อะมีน ไตรเอทานอล อะมีน และ ส่วนผสมของ ไดไทโอไทร ทอ ล- ไดไทโอเอริทริทอลโดยทั่วไปจะใช้ในการวิเคราะห์โพลีเปปไทด์และโอลิโกนิวคลีโอไทด์ที่มีขนาดไม่เกิน 20 kDa ^{[ 11 ] : มาตรา 3.3}

MALDE ใช้ลำแสงโฟตอน ซึ่งโดยปกติจะเป็นเลเซอร์ไนโตรเจนแบบซอฟต์ยูวี 337 นาโนเมตรนอกจากนี้ยังสามารถใช้เลเซอร์อินฟราเรด (IR) สำหรับการวิเคราะห์ตัวอย่างโดยตรงที่อยู่ในเจลหรือ แผ่น โครมาโทกราฟีแบบชั้นบาง (TLC) MALDE สามารถวิเคราะห์พอลิเมอร์ขนาดเล็ก (~1 kDa) ไปจนถึงโอลิโกแซ็กคาไรด์ โอลิโกนิวคลีโอไทด์ และพอลิเปปไทด์ แอนติบอดี ไปจนถึงโปรตีนขนาดเล็ก (~300 kDa) มีความไวสูงมาก โดยต้องการตัวอย่าง เพียง ไม่กี่เฟมโตโมล^{[ 11 ] : มาตรา 3.3}

การดูดซับ/การแตกตัวเป็นไอออนบนซิลิคอน (DIOS) คล้ายกับ MALDE แต่ไม่มีเมทริกซ์ ตัวอย่างจะถูกวางลงบนพื้นผิวที่มีโครงสร้างระดับนาโน ( ซิลิคอนพรุน ) โดยตรง และตัวอย่างจะถูกดูดซับออกจากพื้นผิวที่มีโครงสร้างระดับนาโนโดยตรงผ่านการดูดซับพลังงานแสงเลเซอร์ DIOS ถูกนำมาใช้ในการวิเคราะห์โมเลกุลอินทรีย์ เมตาบอไลต์ โมเลกุลชีวภาพ และเปปไทด์ และในที่สุดก็ใช้ในการสร้างภาพเนื้อเยื่อและเซลล์^{[ 15 ]}

แหล่งกำเนิด พลาสมาแบบเหนี่ยวนำ (ICP) ใช้เป็นหลักในการวิเคราะห์ไอออนบวกของตัวอย่างหลากหลายประเภท ในแหล่งกำเนิดนี้ พลาสมาที่มีความเป็นกลางทางไฟฟ้าโดยรวม แต่มีอะตอมจำนวนมากแตกตัวเป็นไอออนด้วยอุณหภูมิสูง จะถูกนำมาใช้ในการแตกตัวโมเลกุลของตัวอย่างที่ป้อนเข้าไปเป็นอะตอม และดึงอิเล็กตรอนวงนอกออกจากอะตอมเหล่านั้นเพิ่มเติม พลาสมามักถูกสร้างขึ้นจากก๊าซอาร์กอน เนื่องจากพลังงานไอออนไนเซชันแรกของอะตอมอาร์กอนสูงกว่าพลังงานไอออนไนเซชันแรกของธาตุอื่นๆ ยกเว้นฮีเลียม ฟลูออรีน และนีออน แต่ต่ำกว่าพลังงานไอออนไนเซชันที่สองของโลหะทุกชนิด ยกเว้นโลหะที่มีค่าอิเล็กโทรโพสิทีฟสูงที่สุด การให้ความร้อนทำได้โดยกระแสไฟฟ้าความถี่วิทยุที่ไหลผ่านขดลวดที่ล้อมรอบพลาสมา

การโฟ โตไอออนไนเซชันสามารถใช้ในการทดลองที่ต้องการใช้สเปกโทรเมตรีมวลเป็นวิธีการในการแยกแยะกลไกจลนศาสตร์ทางเคมีและการแตกแขนงของผลิตภัณฑ์ไอโซเมอร์^{[ 16 ]}ในกรณีดังกล่าว จะใช้โฟตอนพลังงานสูง ไม่ว่าจะเป็นรังสีเอกซ์หรือรังสีอัลตราไวโอเลต เพื่อแยกโมเลกุลก๊าซที่เสถียรในก๊าซพาหะของฮีเลียมหรืออาร์กอน ในกรณีที่ ใช้แหล่งกำเนิดแสง ซินโครตรอนสามารถใช้พลังงานโฟตอนที่ปรับได้เพื่อรับเส้นโค้งประสิทธิภาพการโฟโตไอออนไนเซชัน ซึ่งสามารถใช้ร่วมกับอัตราส่วนประจุm/zเพื่อระบุเอกลักษณ์ของโมเลกุลและไอออน เมื่อไม่นานมานี้การโฟโตไอออนไนเซชันที่ความดันบรรยากาศ (APPI) ได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อทำให้โมเลกุลแตกตัวเป็นไอออน โดยส่วนใหญ่เป็นสารที่ไหลออกจากระบบ LC-MS

การประยุกต์ใช้การแตกตัวเป็นไอออนในสภาพแวดล้อมภายนอกเครื่องแมสสเปกโทรเมตรีนั้นมีทั้งด้านสิ่งแวดเว้นและด้านการแพทย์ ในเทคนิคเหล่านี้ ไอออนจะก่อตัวขึ้นในแหล่งกำเนิดไอออนที่อยู่นอกเครื่องแมสสเปกโทรเมตรี การเก็บตัวอย่างทำได้ง่าย เนื่องจากตัวอย่างไม่จำเป็นต้องผ่านการแยกหรือเตรียมตัวอย่างมาก่อน ตัวอย่างของเทคนิคการแตกตัวเป็นไอออนในสภาพแวดล้อมภายนอกเครื่องแมสสเปกโทรเมตรี ได้แก่Direct Analysis in Real Time (DART), DESI , SESI , LAESI , การแตกตัวเป็นไอออนทางเคมีที่ความดันบรรยากาศ (APCI), การแตกตัวเป็นไอออนทางเคมีที่ความดันบรรยากาศแบบดูดซับ (DAPCI), การแตกตัวเป็นไอออนแบบอ่อนโดยปฏิกิริยาเคมีในการถ่ายโอน (SICRT) และการแตกตัวเป็นไอออนด้วยแสงที่ความดันบรรยากาศแบบดูดซับ(DAPPI)เป็นต้น

อื่นๆ ได้แก่การปล่อยประจุเรืองแสงการดูดซับสนาม (FD) การแตกตัวเป็นไอออนด้วยประกายไฟและการแตกตัวเป็นไอออนด้วยความร้อน (TIMS) ^{[ 17 ]}

เครื่องวิเคราะห์มวลจะแยกไอออนตามอัตราส่วนมวลต่อประจุ ของไอออนนั้น ๆ

เครื่องวิเคราะห์มวลมีหลายประเภท โดยใช้ทั้งสนามสถิตหรือสนามไดนามิก สนามแม่เหล็กหรือสนามไฟฟ้า แต่ละประเภทมีจุดแข็งและจุดอ่อนแตกต่างกันไป เครื่องสเปกโทรเมตรมวลหลายเครื่องใช้เครื่องวิเคราะห์มวลสองเครื่องขึ้นไปสำหรับการวิเคราะห์สเปกโทรเมตรีมวลแบบคู่ (MS/MS)นอกจากเครื่องวิเคราะห์มวลทั่วไปที่ระบุไว้ด้านล่างแล้ว ยังมีเครื่องวิเคราะห์มวลอื่นๆ ที่ออกแบบมาสำหรับสถานการณ์พิเศษอีกด้วย

กฎสองข้อต่อไปนี้ควบคุมพลศาสตร์ของอนุภาคที่มีประจุในสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กในสุญญากาศ:

${\displaystyle \mathbf {F} =Q(\mathbf {E} +\mathbf {v} \times \mathbf {B} )}$( กฎแรงลอเรนซ์ )

${\displaystyle \mathbf {F} =m\mathbf {a} }$( กฎการเคลื่อนที่ข้อที่สองของนิวตันในกรณีที่ไม่ใช่เชิงสัมพัทธภาพ กล่าวคือ ใช้ได้เฉพาะที่ความเร็วของไอออนต่ำกว่าความเร็วแสงมาก)

ในที่นี้Fคือแรงที่กระทำต่อไอออน, mคือมวลของไอออน, aคือความเร่ง, Qคือประจุของไอออน, Eคือสนามไฟฟ้า และv × Bคือผลคูณเวกเตอร์ระหว่างความเร็วของไอออนและสนามแม่เหล็ก

เมื่อเทียบสมการข้างต้นสำหรับแรงที่กระทำต่อไอออน จะได้:

${\displaystyle (m/Q)\mathbf {a} =\mathbf {E} +\mathbf {v} \times \mathbf {B} .}$

สมการเชิงอนุพันธ์นี้เป็นสมการการเคลื่อนที่แบบคลาสสิกสำหรับอนุภาคที่มีประจุเมื่อรวมกับเงื่อนไขเริ่มต้นของอนุภาคแล้ว สมการนี้จะกำหนดการเคลื่อนที่ของอนุภาคในอวกาศและเวลาได้อย่างสมบูรณ์ในรูปของm/Qดังนั้น เครื่องสเปกโทรเมตรมวลจึงอาจถูกมองว่าเป็น "เครื่องสเปกโทรเมตรมวลต่อประจุ" เมื่อนำเสนอข้อมูล มักใช้ค่าm/z (ซึ่งอย่างเป็นทางการแล้ว ไม่มีมิติ ) โดยที่ z คือจำนวนประจุพื้นฐาน ( e ) บนไอออน (z=Q/e) ปริมาณนี้ แม้ว่าจะ เรียก กันอย่างไม่เป็นทางการว่าอัตราส่วนมวลต่อประจุ แต่ในเชิงความถูกต้องแล้ว หมายถึงอัตราส่วนของเลขมวลและเลขประจุz

เครื่องวิเคราะห์มีคุณลักษณะสำคัญหลายประการ

กำลังการแยกมวล (Mass Resolving Power) คือ ความแตกต่าง ของค่า m/z ที่สามารถตรวจ จับได้ ณ ค่า m/zนั้นๆโดยปกติจะวัดเป็นหน่วยมิลลิแมส (mDa) โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ความละเอียดอาจแตกต่างกันไปตามค่าm/z ที่แตกต่างกัน โดยทั่วไปจะวัดเป็นความกว้างเต็มที่ที่ครึ่งความสูง (Full Width at Half Maximum)ของพีค ณ ค่าm/z นั้น ๆ ${\displaystyle \Delta (m/z)}$

ความละเอียดคืออัตราส่วนไม่มีหน่วย โดยทั่วไปเครื่องวิเคราะห์มวลที่มีความละเอียดสูงจะมีค่าความละเอียดมากกว่า 1 ล้าน กล่าวคือ สามารถแยกพีคสองพีคที่มีขนาดประมาณ 1 กิโลดาลตัน โดยแตกต่างกันเพียงประมาณ 1 มิลลิดาลตันได้ ${\displaystyle {\tfrac {m/z}{\Delta (m/z)}}}$

ความแม่นยำสัมบูรณ์คืออัตราส่วนของ ข้อผิดพลาดในการวัด m/zต่อค่าm/z ที่แท้จริง โดยกำหนดเป็นความแม่นยำสัมพัทธ์คือซึ่งไม่มีหน่วย ${\displaystyle |(m/z)_{\text{measured}}-(m/z)_{\text{true}}|}$${\displaystyle {\tfrac {|(m/z)_{\text{measured}}-(m/z)_{\text{true}}|}{(m/z)_{\text{true}}}}}$

ช่วงมวลคือช่วงค่าm/zที่เครื่องวิเคราะห์นั้นๆ สามารถวิเคราะห์ได้

ความเร็วหมายถึงจำนวนเส้นสเปกตรัมต่อหน่วยเวลาที่สามารถสร้างได้ โดยทั่วไป ความละเอียดสูงจะต้องการความเร็วต่ำลง และในทางกลับกัน เครื่องสเปกโทรเมตรมวลบางชนิด เช่น เครื่องสเปกโทรเมตรแบบฟูริเยร์ทรานส์ฟอร์ม อนุญาตให้มีการแลกเปลี่ยนระหว่างความเร็วและความละเอียดได้อย่างต่อ เนื่อง

เครื่องวิเคราะห์มวลแบบภาคส่วนใช้สนามไฟฟ้าสถิตและ/หรือสนามแม่เหล็กในการควบคุมเส้นทางของลำแสงไอออน โดยชนิดที่พบมากที่สุดคือชนิดที่ใช้สนามแม่เหล็ก

ในกรณีที่ง่ายขึ้น สนามจะเป็นสนามคงที่และเรามีไอออนที่มีมวลและประจุที่เข้าสู่สนามในแนวตั้งฉากด้วยความเร็วจากนั้นภายในสนาม ไอออนจะเคลื่อนที่แบบวงกลมด้วยรัศมีถ้าไอออนไนเซอร์เร่งไอออนภายใต้แรงดันไฟฟ้าที่ทราบพลังงานจลน์ของไอออนจะเป็นซึ่งให้^{[ 11 ] : ส่วนที่ 3.4} ดังนั้น ลำแสงไอออนขาเข้าเดี่ยวจะถูกวิเคราะห์เป็นลำแสงไอออนหลายลำ โดยไอออนที่มี m/z สูงกว่าจะหมุนด้วยรัศมีที่ใหญ่กว่า จากนั้นสามารถเลือก m/z หนึ่งค่าได้โดยใช้ช่องแคบที่เคลื่อนที่ได้ นอกจากนี้ยังสามารถใช้ช่องแคบคงที่ได้ แต่เปลี่ยน หรือ${\displaystyle B}$${\displaystyle m}$${\displaystyle ze}$${\displaystyle v}$${\displaystyle R={\tfrac {v(m/z)}{Be}}}$${\displaystyle V}$${\displaystyle KE=zeV={\tfrac {1}{2}}mv^{2}}$$${\displaystyle m/z={\frac {eR^{2}B^{2}}{2V}}}$$${\displaystyle V}$${\displaystyle B}$

หากมีตัวตรวจจับเพียงตัวเดียว เครื่องวิเคราะห์จะสามารถกวาดไปทั่วสเปกตรัมมวลทีละช่องได้ เมื่อมีตัวตรวจจับหลายตัว ความเร็วในการวิเคราะห์ก็จะเพิ่มขึ้น^{[ 18 ]}

เครื่องวิเคราะห์ภาคสนามแม่เหล็กบริสุทธิ์สามารถให้ความละเอียดได้ประมาณ 10,000 หากเพิ่มสนามโฟกัสไฟฟ้าสถิตก่อนหรือหลังภาคสนามแม่เหล็ก เครื่องวิเคราะห์จะสามารถให้ความละเอียดได้ประมาณ 100,000 ^{[ 11 ] : มาตรา 3.4}

ไอออนที่ไม่เสถียรเป็นพิเศษอาจสลายตัวขณะผ่านเครื่องวิเคราะห์ หากเกิดปฏิกิริยาM ^z+ → M' ^z+ + (ส่วนอื่นๆ)เมื่อเข้าสู่เครื่องวิเคราะห์ มันจะเคลื่อนที่เป็นวงกลมรัศมีซึ่งจะปรากฏในสเปกโตรแกรมที่ได้เป็นยอดที่เห็นได้ชัดว่าเกิดจากไอออนที่มีมวลเนื่องจากไม่มีไอออนที่มีมวลจริงจึงเรียกว่ายอดผิดปกติ หรือยอดไอออนกึ่งเสถียรโดยทั่วไป ยอดไอออนกึ่งเสถียรเป็นยอดกว้างที่มีจุดศูนย์กลางอยู่ที่ค่าที่ไม่ใช่จำนวนเต็มสูงการมีอยู่ของยอดไอออนกึ่งเสถียรที่เป็นหลักฐานที่ชัดเจนว่าไอออนสองตัวที่มีมวลมีความสัมพันธ์กันโดยปฏิกิริยาM ^z+ → M' ^z+ + (ส่วนอื่นๆ) ^{[ 11 ]} : ^{มาตรา 3.5} ${\displaystyle R'={\tfrac {v(m'/z)}{Be}}}$${\displaystyle (m^{*}/z)=({\tfrac {m'^{2}}{m}}/z)}$${\displaystyle m^{*}}$${\displaystyle m^{*}/z}$${\displaystyle ({\tfrac {m'^{2}}{m}}/z)}$${\displaystyle m/z,m'/z}$

เครื่อง วิเคราะห์ เวลาบิน (TOF) รับไอออนเป็นพัล ส์สั้นๆ เป็นอินพุต และปล่อยให้ไอออนบินผ่านท่อสุญญากาศยาว ไอออนที่มีค่า m/z ต่างกันจะมาถึงปลายท่อในเวลาที่ต่างกัน จึงสามารถวิเคราะห์ได้ ไอออนต้องเข้าสู่ท่อเป็นพัลส์ มิฉะนั้นจะไม่สามารถวัด TOF ได้ หากเครื่องสร้างไอออนปล่อยไอออนออกมาเป็นกระแสต่อเนื่อง จะต้องตัดไอออนนั้นออกเป็นพัลส์ด้วยวิธีการต่างๆ เช่นชัตเตอร์เชิงกล ความเร็วสูง สนามไฟฟ้าแบบสั่นบวกกับช่องแคบ เป็นต้น เครื่องสร้างไอออน MALDI เหมาะอย่างยิ่งสำหรับเครื่องวิเคราะห์ TOF เนื่องจากเลเซอร์ที่ใช้ใน MALDI มักจะเป็นเลเซอร์พัลส์ ความเข้มสูง MALDI-TOF ช่วยให้สามารถวัดสเปกโตรแกรมมวลโดยใช้วัสดุเพียงไม่กี่อะตอมโมล^{[ 11 ] : ส่วนที่ 3.4}

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ให้ความยาวของเครื่องวิเคราะห์เป็นแล้วเวลาที่ไอออนที่มีความเร็วผ่านเครื่องวิเคราะห์คือเนื่องจากเราจึงมี^{[ 11 ] : ส่วนที่ 3.4} บ่อยครั้งที่ไอออนขาเข้ามีความเข้มข้นในm/z อยู่แล้ว นั่นคือ ไอออนแต่ละตัวในขาเข้าเป็นไปตามโดยที่เป็นค่าคงที่ และในกรณีนั้น เรามีซึ่งหมายความว่าสัญญาณสามารถวัดได้ด้วยออสซิลโลสโคปในโหมดทริกเกอร์ อันที่จริง GC-MS ครั้งแรกทำในปี 1950 โดยใช้ออสซิลโลสโคป ผู้ทำการทดลองถ่ายภาพหน้าจอออสซิลโลสโคปอย่างรวดเร็วสำหรับแต่ละองค์ประกอบที่ออกจากเครื่องโครมาโทกราฟีแก๊ส^{[ 19 ]}${\displaystyle L}$${\displaystyle v}$${\displaystyle t=L/v}$${\displaystyle KE=zeV={\tfrac {1}{2}}mv^{2}}$$${\displaystyle m/z={\frac {2eV}{L^{2}}}t^{2}}$$${\displaystyle m/z=\delta (m/z)+(m/z)_{0}}$${\displaystyle (m/z)_{0}}$${\displaystyle \delta (m/z)\ll (m/z)_{0}}$$${\displaystyle m/z=(m/z)_{0}+{\frac {4eVt_{0}}{L^{2}}}\delta t}$$

การกระจายความเร็วนี้ทำให้ยอดที่แสดงบนกราฟจำนวนเทียบกับm/z กว้างขึ้น แต่โดยทั่วไปจะไม่เปลี่ยนตำแหน่งศูนย์กลางของยอด เนื่องจากความเร็วเริ่มต้นของไอออนโดยทั่วไปจะอยู่ตรงกลางที่ศูนย์ เพื่อแก้ไขปัญหานี้ จึงมีการใช้การโฟกัสแบบหน่วงเวลา/ การสกัดแบบหน่วงเวลาร่วมกับ TOF-MS ^{[ 20 ]}หากไอออนไม่ได้เริ่มต้นด้วยพลังงานจลน์ที่เท่ากัน ไอออนบางตัวอาจล้าหลังไอออนที่มีพลังงานจลน์สูงกว่า ทำให้ความละเอียดลดลง รูปทรง เรขาคณิตแบบ รีเฟล็กตรอนมักใช้เพื่อแก้ไขปัญหานี้^{[ 21 ]}

ท่อที่ยาวขึ้นส่งผลให้ความละเอียดสูงขึ้น ตัวสะท้อนแสงจะเพิ่มความยาวท่อที่มีประสิทธิภาพเป็นสองเท่า ตัวสะท้อนแสง-TOF สามารถให้ความละเอียดได้หลายพัน สำหรับความละเอียดที่ต่ำ เครื่องสเปกโทรเมตรมวล TOF ชดเชยด้วยความเร็ว มีประโยชน์อย่างยิ่งใน การศึกษา จลนศาสตร์ทางเคมีสามารถศึกษาปฏิกิริยาที่รวดเร็ว เช่น การเผาไหม้และการระเบิด^{[ 11 ] : มาตรา 3.4}

เครื่องวิเคราะห์มวลแบบควอดรูโพลใช้แท่งโลหะขนานสี่แท่งเพื่อสร้างสนามไฟฟ้าควอดรูโพล ที่สั่นด้วย ความถี่วิทยุ (RF) เพื่อทำให้เส้นทางของไอออนที่ผ่านเข้าไปมีความเสถียรหรือไม่มีเสถียรภาพอย่างเลือกสรร

ในแต่ละรูปแบบการแกว่ง ไอออนที่ผ่านเข้าไปจะเคลื่อนที่แบบเกลียว หากไอออนมีค่าm/zอยู่ในช่วงที่กำหนด การเคลื่อนที่แบบเกลียวจะคงที่ แต่ถ้าไม่อยู่ในช่วงที่กำหนด การเคลื่อนที่แบบเกลียวจะเพิ่มแอมพลิจูดขึ้นเรื่อยๆ จนกระทั่งไอออนชนกับแท่งโลหะ ซึ่งหมายความว่าเฉพาะไอออนที่มีค่า m/z อยู่ในช่วงแคบๆ เท่านั้นที่จะผ่านไปได้ สามารถกวาดดูสเปกโทรแกรมทั้งหมดได้โดยการเปลี่ยนศักย์ไฟฟ้าบนแท่งโลหะอย่างต่อเนื่องหรือเป็นช่วงๆ ก็ได้

โดยทั่วไปความละเอียดจะต่ำประมาณ 1000 แต่มีราคาถูกและขนาดเล็ก จึงเหมาะสำหรับเครื่องสเปกโตรมิเตอร์มวลแบบ "ตั้งโต๊ะ" ^{[ 11 ] : มาตรา 3.4}

ตัวกรองมวลควอดรูโพลมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับกับดักไอออนควอดรูโพลโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับดักไอออนควอดรูโพลเชิงเส้น ยกเว้นว่ามันถูกออกแบบมาเพื่อส่งผ่านไอออนที่ไม่ถูกดักจับแทนที่จะรวบรวมไอออนที่ถูกดักจับ และด้วยเหตุนี้จึงเรียกว่า ควอด รูโพลแบบส่งผ่าน กับดักไอออนควอดรูโพลเองสามารถใช้เป็นเครื่องวิเคราะห์ได้ เช่นเดียวกับในเครื่อง วิเคราะห์กับดักไอออน

เครื่องสเปกโทรเมตรมวลแบบควอดรูโพลสามตัว (Triple Quadrupole Mass Spectrometer) เป็นรูปแบบที่พบได้ทั่วไปของเครื่องสเปกโทรเมตรมวลแบบควอดรูโพลส่งผ่าน (Transmission Quadrupole) โดย "ควอดรูโพลสามตัว" นี้ประกอบด้วยควอดรูโพลสามขั้นเรียงกัน ขั้นแรกทำหน้าที่เป็นตัวกรองมวลเพื่อส่งไอออนที่เข้ามาไปยังควอดรูโพลตัวที่สอง ซึ่งเป็นห้องชน (collision chamber) ที่ซึ่งไอออนนั้นจะถูกแตกออกเป็นชิ้นส่วน ควอดรูโพลตัวที่สามก็ทำหน้าที่เป็นตัวกรองมวลเช่นกัน เพื่อส่งไอออนชิ้นส่วนไปยังตัวตรวจจับ เครื่องนี้เป็นประเภทหนึ่งของMS/MSดังนั้นจึงสามารถทำการสแกนได้หลายประเภทตามลักษณะเฉพาะของ MS/MS

เครื่องวิเคราะห์มวลควอดรูโพลที่เสริมด้วยสนามแม่เหล็กจะมีสนามแม่เหล็กเพิ่มเติม ไม่ว่าจะเป็นแนวแกนหรือแนวขวาง^{[ 22 ] [ 23 ]}

เครื่องดักจับไอออนแบบควอดรูโพลทำงานบนหลักการทางฟิสิกส์เดียวกันกับเครื่องวิเคราะห์มวลแบบควอดรูโพล แต่ไอออนจะถูกดักจับและปล่อยออกมาตามลำดับ ไอออนจะถูกดักจับในสนาม RF แบบควอดรูโพลเป็นหลัก ในพื้นที่ที่กำหนดโดยอิเล็กโทรดวงแหวน (โดยปกติเชื่อมต่อกับศักย์ RF หลัก) ระหว่างอิเล็กโทรดปลายทั้งสองข้าง (โดยทั่วไปเชื่อมต่อกับศักย์ DC หรือศักย์ AC เสริม) ตัวอย่างจะถูกทำให้เป็นไอออนทั้งภายใน (เช่น ด้วยลำแสงอิเล็กตรอนหรือเลเซอร์) หรือภายนอก ซึ่งในกรณีหลัง ไอออนมักจะถูกนำเข้ามาผ่านช่องเปิดในอิเล็กโทรดปลายข้างหนึ่ง

มีวิธีการแยกและจำแนกมวล/ประจุหลายวิธี แต่ที่ใช้กันมากที่สุดคือโหมดความไม่เสถียรของมวล ซึ่งศักย์ไฟฟ้า RF จะถูกปรับเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ เพื่อให้วงโคจรของไอออนที่มีมวลa > bมีเสถียรภาพ ในขณะที่ไอออนที่มีมวลbจะไม่เสถียรและถูกดีดออกไปตาม แกน zไปยังตัวตรวจจับ นอกจากนี้ยังมีวิธีการวิเคราะห์แบบไม่ทำลายอีกด้วย

ไอออนอาจถูกขับออกโดยวิธีการกระตุ้นด้วยเรโซแนนซ์ โดยมีการใช้แรงดันกระตุ้นแบบสั่นเสริมกับอิเล็กโทรดปลาย และแอมพลิจูดของแรงดันดักจับและ/หรือความถี่ของแรงดันกระตุ้นจะถูกปรับเปลี่ยนเพื่อให้ไอออนเข้าสู่สภาวะเรโซแนนซ์ตามลำดับอัตราส่วนมวล/ประจุ^{[ 24 ] [ 25 ]}

เครื่องสเปกโทรเมตรมวลแบบดักจับไอออนทรงกระบอก (CIT) เป็นเครื่องที่พัฒนามาจากเครื่องดักจับไอออนแบบควอดรูโพล โดยที่อิเล็กโทรดมีลักษณะเป็นวงแหวนแบนแทนที่จะเป็นอิเล็กโทรดรูปทรงไฮเปอร์โบลา โครงสร้างนี้เอื้อต่อการย่อขนาดได้ดี เนื่องจากเมื่อขนาดของเครื่องดักจับลดลง รูปทรงของสนามไฟฟ้าบริเวณใกล้ศูนย์กลางของเครื่องดักจับ ซึ่งเป็นบริเวณที่ไอออนถูกดักจับ จะมีรูปร่างคล้ายกับเครื่องดักจับแบบไฮเปอร์โบลา

กับ ดักไอออนแบบควอดรูโพลเชิงเส้นคล้ายกับกับดักไอออนแบบควอดรูโพล แต่ดักจับไอออนในสนามควอดรูโพลสองมิติ แทนที่จะเป็นสนามควอดรูโพลสามมิติเหมือนในกับดักไอออนแบบควอดรูโพล 3 มิติ LTQ (“กับดักควอดรูโพลเชิงเส้น”) ของ Thermo Fisher เป็นตัวอย่างของกับดักไอออนเชิงเส้น^{[ 26 ]}

สามารถมองเห็นกับดักไอออนแบบวงแหวนได้ว่าเป็นควอดรูโพลเชิงเส้นที่โค้งงอและเชื่อมต่อกันที่ปลาย หรือเป็นภาพตัดขวางของกับดักไอออน 3 มิติที่หมุนตามขอบเพื่อสร้างกับดักรูปวงแหวนหรือรูปโดนัท กับดักนี้สามารถเก็บไอออนได้ในปริมาณมากโดยกระจายไอออนไปทั่วโครงสร้างกับดักรูปวงแหวน กับดักรูปวงแหวนนี้เป็นโครงสร้างที่ช่วยให้สามารถย่อขนาดเครื่องวิเคราะห์มวลกับดักไอออนได้มากขึ้น นอกจากนี้ ไอออนทั้งหมดจะถูกเก็บไว้ในสนามดักจับเดียวกันและถูกปล่อยออกมาพร้อมกัน ทำให้การตรวจจับง่ายขึ้น ซึ่งอาจซับซ้อนขึ้นได้หากใช้โครงสร้างแบบอาร์เรย์เนื่องจากความแปรผันในการจัดตำแหน่งตัวตรวจจับและการกลึงอาร์เรย์^{[ 27 ]}

เช่นเดียวกับกับดักวงแหวน กับดักเชิงเส้นและกับดักไอออนควอดรูโพล 3 มิติเป็นเครื่องวิเคราะห์มวลขนาดเล็กที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุด เนื่องจากมีความไวสูง ทนต่อแรงดัน mTorr และมีความสามารถในการวิเคราะห์มวลแบบอนุกรมด้วยเครื่องวิเคราะห์เดียว (เช่น การสแกนไอออนผลิตภัณฑ์) ^{[ 28 ]}

สเปกโทรเมตรีมวลแบบฟูริเยร์ทรานส์ฟอร์ม (FTMS) หรือที่แม่นยำกว่านั้นคือสเปกโทรเมตรีมวลแบบฟูริเยร์ทรานส์ฟอร์มไอออนไซโคลตรอนเรโซแนน ซ์ (FT-ICR MS) วัดมวลโดยการตรวจ จับกระแสภาพที่เกิดจากไอออนที่หมุนวนในสนามแม่เหล็ก แทนที่จะวัดการเบี่ยงเบนของไอออนด้วยตัวตรวจจับ เช่นตัวคูณอิเล็กตรอน ไอออนจะถูกฉีดเข้าไปในกับดักเพนนิง (กับดักไอออน ไฟฟ้าสถิต/แม่เหล็ก ) ซึ่งไอออนเหล่านั้นจะกลายเป็นส่วนหนึ่งของวงจร ตัวตรวจจับที่ตำแหน่งคงที่ในอวกาศจะวัดสัญญาณไฟฟ้าของไอออนที่ผ่านใกล้ ๆ ในช่วงเวลาหนึ่ง ทำให้เกิดสัญญาณเป็นคาบ เนื่องจากความถี่ของการหมุนเวียนของไอออนถูกกำหนดโดย อัตราส่วน m/z ของมัน จึงสามารถแยกสัญญาณ นี้ได้ โดยการแปลงฟูริเยร์^{[ 29 ] [ 30 ]}

ไอออนไซโคลตรอนเรโซแนนซ์ (ICR) เป็นเทคนิคการวิเคราะห์มวลแบบเก่า คล้ายกับ FTMS ตรงที่ไอออนเกิดการเรโซแนนซ์แบบไซโคลตรอน อย่างไรก็ตาม ไอออนจะถูกตรวจจับด้วยเครื่องตรวจจับแบบดั้งเดิม ไอออนที่ถูกดักจับในกับดักเพนนิงจะถูกกระตุ้นด้วยสนามไฟฟ้า RF จนกระทั่งกระทบกับผนังของกับดัก ซึ่งเป็นที่ตั้งของเครื่องตรวจจับ ไอออนที่มีมวลต่างกันจะถูกแยกแยะตามเวลาที่กระทบ

โดยทั่วไปแล้ว FTMS เป็นเครื่องวิเคราะห์ที่มีความไวสูงที่สุดในตลาด โดยมีความละเอียดสูงถึงประมาณ 1 ล้านเท่า ความละเอียดสูงเช่นนี้เกิดจากการที่สเปกโทรเมตร "นับ" ไอออนแต่ละตัวหลายครั้ง จากมุมมองของหลักการความไม่แน่นอนของการประมวลผลสัญญาณ สัญญาณที่แกว่งไปมาซึ่งมีการกระจายตัว สูงในเวลา ก็จะ มีการกระจายตัวสูงในความถี่ เช่นกัน

เครื่องวิเคราะห์ แบบ Orbitrapมีลักษณะคล้ายกับเครื่องวิเคราะห์แบบ FTMS ไอออนจะ ถูกดักจับ ด้วยไฟฟ้าสถิตให้โคจรอยู่รอบอิเล็กโทรดรูปทรงกระสวยตรงกลาง อิเล็กโทรดจะกักไอออนไว้ ทำให้ไอออนทั้งโคจรอยู่รอบอิเล็กโทรดตรงกลางและแกว่งไปมาตามแกนยาวของอิเล็กโทรดตรงกลาง การแกว่งนี้จะสร้างกระแสภาพในแผ่นตรวจจับ ซึ่งเครื่องมือจะบันทึกไว้ ความถี่ของกระแสภาพเหล่านี้ขึ้นอยู่กับอัตราส่วนมวลต่อประจุของไอออน สเปกตรัมมวลจะได้รับจากการแปลงฟูริเยร์ของกระแสภาพที่บันทึกไว้

ออร์บิทแรปมีความแม่นยำของมวลสูง ความไวสูง และช่วงไดนามิกที่ดี นอกจากนี้ยังมีขนาดค่อนข้างเล็กอีกด้วย^{[ 31 ]}

สารเคมีบางชนิดมีองค์ประกอบทางเคมีเหมือนกัน แต่มีไอโซโทป ( ไอโซโทปเมอร์ ) ที่แตกต่างกัน ซึ่งสามารถแยกแยะได้ด้วยเครื่องวิเคราะห์พื้นฐานมาก ๆ อันที่จริง ไอโซโทปถูกค้นพบในปี ค.ศ. 1922 ซึ่งถือเป็นช่วงแรก ๆ ของประวัติศาสตร์สเปกโทรเมตรีมวลสาร

อย่างไรก็ตาม สารเคมีสองชนิดอาจมีจำนวนนิวคลีออน (นิวตรอนและโปรตอน) เท่ากัน ตัวอย่างเช่นC ₃และSH ₄ต่างก็มีนิวคลีออน 36 ตัว พวกมันยังคงสามารถแยกแยะได้ เนื่องจากมวลของโปรตอนและนิวตรอนแตกต่างกัน 1.4 mDa และเนื่องจากนิวเคลียสที่แตกต่างกันมีพลังงานยึดเหนี่ยว ที่แตกต่างกัน ซึ่งส่งผลให้มวลแตกต่างกัน ผลลัพธ์สุทธิคือC ₃และS ₁ H ₄แตกต่างกัน 3.4 mDa ความแตกต่างที่น้อยกว่านั้นสามารถทำได้โดยการจับคู่ไอโซโทปอย่างระมัดระวัง ตัวอย่างเช่น C ₄และS ₁ H ₃ ¹³ C ₁ แตกต่างกัน 1.1 mDa ความแตกต่างดังกล่าวสามารถแยกแยะได้ด้วยสเปกโทรเมตรีมวลความละเอียดสูง ซึ่งมีความละเอียดมากกว่า 1 ล้าน เพียงพอที่จะแยกแยะความแตกต่างประมาณ 1 mDa ที่m/z ~ 1000 โปรดทราบว่ามวลของอิเล็กตรอนคือ 0.5 mDa ^{[ 32 ]}${\displaystyle E=mc^{2}}$

มีเทคนิคมากมายสำหรับ MS ที่มีความละเอียดสูง^{[ 33 ]}แต่ความละเอียดสูงสุดนั้นได้มาจากการใช้ FTMS ที่มีสนามแม่เหล็กสูง เมื่อความแรงของสนามแม่เหล็กเพิ่มขึ้น ความละเอียดและความเร็วในการรับสเปกตรัมจะเพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรง ในขณะที่ความแม่นยำของมวลและช่วงไดนามิกจะเพิ่มขึ้นเป็นกำลังสอง^{[ 34 ]}ด้วยเหตุนี้ ความละเอียดสูงสุดจึงได้มาจากการใช้ FTMS ที่มีสนามแม่เหล็กสูงถึง 21 เทสลาซึ่งมีความละเอียดมากกว่า 2.7 ล้านที่ m/z ~ 400 และความแม่นยำในการวัดมวลน้อยกว่า 80 ppb ^{[ 35 ] [ 32 ]}

มักถูกนำไปใช้ใน การศึกษา ทางธรณีเคมีและปิโตรเคมีเนื่องจากมีเงินจำนวนมากในอุตสาหกรรมปิโตรเลียม และองค์ประกอบของปิโตรเลียมมีความซับซ้อนสูง^{[ 32 ]}การประยุกต์ใช้อีกอย่างหนึ่งคือการวิเคราะห์ไอโซโทปของโปรตีนขนาดใหญ่ โปรตีนสองชนิดที่แตกต่างกันด้วยอะตอมไอโซโทปเพียงอะตอมเดียวจะถูกแยกออกจากกันด้วยซึ่งต้องใช้ความละเอียดในการแยก สำหรับโปรตีนขนาดใหญ่ที่มี m > 100 kDa และ z ~ 50 เช่นแอนติบอดีโมโนโคลนอลจำเป็นต้องใช้เครื่องวิเคราะห์ที่มีกำลังการแยก > 100,000 ที่ m/z ~ 2000 ^{[ 35 ]}${\displaystyle \Delta m\approx 1}$${\displaystyle m/\Delta m}$

FTMS ความละเอียดสูงยังมีความไวสูงมากในฐานะตัวตรวจจับ ทำให้สามารถตรวจจับโปรตีนในช่วง 8–20 kDa ที่ความเข้มข้นของตัวอย่างประมาณ 30 เซปโตโมล (เช่น โมเลกุล แต่ละตัวประมาณ 20,000 โมเลกุล) ^{[ 36 ]}

องค์ประกอบสุดท้ายของเครื่องแมสสเปกโทรเมตรีคือตัวตรวจจับ ตัวตรวจจับจะบันทึกประจุที่เหนี่ยวนำหรือกระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นเมื่อไอออนเคลื่อนที่ผ่านหรือกระทบกับพื้นผิว ในเครื่องมือแบบสแกน สัญญาณที่เกิดขึ้นในตัวตรวจจับระหว่างการสแกนเทียบกับตำแหน่งของเครื่องมือในการสแกน (ที่ค่าm/Q เท่าใด ) จะสร้างสเปกตรัมมวลซึ่งเป็นบันทึกของไอออนในรูปของฟังก์ชันของm/ Q

ช่วงไดนามิกเชิงเส้นคือช่วงที่สัญญาณของตัวตรวจจับมีความสัมพันธ์เชิงเส้นกับความเข้มข้นของสารวิเคราะห์

โดยทั่วไปจะใช้ ตัวคูณอิเล็กตรอนบางประเภทแม้ว่าจะมีการใช้ตัวตรวจจับอื่นๆ เช่นถ้วยฟาราเดย์และตัวตรวจจับไอออนต่อโฟตอนด้วย เนื่องจากจำนวนไอออนที่ออกจากเครื่องวิเคราะห์มวลในช่วงเวลาหนึ่งมักจะค่อนข้างน้อย จึงมักจำเป็นต้องมีการขยายสัญญาณอย่างมากเพื่อให้ได้สัญญาณตัวตรวจจับแผ่นไมโครแชนเนลมักใช้ในเครื่องมือเชิงพาณิชย์สมัยใหม่^{[ 37 ]}ในFTMSและOrbitrapsตัวตรวจจับประกอบด้วยพื้นผิวโลหะคู่หนึ่งภายในบริเวณเครื่องวิเคราะห์มวล/กับดักไอออน ซึ่งไอออนจะผ่านใกล้ ๆ ขณะที่พวกมันสั่น ไม่มีการผลิตกระแสตรง มีเพียงกระแสภาพ AC ที่อ่อน ๆ เท่านั้นที่ผลิตขึ้นในวงจรระหว่างอิเล็กโทรด นอกจากนี้ยังมีการใช้ตัวตรวจจับแบบเหนี่ยวนำอื่นๆ อีกด้วย^{[ 38 ]}

เครื่องแมสสเปกโทรเมตรีแบบแทนเดมคือเครื่องที่สามารถทำการวิเคราะห์แมสสเปกโทรเมตรีได้หลายรอบ โดยปกติจะคั่นด้วยการแตกตัวของโมเลกุล ในรูปแบบต่างๆ ตัวอย่างเช่น เครื่องวิเคราะห์มวลหนึ่งเครื่องสามารถแยกเปปไทด์ หนึ่งตัว จากเปปไทด์หลายตัวที่เข้าสู่เครื่องแมสสเปกโทรเมตรี จากนั้นเซลล์การชนจะทำให้ไอออนของเปปไทด์เสถียรในขณะที่ชนกับแก๊ส ทำให้เกิดการแตกตัวโดยการแตกตัวเนื่องจากการชน (CID) จากนั้นเครื่องวิเคราะห์มวลอีกเครื่องจะคัดแยกชิ้นส่วนที่เกิดขึ้นจากเปปไทด์ การวิเคราะห์แมสสเปกโทรเมตรีแบบแทนเดมยังสามารถทำได้ในเครื่องวิเคราะห์มวลเครื่องเดียวในช่วงเวลาต่างๆ เช่น ในกับดักไอออนแบบควอดรูโพลมีวิธีการต่างๆ มากมายสำหรับการแตกตัวของโมเลกุลสำหรับการวิเคราะห์แมสสเปกโทรเมตรีแบบแทนเดม รวมถึงการแตกตัวเนื่องจากการชน (CID) การแตกตัวโดยการจับอิเล็กตรอน (ECD) การแตกตัวโดยการถ่าย โอนอิเล็กตรอน (ETD) การแตกตัวด้วยโฟตอนหลายตัวจากรังสีอินฟราเรด (IRMPD) การแตกตัวโดยการแผ่รังสีอินฟราเรดจากวัตถุดำ (BIRD) การแตกตัวโดยการแยกอิเล็กตรอน (EDD) และการแตกตัวที่เกิดจากพื้นผิว (SID) การประยุกต์ใช้ที่สำคัญอย่างหนึ่งของการใช้แมสสเปกโทรเมตรีแบบคู่ขนานคือการระบุโปรตีน^{[ 39 ]}

การวิเคราะห์มวลสารแบบคู่ช่วยให้สามารถดำเนินการลำดับการทดลองได้หลากหลาย เครื่องวิเคราะห์มวลสารเชิงพาณิชย์จำนวนมากได้รับการออกแบบมาเพื่อเร่งการดำเนินการลำดับตามปกติ เช่นการตรวจสอบปฏิกิริยาที่เลือกการสแกนไอออนตั้งต้น การสแกนไอออนผลิตภัณฑ์ และการสแกนการสูญเสียที่เป็นกลาง^{[ 40 ]}

• ในการตรวจสอบปฏิกิริยาที่เลือกไว้ เครื่องวิเคราะห์ตัวแรกจะยอมให้มวลเพียงมวลเดียวผ่านไปได้ ในขณะที่เครื่องวิเคราะห์ตัวที่สองจะตรวจสอบไอออนชิ้นส่วนที่ผู้ใช้กำหนดหลายตัวในช่วงเวลาการตรวจจับที่ยาวนานกว่าที่ทำได้ในการสแกนแบบเต็มรูปแบบ ซึ่งจะช่วยเพิ่มความไวในการตรวจจับ
• ในการสแกนไอออนผลิตภัณฑ์ เครื่องวิเคราะห์มวลตัวแรกจะถูกกำหนดให้เลือกไอออนตั้งต้น ("ไอออนแม่") ตัวใดตัวหนึ่งโดยเฉพาะ ในขณะที่เครื่องวิเคราะห์มวลตัวที่สองจะถูกสแกนเพื่อค้นหาชิ้นส่วนทั้งหมด ("ผลิตภัณฑ์" หรือ "ไอออนลูก") ที่สามารถแตกตัวเป็นไอออนแม่ได้ในเซลล์การชนกัน
• ในการสแกนไอออนตั้งต้น เครื่องวิเคราะห์มวลตัวที่สองจะถูกตั้งค่าให้เลือกไอออนชิ้นส่วนเฉพาะ ("ไอออนลูก") ในขณะที่เครื่องวิเคราะห์มวลตัวแรกจะถูกสแกนเพื่อค้นหาไอออนตั้งต้นที่เป็นไปได้ทั้งหมดที่อาจก่อให้เกิดไอออนชิ้นส่วนนี้ได้
• ในการสแกนแบบสูญเสียมวลที่เป็นกลาง เครื่องวิเคราะห์มวลทั้งสองเครื่องจะถูกสแกนไปพร้อมกัน แต่แยกจากกันด้วยมวลของหน่วยย่อยโมเลกุลที่นักวิเคราะห์สนใจ ไอออนจะถูกตรวจพบหากพวกมันสูญเสียมวลคงที่นั้นไปในระหว่างการแตกตัว วิธีนี้สามารถใช้ในการค้นหาสารเคมีใดๆ ที่สามารถสูญเสียกลุ่มที่เป็นกลางเฉพาะได้ เช่น สารตกค้างของน้ำตาล การสแกนแบบสูญเสียมวลที่เป็นกลางและการสแกนไอออนตั้งต้นร่วมกันสามารถใช้ในการค้นหาสารเคมีที่มีลวดลายเฉพาะได้

เทคนิคแมสสเปกโทรเมตรีแบบคู่ขนานอีกประเภทหนึ่งที่ใช้ในการหาอายุด้วยคาร์บอนกัมมันตรังสีคือแมสสเปกโทรเมตรีแบบเร่งความเร็วซึ่งใช้แรงดันไฟฟ้าสูงมาก โดยปกติอยู่ในช่วงเมกะโวลต์ เพื่อเร่งไอออนลบเข้าไปในแมสสเปกโทรเมตรีแบบคู่ขนานชนิดหนึ่ง

ฐานข้อมูลเมตาโบไลต์และเอนทิตีเคมีMETLIN ^{[ 41 ] [ 42 ] [ 43 ] [ 44 ] [ 45 ]}เป็นแหล่งเก็บ ข้อมูล การทดลองสเปกโทรเมตรีมวลแบบ คู่ที่ใหญ่ที่สุด ที่ได้มาจากสารมาตรฐาน ข้อมูลสเปกโทรเมตรีมวลแบบคู่ของสารมาตรฐานโมเลกุลกว่า 960,000 รายการ (ณ เดือนตุลาคม 2025) ^{[ 41 ] [ 44 ]}จัดทำขึ้นเพื่ออำนวยความสะดวกในการระบุเอนทิตีเคมีจากการทดลองสเปกโทรเมตรีมวลแบบคู่^{[ 46 ]}นอกจากการระบุโมเลกุลที่รู้จักแล้ว ยังมีประโยชน์สำหรับการระบุโมเลกุลที่ไม่รู้จักโดยใช้การค้นหา/วิเคราะห์ความคล้ายคลึงกัน^{[ 47 ]}ข้อมูลสเปกโทรเมตรีมวลแบบคู่ทั้งหมดมาจากการวิเคราะห์เชิงทดลองของสารมาตรฐานที่พลังงานการชนหลายระดับและในโหมดการแตกตัวเป็นไอออนทั้งบวกและลบ^{[ 41 ]}

เมื่อการผสมผสานระหว่างแหล่งกำเนิด ตัววิเคราะห์ และตัวตรวจจับแบบเฉพาะเจาะจงกลายเป็นมาตรฐานในการใช้งาน อาจมีการคิดค้น คำย่อ แบบผสม ขึ้นมาเพื่อใช้เรียกอย่างกระชับ ตัวอย่างเช่นMALDI-TOFซึ่งหมายถึงการผสมผสานระหว่าง แหล่ง กำเนิดการดูดซับ/การแตกตัวเป็นไอออนด้วยเลเซอร์โดยใช้เมทริกซ์ช่วยกับ ตัววิเคราะห์มวล แบบเวลาบินตัวอย่างอื่นๆ ได้แก่สเปกโทรเมตรีมวลพลาสมาแบบเหนี่ยวนำ (ICP-MS) สเปกโทรเมตรีมวลแบบเร่งความเร็ว สเปกโทรเมตรีมวลแบบแตกตัวเป็นไอออนด้วยความร้อน (TIMS)และสเปก โทรเมตรีมวลแหล่งกำเนิดประกายไฟ

การประยุกต์ใช้แมสสเปกโทรเมตรีบางประเภทได้มีการพัฒนาชื่อเรียกเฉพาะ ซึ่งแม้ในทางเทคนิคแล้วจะดูเหมือนหมายถึงการประยุกต์ใช้ในวงกว้าง แต่ในทางปฏิบัติกลับหมายถึงการกำหนดค่าเครื่องมือที่เฉพาะเจาะจงหรือมีจำนวนจำกัด ตัวอย่างเช่น แมสสเปกโทรเมตรีอัตราส่วนไอโซโทปซึ่งในทางปฏิบัติหมายถึงการใช้เครื่องวิเคราะห์มวลแบบภาคส่วนจำนวนจำกัด ชื่อนี้ใช้เพื่ออ้างถึงทั้งการประยุกต์ใช้และเครื่องมือที่ใช้ในการประยุกต์ใช้นั้น

การพัฒนาที่สำคัญอย่างหนึ่งที่ช่วยเพิ่มความสามารถในการแยกและกำหนดมวลของสเปกโทรเมตรีมวล คือการใช้งานร่วมกับโครมาโทกราฟีและเทคนิคการแยกอื่นๆ

การผสมผสานที่พบได้ทั่วไปคือ แก๊สโครมาโทกรา ฟี -แมสสเปกโทรเมตรี (GC/MS หรือ GC-MS) ในเทคนิคนี้ จะใช้ แก๊สโครมาโท กราฟ เพื่อแยกสารประกอบต่างๆ กระแสของสารประกอบที่แยกได้นี้จะถูกป้อนเข้าสู่แหล่งกำเนิดไอออน แบบออนไลน์ ซึ่งเป็นเส้นลวดโลหะ ที่ได้รับ แรงดันไฟฟ้าเส้นลวดนี้จะปล่อยอิเล็กตรอนซึ่งทำให้สารประกอบแตกตัวเป็นไอออน จากนั้นไอออนสามารถแตกตัวต่อไปได้ ทำให้เกิดรูปแบบที่คาดการณ์ได้ ไอออนที่สมบูรณ์และชิ้นส่วนจะผ่านเข้าไปในเครื่องวิเคราะห์ของแมสสเปกโทรเมตรีและถูกตรวจจับในที่สุด^{[ 48 ]}อย่างไรก็ตาม อุณหภูมิสูง (300 °C) ที่ใช้ในพอร์ตการฉีด (และเตาอบ) ของ GC-MS อาจทำให้โมเลกุลที่ฉีดเข้าไปเสื่อมสภาพเนื่องจากความร้อน ส่งผลให้มีการวัดผลิตภัณฑ์ที่เสื่อมสภาพแทนที่จะเป็นโมเลกุลที่สนใจจริงๆ^{[ 49 ]}

เช่นเดียวกับแก๊สโครมาโทกราฟี-แมสสเปกโทรเมตรี (GC-MS) ลิควิดโครมาโทกราฟี-แมสสเปกโทรเมตรี (LC/MS หรือ LC-MS) จะแยกสารประกอบด้วยวิธีโครมาโทกราฟีก่อนที่จะนำเข้าสู่แหล่งกำเนิดไอออนและเครื่องแมสสเปกโทรเมตรี แต่แตกต่างจาก GC-MS ตรงที่เฟสเคลื่อนที่คือของเหลว ซึ่งโดยทั่วไปจะเป็นส่วนผสมของน้ำและตัวทำละลาย อินทรีย์ แทนที่จะเป็นแก๊ส โดยทั่วไปแล้ว LC-MS จะใช้แหล่ง กำเนิดไอออนแบบอิเล็กโทรสเปรย์แหล่งกำเนิดไอออน LC-MS อื่นๆ ที่นิยมและมีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ ได้แก่การแตกตัวเป็นไอออนทางเคมีที่ความดันบรรยากาศและการแตกตัวเป็นไอออนด้วยแสงที่ความดันบรรยากาศนอกจากนี้ยังมีเทคนิคการแตกตัวเป็นไอออนที่พัฒนาขึ้นใหม่ เช่นเลเซอร์สเปรย์

แคปิลลารีอิเล็กโทรโฟเรซิส–แมสสเปกโทรเมตรี (CE-MS) เป็นเทคนิคที่รวมกระบวนการแยกของเหลวของแคปิลลารีอิเล็กโทรโฟเรซิสเข้ากับแมสสเปกโทรเมตรี^{[ 50 ]}โดยทั่วไป CE-MS จะเชื่อมต่อกับการแตกตัวเป็นไอออนด้วยอิเล็กโทรสเปรย์^{[ 51 ]}

สเปกโทรเมตรีการเคลื่อนที่ของไอออน-สเปกโทรเมตรีมวล (IMS/MS หรือ IMMS) เป็นเทคนิคที่ไอออนจะถูกแยกออกจากกันก่อนโดยใช้เวลาการเคลื่อนที่ผ่านก๊าซที่เป็นกลางภายใต้ความชันของศักย์ไฟฟ้าที่ใช้ ก่อนที่จะถูกนำเข้าสู่เครื่องสเปกโทรเมตรีมวล^{[ 52 ]}เวลาการเคลื่อนที่คือการวัดพื้นที่หน้าตัดการชนกันเมื่อเทียบกับประจุของไอออนรอบการทำงานของ IMS (เวลาที่การทดลองเกิดขึ้น) จะยาวกว่าเทคนิคสเปกโทรเมตรีมวลส่วนใหญ่ ทำให้เครื่องสเปกโทรเมตรีมวลสามารถสุ่มตัวอย่างได้ตลอดกระบวนการแยก IMS ซึ่งจะสร้างข้อมูลเกี่ยวกับการแยก IMS และอัตราส่วนมวลต่อประจุของไอออนในลักษณะที่คล้ายกับLC- MS ^{[ 53 ]}

รอบการทำงานของ IMS สั้นเมื่อเทียบกับการแยกด้วยโครมาโทกราฟีของเหลวหรือโครมาโทกราฟีแก๊ส และสามารถเชื่อมโยงกับเทคนิคดังกล่าวได้ ทำให้เกิดโหมดสามอย่าง เช่น LC/IMS/MS ^{[ 54 ]}

การวิเคราะห์มวลสารด้วยสเปกโทรเมตรีสร้างข้อมูลได้หลายประเภท รูปแบบการแสดงข้อมูลที่พบได้บ่อยที่สุดคือสเปกตรัม มวลสาร

ข้อมูลแมสสเปกโทรเมตรีบางประเภทแสดงผลได้ดีที่สุดในรูปแบบโครมาโทแกรมมวลประเภทของโครมาโทแกรม ได้แก่การตรวจสอบไอออนที่เลือก (SIM), กระแสไอออนรวม (TIC) และการตรวจสอบปฏิกิริยาที่เลือกเป็นต้น

ข้อมูลสเปกโทรเมตรีมวลประเภทอื่นๆ สามารถแสดงผลได้ดีใน รูปแบบแผนที่เส้นชั้นความสูงสามมิติในรูปแบบนี้ อัตราส่วนมวลต่อประจุ ( m/z)จะอยู่บน แกน xความเข้มจะ อยู่บนแกน yและพารามิเตอร์การทดลองเพิ่มเติม เช่น เวลา จะถูกบันทึกไว้บนแกน z

การวิเคราะห์ข้อมูลสเปกโทรเมตรีมวลนั้นขึ้นอยู่กับประเภทของการทดลองที่สร้างข้อมูลนั้นๆ แต่การแบ่งย่อยข้อมูลโดยทั่วไปนั้นมีความสำคัญต่อการทำความเข้าใจข้อมูลใดๆ ก็ตาม

เครื่องแมสสเปกโทรเมตรีหลายชนิดทำงานในโหมดไอออนลบหรือโหมดไอออนบวกการทราบว่าไอออนที่ตรวจพบมีประจุลบหรือประจุบวกนั้นมีความสำคัญมาก เนื่องจากมักมีความสำคัญในการกำหนดมวลที่เป็นกลาง แต่ก็ยังบ่งบอกถึงลักษณะของโมเลกุลได้อีกด้วย

แหล่งกำเนิดไอออนชนิดต่างๆ ส่งผลให้เกิดชิ้นส่วนไอออนที่แตกต่างกันจากโมเลกุลดั้งเดิม แหล่งกำเนิดไอออนแบบอิเล็กตรอนจะสร้างชิ้นส่วนไอออนจำนวนมากและส่วนใหญ่เป็นอนุมูลอิสระที่มีประจุเดี่ยว (1-) (จำนวนอิเล็กตรอนเป็นเลขคี่) ในขณะที่แหล่งกำเนิดไอออนแบบอิเล็กโทรสเปรย์มักจะสร้างไอออนกึ่งโมเลกุลที่ไม่ใช่อนุมูลอิสระซึ่งมักมีประจุหลายตัว การวิเคราะห์มวลสารแบบคู่ขนาน (Tandem mass spectrometry) จงใจสร้างไอออนชิ้นส่วนไอออนหลังแหล่งกำเนิด และสามารถเปลี่ยนแปลงชนิดของข้อมูลที่ได้จากการทดลองได้อย่างมาก

ความรู้เกี่ยวกับแหล่งที่มาของตัวอย่างสามารถให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับโมเลกุลที่เป็นส่วนประกอบของตัวอย่างและการแตกตัวของโมเลกุลเหล่านั้นได้ ตัวอย่างจากกระบวนการสังเคราะห์/การผลิตอาจมีสิ่งเจือปนที่มีความสัมพันธ์ทางเคมีกับส่วนประกอบเป้าหมาย ตัวอย่างทางชีวภาพที่เตรียมอย่างหยาบๆ อาจมีเกลืออยู่จำนวนหนึ่ง ซึ่งอาจก่อตัวเป็นสารประกอบเชิงซ้อนกับโมเลกุลของสารที่ต้องการวิเคราะห์ในบางการวิเคราะห์

ผลลัพธ์อาจขึ้นอยู่กับวิธีการเตรียมตัวอย่างและวิธีการดำเนินการ/การนำตัวอย่างเข้าสู่ระบบอย่างมาก ตัวอย่างที่สำคัญคือประเด็นเรื่องเมทริกซ์ที่ใช้สำหรับการหยดสารด้วย MALDI เนื่องจากพลังงานส่วนใหญ่ของกระบวนการดูดซับ/การแตกตัวเป็นไอออนนั้นถูกควบคุมโดยเมทริกซ์มากกว่ากำลังของเลเซอร์ บางครั้งตัวอย่างจะถูกเติมด้วยโซเดียมหรือสารที่นำพาไอออนอื่นๆ เพื่อสร้างสารประกอบเชิงซ้อนแทนที่จะเป็นสารที่มีโปรตอน

สเปกโทรเมตรีมวลสามารถวัดมวลโมลาร์ โครงสร้างโมเลกุล และความบริสุทธิ์ของตัวอย่างได้ แต่ละคำถามเหล่านี้ต้องการขั้นตอนการทดลองที่แตกต่างกัน ดังนั้น การกำหนดเป้าหมายการทดลองให้ชัดเจนจึงเป็นสิ่งจำเป็นก่อนที่จะเก็บรวบรวมข้อมูลที่ถูกต้องและตีความผลลัพธ์ได้อย่างประสบความสำเร็จ

เนื่องจากโครงสร้าง ที่แม่นยำ หรือลำดับเปปไทด์ของโมเลกุลจะถูกถอดรหัสผ่านชุดมวลของชิ้นส่วน การตีความสเปกตรัมมวลจึงต้องใช้เทคนิคต่างๆ ร่วมกัน โดยปกติแล้วกลยุทธ์แรกในการระบุสารประกอบที่ไม่รู้จักคือการเปรียบเทียบสเปกตรัมมวลที่ได้จากการทดลองกับฐานข้อมูลสเปกตรัมมวล หากไม่พบการจับคู่จากการค้นหาจะต้องทำการ ตีความด้วยตนเอง ^{[ 55 ]}หรือการตีความสเปกตรัมมวลโดยใช้ซอฟต์แวร์ช่วย การจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ของกระบวนการ ไอออนไนเซชันและการแตกตัวที่เกิดขึ้นในเครื่องสเปกโทรเมตรมวลเป็นเครื่องมือหลักในการกำหนดโครงสร้างหรือลำดับเปปไทด์ให้กับโมเลกุลข้อมูลโครงสร้างเบื้องต้น จะถูกแตกตัว ในคอมพิวเตอร์และรูปแบบที่ได้จะถูกเปรียบเทียบกับสเปกตรัมที่สังเกตได้ การจำลองดังกล่าวมักได้รับการสนับสนุนจากฐานข้อมูลการแตกตัว^{[ 56 ]}ที่มีรูปแบบที่เผยแพร่แล้วของปฏิกิริยาการสลายตัวที่รู้จักซอฟต์แวร์ที่ใช้ประโยชน์จากแนวคิดนี้ได้รับการพัฒนาขึ้นสำหรับทั้งโมเลกุลขนาดเล็กและ โปรตีน

การวิเคราะห์สเปกตรัมมวลยังสามารถวิเคราะห์สเปกตรัมที่มีมวลที่แม่นยำได้ อีกด้วย ค่าอัตราส่วนมวลต่อประจุ ( m/z ) ที่มีความแม่นยำเพียงจำนวนเต็มสามารถแสดงโครงสร้างไอออนที่เป็นไปได้ทางทฤษฎีได้มากมายมหาศาล อย่างไรก็ตาม ค่ามวลที่แม่นยำยิ่งขึ้นจะช่วยลดจำนวนสูตรโมเลกุล ที่เป็นไปได้ลงอย่างมาก อัลกอริทึมคอมพิวเตอร์ที่เรียกว่าตัวสร้างสูตรจะคำนวณสูตรโมเลกุลทั้งหมดที่เข้ากับมวล ที่กำหนดทางทฤษฎี โดยมีค่าความคลาดเคลื่อนที่ระบุ

เทคนิคใหม่ล่าสุดสำหรับการระบุโครงสร้างในสเปกโทรเมตรีมวลสารที่เรียกว่าการระบุลายนิ้วมือไอออนตั้งต้นจะระบุข้อมูลโครงสร้างแต่ละส่วนโดยการค้นหาสเปกตรัมแบบอนุกรมของโมเลกุลที่กำลังตรวจสอบเทียบกับไลบรารีของสเปกตรัมไอออนผลิตภัณฑ์ของไอออนตั้งต้นที่มีโครงสร้างที่ระบุลักษณะแล้ว^{[ 57 ]}

ไอออนที่ไม่เสถียรเป็นพิเศษอาจสลายตัวขณะผ่านเครื่องวิเคราะห์ หากเกิดปฏิกิริยาM ^z+ → M' ^z+ + (ส่วนอื่นๆ)เมื่อเข้าสู่เครื่องวิเคราะห์ มันจะเคลื่อนที่เป็นวงกลมรัศมีซึ่งจะปรากฏในสเปกโตรแกรมที่ได้เป็นยอดที่เห็นได้ชัดว่าเกิดจากไอออนที่มีมวลเนื่องจากไม่มีไอออนที่มีมวลจริงจึงเรียกว่ายอดผิดปกติ หรือยอดไอออนกึ่งเสถียรโดยทั่วไป ยอดไอออนกึ่งเสถียรเป็นยอดกว้างที่มีจุดศูนย์กลางอยู่ที่ค่าที่ไม่ใช่จำนวนเต็มสูงการมีอยู่ของยอดไอออนกึ่งเสถียรที่เป็นหลักฐานที่ชัดเจนว่าไอออนสองตัวที่มีมวลมีความสัมพันธ์กันโดยปฏิกิริยาM ^z+ → M' ^z+ + (ส่วนอื่นๆ) ^{[ 11 ]} : ^{มาตรา 3.5} ${\displaystyle R'={\tfrac {v(m'/z)}{Be}}}$${\displaystyle (m^{*}/z)=({\tfrac {m'^{2}}{m}}/z)}$${\displaystyle m^{*}}$${\displaystyle m^{*}/z}$${\displaystyle ({\tfrac {m'^{2}}{m}}/z)}$${\displaystyle m/z,m'/z}$

การวิเคราะห์มวลสารด้วยสเปกโทรเมตรีมีทั้ง การใช้งาน เชิงคุณภาพและเชิงปริมาณซึ่งรวมถึงการระบุสารประกอบที่ไม่รู้จัก การกำหนด องค์ประกอบ ไอโซโทปของธาตุในโมเลกุล และการกำหนดโครงสร้างของสารประกอบโดยการสังเกตการแตกตัว นอกจากนี้ยังมีการใช้งานอื่นๆ เช่น การหาปริมาณของสารประกอบในตัวอย่าง หรือการศึกษาพื้นฐานของเคมีไอออนในเฟสแก๊ส (เคมีของไอออนและสารที่เป็นกลางในสุญญากาศ) ปัจจุบัน MS ถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในห้องปฏิบัติการวิเคราะห์ที่ศึกษาคุณสมบัติทางกายภาพ เคมี หรือชีวภาพของสารประกอบหลากหลายชนิด การหาปริมาณอาจเป็นแบบสัมพัทธ์ (วิเคราะห์เทียบกับตัวอย่างอ้างอิง) หรือแบบสัมบูรณ์ (วิเคราะห์โดยใช้วิธีเส้นโค้งมาตรฐาน) ^{[ 58 ]}

ในฐานะที่เป็นเทคนิคการวิเคราะห์ มันมีข้อดีที่โดดเด่นหลายประการ เช่น ความไวที่สูงกว่าเทคนิคการวิเคราะห์อื่นๆ ส่วนใหญ่ เนื่องจากตัววิเคราะห์ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวกรองมวล-ประจุ ช่วยลดการรบกวนจากพื้นหลัง ความจำเพาะที่ยอดเยี่ยมจากรูปแบบการแตกตัวที่เป็นลักษณะเฉพาะเพื่อระบุสารที่ไม่ทราบชนิดหรือยืนยันการมีอยู่ของสารประกอบที่สงสัย ข้อมูลเกี่ยวกับน้ำหนักโมเลกุล ข้อมูลเกี่ยวกับความอุดมสมบูรณ์ของไอโซโทปของธาตุ ข้อมูลทางเคมีที่วิเคราะห์ได้ตามช่วงเวลา

ข้อเสียบางประการของวิธีนี้คือ มักไม่สามารถแยกแยะความแตกต่างระหว่างไอโซเมอร์เชิงแสงและเชิงเรขาคณิต รวมถึงตำแหน่งของหมู่แทนที่ในตำแหน่งออร์โธ เอ็ม และพารา บนวงแหวนอะโรมาติกได้ นอกจากนี้ ขอบเขตการใช้งานยังจำกัดในการระบุไฮโดรคาร์บอนที่สร้างไอออนแตกตัวที่คล้ายคลึงกัน

สเปกโทรเมตรีมวลยังใช้ในการกำหนด องค์ประกอบ ไอโซโทปของธาตุภายในตัวอย่าง ความแตกต่างของมวลระหว่างไอโซโทปของธาตุนั้นน้อยมาก และไอโซโทปที่มีปริมาณน้อยกว่าของธาตุนั้นมักจะหายากมาก ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้เครื่องมือที่มีความไวสูงมาก สำหรับการวัดธาตุเบา (เช่น H, C, N, O, S) สเปกโทรเมตรีมวลอัตราส่วนไอโซโทปมักใช้แม่เหล็กตัวเดียวในการดัดลำแสงของอนุภาคไอออนไปยังชุดถ้วยฟาราเดย์ซึ่งแปลงการกระทบของอนุภาคเป็นกระแสไฟฟ้า การวิเคราะห์ปริมาณ ดิวเทอเรียม ในน้ำ แบบออนไลน์อย่างรวดเร็วสามารถทำได้โดยใช้สเปกโทรเมตรีมวลแสงเรืองรองแบบไหล (FA-MS) สเปกโทรเมตรีมวลที่มีความไวและแม่นยำที่สุดสำหรับวัตถุประสงค์นี้น่าจะเป็นสเปกโทรเมตรีมวลแบบเร่งความเร็วเนื่องจากให้ความไวสูงสุด สามารถวัดอะตอมแต่ละตัวและวัดนิวไคลด์ด้วยช่วงไดนามิกประมาณ 10¹⁵ ^{เมื่อ}เทียบกับไอโซโทปเสถียรหลัก^{[ 59 ]}ลายเซ็นไอโซโทปสามารถใช้เป็นเครื่องหมายของกระบวนการต่างๆ ได้ อัตราส่วนไอโซโทปบางชนิดใช้ในการกำหนดอายุของวัสดุ เช่นการหาอายุด้วยคาร์บอนการติดฉลากด้วยไอโซโทปเสถียรยังใช้ในการหาปริมาณโปรตีนด้วย (ดูการจำแนกลักษณะโปรตีนด้านล่าง)

สเปกโทรเมตรีมวลแบบนำเมมเบรนเข้ามารวมสเปกโทรเมตรีมวลอัตราส่วนไอโซโทปเข้ากับห้องปฏิกิริยา/เซลล์ที่แยกออกจากกันด้วยเมมเบรนที่ก๊าซสามารถซึมผ่านได้ วิธีนี้ช่วยให้สามารถศึกษาก๊าซที่เกิดขึ้นในสารละลายได้ วิธีนี้ถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในการศึกษาการผลิตออกซิเจนโดยโฟโตซิสเต็ม II ^{[ 60 ]}

เทคนิคหลายอย่างใช้ไอออนที่สร้างขึ้นในแหล่งกำเนิดไอออนเฉพาะที่ฉีดเข้าไปในท่อไหลหรือท่อดริฟต์ ได้แก่ท่อไหลไอออนที่เลือก (SIFT-MS) และปฏิกิริยาการถ่ายโอนโปรตอน (PTR-MS) ซึ่งเป็นรูปแบบต่างๆ ของการแตกตัวเป็นไอออนทางเคมีที่ใช้สำหรับ การวิเคราะห์ ก๊าซปริมาณน้อยในอากาศ ลมหายใจ หรือไอระเหยของเหลว โดยใช้เวลาปฏิกิริยาที่กำหนดไว้อย่างชัดเจน ทำให้สามารถคำนวณความเข้มข้นของสารวิเคราะห์จากจลนศาสตร์ปฏิกิริยาที่ทราบโดยไม่จำเป็นต้องใช้สารมาตรฐานภายในหรือการสอบเทียบ

เทคนิคอีกอย่างหนึ่งที่มีการประยุกต์ใช้ในด้านการวิเคราะห์ก๊าซติดตามคือการแตกตัวเป็นไอออนด้วยอิเล็กโทรสเปรย์ทุติยภูมิ (SESI-MS) ซึ่งเป็นรูปแบบหนึ่งของการแตกตัวเป็นไอออนด้วยอิเล็กโทรสเปรย์ SESI ประกอบด้วยกลุ่มอิเล็กโทรสเปรย์ของตัวทำละลายที่เป็นกรดบริสุทธิ์ที่ทำปฏิกิริยากับไอระเหยที่เป็นกลาง โมเลกุลของไอระเหยจะแตกตัวเป็นไอออนที่ความดันบรรยากาศเมื่อมีการถ่ายโอนประจุจากไอออนที่เกิดขึ้นในอิเล็กโทรสเปรย์ไปยังโมเลกุล ข้อดีอย่างหนึ่งของวิธีการนี้คือสามารถใช้งานร่วมกับระบบ ESI-MS ส่วนใหญ่ได้^{[ 61 ] [ 62 ]}

เครื่องวิเคราะห์ก๊าซตกค้าง (RGA) เป็นเครื่องสเปกโทรเมตรมวล ขนาดเล็กและมักมีความทนทาน โดยทั่วไปออกแบบมาเพื่อควบคุมกระบวนการและตรวจสอบการปนเปื้อนในระบบสุญญากาศเมื่อสร้างเป็นเครื่องวิเคราะห์มวลแบบควอดรูโพลจะมีการใช้งานสองแบบ คือ ใช้แหล่งกำเนิดไอออนแบบเปิด (OIS) หรือแหล่งกำเนิดไอออนแบบปิด (CIS) RGA สามารถพบได้ใน งาน สุญญากาศสูงเช่น ห้องวิจัยอุปกรณ์วิทยาศาสตร์พื้นผิวเครื่องเร่งอนุภาค กล้องจุลทรรศน์แบบสแกนเป็นต้น ในกรณีส่วนใหญ่ RGA ใช้เพื่อตรวจสอบคุณภาพของสุญญากาศและตรวจจับสิ่งเจือปนในปริมาณน้อยมากในสภาพแวดล้อมก๊าซความดันต่ำได้อย่างง่ายดาย สิ่งเจือปนเหล่านี้สามารถวัดได้ถึงระดับTorr โดยมีความสามารถในการตรวจจับต่ำกว่า ppmในกรณีที่ไม่มีการรบกวนจากพื้นหลัง ${\displaystyle 10^{-14}}$

นอกจากนี้ RGA ยังสามารถใช้เป็น เครื่องตรวจจับการรั่วไหล แบบเฉพาะจุด ที่มีความไวสูง โดยทั่วไปจะใช้ฮีเลียม ไอโซโพรพิลแอลกอฮอล์หรือโมเลกุลติดตามอื่นๆ เมื่อระบบสุญญากาศถูกสูบจนต่ำกว่าTorr—เพื่อตรวจสอบความสมบูรณ์ของซีลสุญญากาศและคุณภาพของสุญญากาศ—การรั่วไหลของอากาศ การรั่วไหลเสมือน และสิ่งปนเปื้อนอื่นๆ ในระดับต่ำอาจถูกตรวจจับได้ก่อนเริ่มกระบวนการ ${\displaystyle 10^{-5}}$

เครื่องวิเคราะห์อะตอมโพรบเป็นเครื่องมือที่ผสมผสาน การ วัดมวลด้วยเทคนิคไทม์ออฟไฟลต์แมสสเปกโทรเมตรีและกล้องจุลทรรศน์แบบฟิลด์อีวาพอเรชัน เพื่อสร้างแผนที่แสดงตำแหน่งของอะตอมแต่ละตัว

การศึกษาเภสัชจลนศาสตร์มักใช้สเปกโทรเมตรีมวลสาร เนื่องจากลักษณะที่ซับซ้อนของเมทริกซ์ (มักเป็นเลือดหรือปัสสาวะ) และความจำเป็นในการมีความไวสูงเพื่อสังเกตข้อมูลปริมาณต่ำและจุดเวลาที่ยาวนาน เครื่องมือที่ใช้กันทั่วไปในการใช้งานนี้คือLC-MSที่มีสเปกโทรเมตรีมวลสารแบบควอดรูโพลสามตัวโดยทั่วไปจะใช้สเปกโทรเมตรีมวลสารแบบคู่ขนานเพื่อเพิ่มความจำเพาะ มีการใช้เส้นโค้งมาตรฐานและสารมาตรฐานภายในสำหรับการหาปริมาณยาเพียงชนิดเดียวในตัวอย่าง ตัวอย่างแสดงถึงจุดเวลาที่แตกต่างกันเมื่อมีการให้ยาและเกิดการเผาผลาญหรือถูกกำจัดออกจากร่างกาย ตัวอย่างว่างเปล่าหรือตัวอย่าง t=0 ที่เก็บก่อนการให้ยาเป็นสิ่งสำคัญในการกำหนดค่าพื้นหลังและรับรองความสมบูรณ์ของข้อมูลด้วยเมทริกซ์ตัวอย่างที่ซับซ้อนเช่นนี้ มีการให้ความสนใจอย่างมากกับความเป็นเส้นตรงของเส้นโค้งมาตรฐาน อย่างไรก็ตาม การใช้การปรับเส้นโค้งด้วยฟังก์ชันที่ซับซ้อนกว่า เช่น ฟังก์ชันกำลังสอง ไม่ใช่เรื่องแปลก เนื่องจากปฏิกิริยาของสเปกโทรเมตรีมวลสารส่วนใหญ่ไม่เป็นเส้นตรงในช่วงความเข้มข้นที่กว้าง^{[ 63 ] [ 64 ] [ 65 ]}

ปัจจุบันมีความสนใจอย่างมากในการใช้แมสสเปกโทรเมตรีที่มีความไวสูงมากสำหรับ การศึกษาการ ใช้ยาในปริมาณน้อยซึ่งถือเป็นทางเลือกที่น่าสนใจแทน การทดลอง ใน สัตว์

การศึกษาล่าสุดแสดงให้เห็นว่าการแตกตัวเป็นไอออนด้วยไฟฟ้าสเปรย์ทุติยภูมิ (SESI) เป็นเทคนิคที่มีประสิทธิภาพในการตรวจสอบจลนศาสตร์ของยาผ่านการวิเคราะห์ลมหายใจ^{[ 66 ] [ 67 ]}เนื่องจากลมหายใจเกิดขึ้นตามธรรมชาติ จึงสามารถรวบรวมข้อมูลได้หลายจุด ทำให้สามารถเพิ่มจำนวนจุดข้อมูลที่รวบรวมได้อย่างมาก^{[ 68 ]}ในการศึกษาในสัตว์ วิธี SESI นี้สามารถลดการเสียสละสัตว์ได้^{[ 67 ]}ในมนุษย์ การวิเคราะห์ลมหายใจแบบไม่รุกรานด้วย SESI-MS สามารถช่วยศึกษาจลนศาสตร์ของยาในระดับเฉพาะบุคคลได้^{[ 66 ] [ 69 ] [ 70 ]}

แมสสเปกโทรเมตรีเป็นวิธีการสำคัญสำหรับการระบุลักษณะและลำดับของโปรตีน วิธีการหลักสองวิธีสำหรับการทำให้โปรตีนทั้งตัวแตกตัวเป็นไอออนคือการแตกตัวเป็นไอออนด้วยไฟฟ้าสถิต (ESI) และการแตกตัวเป็นไอออนด้วยเลเซอร์โดยใช้เมทริกซ์ช่วย (MALDI) เพื่อให้สอดคล้องกับประสิทธิภาพและช่วงมวลของเครื่องแมสสเปกโทรเมตรีที่มีอยู่ จึงมีการใช้สองแนวทางในการระบุลักษณะของโปรตีน ในแนวทางแรก โปรตีนที่สมบูรณ์จะถูกทำให้แตกตัวเป็นไอออนโดยใช้เทคนิคใดเทคนิคหนึ่งในสองเทคนิคที่กล่าวมาข้างต้น จากนั้นจึงนำเข้าสู่เครื่องวิเคราะห์มวล แนวทางนี้เรียกว่ากลยุทธ์การวิเคราะห์โปรตีนแบบ " จากบนลงล่าง " อย่างไรก็ตาม แนวทางจากบนลงล่างนั้นส่วนใหญ่จำกัดอยู่เฉพาะการศึกษาโปรตีนเดี่ยวที่มีปริมาณงานต่ำ ในแนวทางที่สอง โปรตีนจะถูกย่อยด้วยเอนไซม์ให้เป็นเปปไทด์ ขนาดเล็ก โดยใช้โปรตีเอสเช่นทริปซินหรือเปปซินทั้งในสารละลายหรือในเจลหลังจาก แยกด้วย อิเล็กโทรโฟเรซิส นอกจากนี้ยังมีการใช้สารย่อยโปรตีนอื่นๆ ด้วย โดยทั่วไปแล้ว ผลิตภัณฑ์เปปไทด์ที่ได้จะถูกแยกด้วยโครมาโทกราฟีก่อนที่จะนำเข้าสู่เครื่องวิเคราะห์มวล เมื่อใช้รูปแบบลักษณะเฉพาะของเปปไทด์ในการระบุโปรตีน วิธีการนี้เรียกว่าการทำลายนิ้วมือมวลเปปไทด์ (PMF) หากการระบุทำโดยใช้ข้อมูลลำดับที่กำหนดใน การวิเคราะห์ MS แบบคู่ขนานจะเรียกว่าการจัดลำดับเปปไทด์แบบ de novo ขั้นตอนการวิเคราะห์โปรตีนเหล่านี้ยังถูกเรียกว่าวิธีการ " bottom-up " และยังใช้ในการวิเคราะห์การกระจายและตำแหน่งของการดัดแปลงหลังการแปล เช่น การฟอสโฟรีเลชันบนโปรตีน^{[ 71 ]}วิธีการที่สามก็เริ่มถูกนำมาใช้เช่นกัน วิธีการ "middle-down" ระหว่างกลางนี้เกี่ยวข้องกับการวิเคราะห์เปปไทด์โปรตีโอไลติกที่มีขนาดใหญ่กว่าเปปไทด์ไตรปติกทั่วไป^{[ 72 ]}

ในฐานะวิธีการวิเคราะห์มาตรฐาน เครื่องสเปกโทรเมตรมวลได้ไปถึงดาวเคราะห์และดวงจันทร์ดวงอื่น ๆ แล้ว สองเครื่องถูกนำไปยังดาวอังคารโดยโครงการไวกิ้งในช่วงต้นปี 2548 ภารกิจ แคสสินี-ฮุยเกนส์ ได้ส่ง เครื่องมือGC-MSเฉพาะทางขึ้น ไปบน ยานสำรวจฮุยเกนส์ผ่านชั้นบรรยากาศของไททันดวงจันทร์ที่ใหญ่ที่สุดของดาวเสาร์เครื่องมือนี้วิเคราะห์ตัวอย่างชั้นบรรยากาศตามเส้นทางการลงจอด และสามารถระเหยและวิเคราะห์ตัวอย่างพื้นผิวที่ปกคลุมด้วยไฮโดรคาร์บอนและน้ำแข็งของไททันได้เมื่อยานสำรวจลงจอดแล้ว การวัดเหล่านี้เปรียบเทียบความอุดมสมบูรณ์ของไอโซโทปของแต่ละอนุภาคกับความอุดมสมบูรณ์ตามธรรมชาติของโลก^{[ 73 ]}นอกจากนี้ บนยานอวกาศแคสสินี-ฮุยเกนส์ยังมีเครื่องสเปกโทรเมตรมวลไอออนและนิวตรอนซึ่งทำการวัดองค์ประกอบของชั้นบรรยากาศของไททันรวมถึงองค์ประกอบของกลุ่มควันของเอนเซลาดั สด้วย เครื่องวิเคราะห์มวลสารThermal and Evolved Gas Analyzer ถูกติดตั้งบนยานลงจอด Mars Phoenix Landerที่ปล่อยในปี 2550 ^{[ 74 ]}

เครื่องสเปกโตรมิเตอร์มวลยังถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในภารกิจอวกาศเพื่อวัดองค์ประกอบของพลาสมา ตัวอย่างเช่น ยานอวกาศแคสสินีบรรทุกเครื่องสเปกโตรมิเตอร์พลาสมาแคสสินี (CAPS) ^{[ 75 ]} ซึ่งวัดมวลของไอออนในแมกนี โตสเฟียร์ของ ดาวเสาร์

มีการใช้เครื่องแมสสเปกโตรมิเตอร์ในโรงพยาบาลเพื่อวิเคราะห์ก๊าซทางเดินหายใจตั้งแต่ประมาณปี 1975 จนถึงสิ้นศตวรรษ บางส่วนอาจยังคงใช้งานอยู่ แต่ไม่มีการผลิตเครื่องใดในปัจจุบัน^{[ 76 ]}

โดยส่วนใหญ่พบในห้องผ่าตัดอุปกรณ์เหล่านี้เป็นส่วนหนึ่งของระบบที่ซับซ้อน ซึ่งตัวอย่างก๊าซที่ผู้ป่วยหายใจออกมาขณะดมยาสลบจะถูกดูดเข้าไปในอุปกรณ์ผ่านกลไกวาล์วที่ออกแบบมาเพื่อเชื่อมต่อห้องต่างๆ ได้มากถึง 32 ห้องเข้ากับเครื่องแมสสเปกโทรเมตรี คอมพิวเตอร์จะควบคุมการทำงานทั้งหมดของระบบ ข้อมูลที่รวบรวมได้จากเครื่องแมสสเปกโทรเมตรีจะถูกส่งไปยังห้องต่างๆ เพื่อให้วิสัญญีแพทย์นำไปใช้

ความพิเศษของเครื่องสเปกโตรมิเตอร์มวลภาคแม่เหล็กนี้อาจอยู่ที่ข้อเท็จจริงที่ว่าระนาบของตัวตรวจจับแต่ละตัวถูกจัดวางอย่างตั้งใจเพื่อรวบรวมไอออนทุกชนิดที่คาดว่าจะอยู่ในตัวอย่าง ทำให้เครื่องมือสามารถรายงานก๊าซทั้งหมดที่ผู้ป่วยหายใจออกมาพร้อมกันได้ แม้ว่าช่วงมวลจะจำกัดอยู่ที่มากกว่า 120 u เล็กน้อย แต่การแตกตัวของโมเลกุลที่หนักกว่าบางส่วนทำให้ไม่จำเป็นต้องมีขีดจำกัดการตรวจจับที่สูงขึ้น^{[ 77 ]}

หน้าที่หลักของแมสสเปกโทรเมตรีคือการเป็นเครื่องมือสำหรับการวิเคราะห์ทางเคมีโดยอาศัยการตรวจจับและการหาปริมาณไอออนตามอัตราส่วนมวลต่อประจุ อย่างไรก็ตาม แมสสเปกโทรเมตรียังแสดงให้เห็นถึงศักยภาพในการสังเคราะห์วัสดุอีกด้วย^{[ 59 ]}การลงจอดแบบอ่อนของไอออนมีลักษณะเฉพาะคือการตกตะกอนของสปีชีส์ที่สมบูรณ์บนพื้นผิวที่พลังงานจลน์ต่ำ ซึ่งป้องกันการแตกตัวของสปีชีส์ที่ตกกระทบ^{[ 78 ]}เทคนิคการลงจอดแบบอ่อนได้รับการรายงานครั้งแรกในปี 1977 สำหรับปฏิกิริยาของไอออนที่มีกำมะถันพลังงานต่ำบนพื้นผิวตะกั่ว^{[ 79 ]}

เครื่องแมสสเปกโตรมิเตอร์ส่วนใหญ่จะวัดอัตราส่วนมวลต่อประจุ มวลที่แท้จริงจะหาได้ก็ต่อเมื่อทราบประจุเท่านั้น สำหรับโมเลกุลขนาดเล็ก ประจุสามารถกำหนดได้จากระยะห่างของยอดไอโซโทป แต่สำหรับโมเลกุลชีวภาพและอนุภาคขนาดใหญ่มาก (ในช่วงเมกะดาลตัน) ความละเอียดอาจไม่เพียงพอที่จะแยกยอดไอโซโทป ดังนั้นจึงไม่สามารถกำหนดมวลได้ ในแมสสเปกโตรเมตรีแบบตรวจจับประจุ (CDMS) ประจุของไอออน/อนุภาคแต่ละตัวจะถูกวัดโดยตรง (ควบคู่ไปกับอัตราส่วนมวลต่อประจุ) ดังนั้นจึงทราบมวลที่แท้จริง เป็นเทคนิคสำหรับอนุภาคเดี่ยว แต่เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่แม่นยำและถูกต้องมากขึ้น ข้อมูลจากไอออนที่วัดแต่ละตัวจำนวนมากสามารถนำมารวมกันได้^{[ 80 ] [ 81 ]}

เว็บไซต์ Wikibooks มีข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับหัวข้อ: สเปกโทรเมตรีมวลสาร

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับแมสสเปกโทรเมตรี

ค้นหาคำว่า "mass spectrometry"ใน Wiktionary ซึ่งเป็นพจนานุกรมออนไลน์ฟรี

• บทเรียนเชิงโต้ตอบเกี่ยวกับสเปกตรัมมวลห้องปฏิบัติการสนามแม่เหล็กสูงแห่งชาติ
• การจำลองเครื่องแมสสเปกโทรเมตรีแอปพลิเคชันแบบโต้ตอบที่จำลองหน้าจอควบคุมของเครื่องแมสสเปกโทรเมตรี
• เครื่องมือ จำลองสเปกตรัมมวลแบบเรียลไทม์เพื่อจำลองสเปกตรัมมวลในเบราว์เซอร์