Un spectrometru de masă cu timp de zbor determină compoziția moleculară a unei substanțe prin descompunerea acesteia în ionii ei componente. Găsind raportul masă-sarcină al unei molecule, este posibil să se stabilească, într-un interval de posibilități, componența chimică a diferitelor substanțe conținute într-o probă de testat. Dispozitivul ionizează, separă și propulsează moleculele la un detector și, măsurând timpul necesar fiecărui ion pentru a ajunge la detector, poate determina raportul dintre masa ionului și sarcina sa. Din această valoare se poate calcula masa sa, ceea ce permite determinarea structurii sale chimice.
Spectrometria de masă este un instrument util pentru cercetători, precum și pentru aplicarea legii, teste de laborator și analize. Spectrometrul poate determina ce tipuri de materiale se află într-o substanță prin descompunerea unei probe în componentele sale și oferind date despre posibile formule chimice, cantități relative ca procent din total și greutăți moleculare ale fiecărei substanțe prezente. Acest lucru este foarte util pentru cercetători sau tehnicieni din mai multe motive. Permite analiza tuturor tipurilor de mostre pentru cercetarea farmaceutică, munca criminalistică în aplicarea legii și dezvoltarea de produse în multe domenii industriale.
Mai multe tipuri de spectrometre de masă au fost dezvoltate de-a lungul deceniilor de când au început lucrările timpurii privind separarea ionilor în funcție de masă, la sfârșitul secolului al XIX-lea. Spectrometrul de masă cu timpul de zbor este doar un tip de spectrometru. În general, spectrometrul de masă în orice moment al zborului funcționează după câteva principii de bază și are anumite componente. Ele pot varia în anumite aspecte ale designului lor, dar toate funcționează pe baza principiului că ionii se vor muta de la sursa de ionizare la detector cu o viteză care depinde de masa lor.
Spectrometrul de masă cu timpul de zbor ionizează proba care urmează să fie testată cu un generator de ioni. Această componentă este cel mai adesea un fascicul laser, care vaporizează rapid materialul, determinându-l să se descompună în ioni, care sunt molecule cu sarcină electrică. Ionii sunt apoi separați și propulsați de un câmp electric printr-un tub în derivă sau de zbor. Se mișcă la viteze diferite în funcție de raportul dintre masă și sarcină. Ionii mai mari, mai masivi, se mișcă mai încet decât ionii mai mici și mai puțin masivi.
O componentă numită reflectron, care direcționează ionii care intră către detectorul de ioni, este adesea încorporată în spectrometrul de masă. Când ionii lovesc detectorul, acesta înregistrează evenimentul, precum și încărcarea ionului și timpul scurs în zbor între generatorul de ioni și detector. Prin analiza acestor date, este posibil să se determine raportul masă-încărcare și apoi masa ionilor individuali din probă. Masa și sarcina ionilor individuali pot fi utilizate pentru a determina componența chimică exactă a componentelor individuale ale unei probe și pentru a detecta cantități extrem de mici de substanțe particulare, cum ar fi contaminanți, otrăvuri sau medicamente dintr-o probă de sânge. Acestea sunt doar câteva dintre numeroasele utilizări posibile pentru un spectrometru de timp de zbor.