Η ποσοτική φασματομετρία μάζας είναι μια μέθοδος προσδιορισμού τόσο της μοριακής μάζας μιας ένωσης όσο και από το τι παράγεται. Η φασματομετρία μάζας λειτουργεί εκθέτοντας ένα δείγμα σε ακραίες συνθήκες θερμότητας και ηλεκτρισμού, προκαλώντας το να σπάσει σε φορτισμένα μοριακά θραύσματα. Η σύνθεση και η αφθονία αυτών των θραυσμάτων αναλύεται για να αποκαλυφθεί η μάζα και η σύνθεση.
Υπάρχουν πολλοί τύποι ποσοτικής φασματομετρίας μάζας, αλλά κάθε μέθοδος χρησιμοποιεί το ίδιο σύνολο διαδικασιών. Ένα δείγμα αρχικά θερμαίνεται για να σχηματίσει ατμό, στη συνέχεια ιονίζεται και επιταχύνεται χρησιμοποιώντας ηλεκτρικό πεδίο. Κάθε ιόν έχει ένα μόνο θετικό φορτίο και αυτά τα φορτισμένα σωματίδια εκτρέπονται περνώντας τα μέσα από ένα μαγνητικό πεδίο. Τα ελαφρύτερα ιόντα εκτρέπονται περισσότερο από ένα μαγνητικό πεδίο από τα βαρύτερα ιόντα, επομένως η διαφοροποίηση της ισχύος του πεδίου διοχετεύει ιόντα διαφορετικής μάζας στη συσκευή ανίχνευσης.
Η ανάλυση του μεθανίου, του απλούστερου υδρογονάνθρακα —ή ένωσης που αποτελείται από υδρογόνο (H) και άνθρακα (C) — αποκαλύπτει την παρουσία θραυσμάτων που έχουν ατομικές μάζες 1, 12, 13, 14, 15 και 16 μονάδες ατομικής μάζας (amu ). Το μεθάνιο έχει τον τύπο CH4 και η ανάλυση δείγματος μεθανίου αποκαλύπτει την παρουσία, αντίστοιχα, των H+, C+, CH+, CH2+, CH3+ και CH4+. Η αφθονία αυτών των θραυσμάτων μετριέται επίσης, με το υψηλότερο να είναι στα 16 amu, που αντιστοιχεί στη μάζα του μη τεμαχισμένου ιόντος. Αυτό συμβαίνει επειδή χρειάζεται μια ακραία ποσότητα ενέργειας για να αφαιρεθούν τα υδρογόνα από τον κεντρικό άνθρακα, που σημαίνει ότι το πιο άφθονο ιόν θα είναι το πιο ενεργειακά ευνοϊκό.
Υπάρχει μια πολύ μικρή αφθονία ενός θραύσματος βάρους 17 amu στο φάσμα μάζας για το μεθάνιο. Αυτή η ένδειξη οφείλεται στην παρουσία ενός ισοτόπου είτε άνθρακα είτε υδρογόνου. Τα ισότοπα είναι στοιχεία που έχουν τις ίδιες χημικές ιδιότητες αλλά διαφορετικό ατομικό βάρος επειδή έχουν διαφορετικό αριθμό νετρονίων στους πυρήνες τους. Ο πυρήνας του άνθρακα-12 περιέχει έξι νετρόνια και έξι πρωτόνια, αλλά το πολύ σπανιότερο ισότοπο άνθρακα-13 περιέχει επτά πρωτόνια. Ομοίως, μια μικρή ποσότητα του υδρογόνου που υπάρχει θα είναι το υδρογόνο-2, που ονομάζεται επίσης δευτέριο, το οποίο έχει πυρήνα ενός πρωτονίου και ενός νετρονίου.
Εκτός από την ανάλυση της σύνθεσης των οργανικών ενώσεων και της σχετικής αφθονίας των ισοτόπων σε ένα δείγμα, η ποσοτική φασματομετρία μάζας χρησιμοποιείται επίσης για την αποσαφήνιση της σύνθεσης βιολογικών μορίων όπως οι πρωτεΐνες. Οι πρωτεΐνες αποτελούνται από μια αλυσίδα ή μια αλληλουχία αμινοξέων και η φασματομετρία μάζας μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό της αλληλουχίας στην οποία εμφανίζονται αυτά τα υπολείμματα αμινοξέων. Η μοριακή μάζα μιας πρωτεΐνης μπορεί επίσης να βρεθεί χρησιμοποιώντας ποσοτική φασματομετρία μάζας.