質(zhì)譜儀以離子源、質(zhì)量分析器和離子檢測器為核心。離子源是使試樣分子在高真空條件下離子化的裝置。電離后的分子因接受了過多的能量會進一步碎裂成較小質(zhì)量的多種碎片離子和中性粒子。
它們在加速電場作用下獲取具有相同能量的平均動能而進入質(zhì)量分析器。質(zhì)量分析器是將同時進入其中的不同質(zhì)量的離子，按質(zhì)荷比m/e大小分離的裝置。
分離后的離子依次進入離子檢測器，采集放大離子信號，經(jīng)計算機處理，繪制成質(zhì)譜圖。離子源、質(zhì)量分析器和離子檢測器都各有多種類型。
質(zhì)譜儀按應(yīng)用范圍分為同位素質(zhì)譜儀、無機質(zhì)譜儀和有機質(zhì)譜儀;按分辨本領(lǐng)分為高分辨、中分辨和低分辨質(zhì)譜儀;按工作原理分為靜態(tài)儀器和動態(tài)儀器。
分離和檢測不同同位素的儀器。儀器的主要裝置放在真空中。將物質(zhì)氣化、電離成離子束，經(jīng)電壓加速和聚焦，然后通過磁場電場區(qū)，不同質(zhì)量的離子受到磁場電場的偏轉(zhuǎn)不同，聚焦在不同的位置，從而獲得不同同位素的質(zhì)量譜。
質(zhì)譜方法早于1913年由J.J.湯姆孫確定，以后經(jīng) F.W.阿斯頓等人改進完善?，F(xiàn)代質(zhì)譜儀經(jīng)過不斷改進，仍然利用電磁學(xué)原理，使離子束按荷質(zhì)比分離。
質(zhì)譜儀的性能指標是它的分辨率，如果質(zhì)譜儀恰能分辨質(zhì)量m和m+Δm，分辨率定義為m/Δm?，F(xiàn)代質(zhì)譜儀的分辨率達 105 ~106 量級，可測量原子質(zhì)量準確到小數(shù)點后7位數(shù)字。
質(zhì)譜儀重要的應(yīng)用是分離同位素并測定它們的原子質(zhì)量及相對豐度。測定原子質(zhì)量的精度超過化學(xué)測量方法，大約2/3以上的原子的質(zhì)量是用質(zhì)譜方法測定的。由于質(zhì)量和能量的當量關(guān)系，由此可得到有關(guān)核結(jié)構(gòu)與核結(jié)合能的知識。
對于可通過礦石中提取的放射性衰變產(chǎn)物元素的分析測量，可確定礦石的地質(zhì)年代。質(zhì)譜方法還可用于有機化學(xué)分析，特別是微量雜質(zhì)分析，測量分子的分子量，為確定化合物的分子式和分子結(jié)構(gòu)提供可靠的依據(jù)。由于化合物有著像指紋一樣的*質(zhì)譜，質(zhì)譜儀在工業(yè)生產(chǎn)中也得到廣泛應(yīng)用。
固體火花源質(zhì)譜:對高純材料進行雜質(zhì)分析。可應(yīng)用于半導(dǎo)體材料有色金屬、建材部門;氣體同位素質(zhì)譜:對穩(wěn)定同位素C、H、N、O、S及放射性同位素Rb、Sr、U、Pb、K、Ar測定，可應(yīng)用于地質(zhì)石油、醫(yī)學(xué)、環(huán)保、農(nóng)業(yè)等部門
