Ένα φασματόμετρο μάζας χρόνου πτήσης καθορίζει τη μοριακή σύσταση μιας ουσίας διασπώντας την στα συστατικά ιόντα της. Με την εύρεση της αναλογίας μάζας προς φορτίο ενός μορίου, είναι δυνατό να εξακριβωθεί, εντός μιας σειράς δυνατοτήτων, η χημική σύνθεση των διαφόρων ουσιών που περιέχονται σε ένα δείγμα δοκιμής. Η συσκευή ιονίζει, διαχωρίζει και ωθεί μόρια σε έναν ανιχνευτή και μετρώντας το χρόνο που χρειάζεται κάθε ιόν για να φτάσει στον ανιχνευτή, μπορεί να καθορίσει την αναλογία της μάζας του ιόντος προς το φορτίο του. Από αυτή την τιμή, μπορεί να υπολογιστεί η μάζα του, γεγονός που επιτρέπει τον προσδιορισμό της χημικής του δομής.
Η φασματομετρία μάζας είναι ένα χρήσιμο εργαλείο για τους ερευνητές καθώς και για την επιβολή του νόμου, τις εργαστηριακές δοκιμές και τις αναλύσεις. Το φασματόμετρο μπορεί να προσδιορίσει ποια είδη υλικών υπάρχουν σε μια ουσία διασπώντας ένα δείγμα στα συστατικά του και παρέχοντας δεδομένα για πιθανούς χημικούς τύπους, σχετικές ποσότητες ως ποσοστό του συνόλου και μοριακά βάρη κάθε ουσίας που υπάρχει. Αυτό είναι πολύ χρήσιμο για ερευνητές ή τεχνικούς για πολλούς λόγους. Επιτρέπει την ανάλυση όλων των ειδών δειγμάτων για φαρμακευτική έρευνα, εγκληματολογική εργασία στην επιβολή του νόμου και ανάπτυξη προϊόντων σε πολλούς βιομηχανικούς τομείς.
Διάφορα είδη φασματόμετρων μάζας έχουν αναπτυχθεί κατά τη διάρκεια των δεκαετιών από τότε που ξεκίνησε η πρώιμη εργασία για τον διαχωρισμό ιόντων ανάλογα με τη μάζα στα τέλη του 19ου αιώνα. Ο χρόνος πτήσης φασματόμετρο μάζας είναι μόνο ένας τύπος φασματόμετρου. Γενικά, το φασματόμετρο μάζας κάθε ώρας πτήσης λειτουργεί σύμφωνα με μερικές βασικές αρχές και έχει ορισμένα στοιχεία. Μπορεί να διαφέρουν σε ορισμένες πτυχές του σχεδιασμού τους, αλλά όλα λειτουργούν με βάση την αρχή ότι τα ιόντα θα μετακινηθούν από την πηγή ιονισμού στον ανιχνευτή με ταχύτητα που εξαρτάται από τη μάζα τους.
Το φασματόμετρο μάζας χρόνου πτήσης ιονίζει το προς δοκιμή δείγμα με μια γεννήτρια ιόντων. Αυτό το συστατικό είναι συνήθως μια δέσμη λέιζερ, η οποία εξατμίζει γρήγορα το υλικό, προκαλώντας τη διάσπασή του σε ιόντα, τα οποία είναι μόρια με ηλεκτρικό φορτίο. Στη συνέχεια, τα ιόντα διαχωρίζονται και προωθούνται από ένα ηλεκτρικό πεδίο μέσω ενός σωλήνα μετατόπισης ή πτήσης. Κινούνται με διαφορετικούς ρυθμούς ανάλογα με την αναλογία μάζας προς φορτίο. Τα μεγαλύτερα ιόντα με μεγαλύτερη μάζα κινούνται πιο αργά από τα μικρότερα ιόντα με μικρότερη μάζα.
Ένα συστατικό που ονομάζεται ανακλαστήρα, το οποίο κατευθύνει τα εισερχόμενα ιόντα στον ανιχνευτή ιόντων, συχνά ενσωματώνεται στο φασματόμετρο μάζας. Όταν τα ιόντα προσκρούουν στον ανιχνευτή, καταγράφει το συμβάν καθώς και το φορτίο του ιόντος και τον χρόνο που έχει περάσει κατά την πτήση μεταξύ της γεννήτριας ιόντων και του ανιχνευτή. Με την ανάλυση αυτών των δεδομένων, είναι δυνατό να προσδιοριστεί η αναλογία μάζας προς φορτίο και στη συνέχεια η μάζα των μεμονωμένων ιόντων στο δείγμα. Η μάζα και το φορτίο των μεμονωμένων ιόντων μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον προσδιορισμό της ακριβούς χημικής σύνθεσης των επιμέρους συστατικών ενός δείγματος και για την ανίχνευση εξαιρετικά μικρών ποσοτήτων συγκεκριμένων ουσιών, όπως ρύπων, δηλητηρίων ή φαρμάκων σε ένα δείγμα αίματος. Αυτές είναι μόνο μερικές από τις πολλές πιθανές χρήσεις για έναν χρόνο φασματόμετρου πτήσης.