Plinski masni spektrometer je analitični instrument, ki se uporablja za določanje koncentracije elementov v znanih vzorcih in kot orodje za sklepanje sestave neznanih vzorcev. Deluje tako, da zazna odklon nabitih ionov, ki izvirajo iz atoma ali molekule v magnetnem polju. Pri anorganski analizi vsak elementarni atom ustvari značilen spekter. Manj masivni atomi se bolj odklonijo, tako kot atomi z večjim nabojem. Zaradi več izboljšav te osnovne konfiguracije je plinski masni spektrometer uporaben tako pri organski analizi kot tudi pri določanju elementov.
V osnovnih plinskih masnih spektrometrih, ki se uporabljajo za elementarno analizo, se tekoči vzorec najprej pripravi z ekstrakcijo ali kako drugače izoliranim elementom, ki nas zanima, iz prvotnega vzorca. Tekočina se nato upari in ionizira z bombardiranjem z elektronskim tokom, ki odbije enega ali več elektronov iz atoma. Zdaj pozitivno nabit ion prehaja pod pravim kotom skozi magnetno polje, ki na ion deluje s stransko silo. Stopnja odklona je neposredno sorazmerna z razmerjem naboja in mase ionov.
Čeprav je načelo plinskega masnega spektrometra enostavno razumljivo, je instrument skrbna kombinacija komponent. Uparjeni vzorec se vnese v evakuirano ionizacijsko komoro. Potreben je vakuum, sicer bi novoustvarjeni ion kmalu trčil v molekulo zraka. V ionizacijski komori električno ogrevana kovinska tuljava oddaja elektrone vstran in odstranjuje elektrone iz atomov, ki tvorijo ione, ki se nato zberejo v pasti elektronov. Ionizacijska komora deluje pri pozitivnih 10,000 voltov.
Pozitivni ioni se pospešujejo iz ionizacijske komore s ploščo z ionskim repelentom, ki se drži pri nekoliko višji pozitivni napetosti. Tok visoko energijskih delcev se koncentrira v tesen žarek in nato preide skozi magnetno polje, ki ga inducira elektromagnet. Glede na razmerje med maso in nabojem se bodo ioni v manjši ali večji meri odklonili. Naboj na elektromagnetu se lahko spreminja, da se osredotoči ionski tok, ki nas zanima na detekcijski plošči. Detektor primerja električni tok, ki ga proizvede vsak ionski tok, da določi relativno številčnost.
Vsak element ima značilen spekter. Spekter je grafikon relativne številčnosti vsakega razmerja naboj/masa. Vsaka vrstica na grafikonu je povezana z relativno koncentracijo ionov, ki nastanejo z odvajanjem prvega elektrona, ki mu sledi drugi elektron, tretji in tako naprej. S primerjavo spektra z elementarnimi masnimi spektri v referencah je mogoče določiti element, ki proizvaja spekter.
Uporaba plinskega masnega spektrometra v organski analizi je nekoliko bolj zapletena. Organske spojine bodo v ionizacijski komori ustvarile veliko različnih ioniziranih fragmentov. Masni spektri celo preprostih organskih spojin so veliko bolj zapleteni in jih je pogosto bolj razlagati. Plinski masni spektrometer se lahko uporablja za potrditev identitete organske spojine, če je spekter zelo čist, vendar so pogosto potrebni korelacijski rezultati drugih tehnik.
V masnem spektrometru s plinsko kromatografijo (GC/MS) se zmes spojin najprej loči s plinsko kromatografijo in nato dovaja v plinski masni spektrometer. V delu za plinsko kromatografijo tega kombiniranega instrumenta se uparjene molekule ločijo po svoji sposobnosti difuzije skozi nosilni plin. S spreminjanjem vrste, temperature in pretoka nosilnega plina je mogoče ločiti različne zmesi, da dobimo čiste, ločene vzorce vsake spojine. Optimizacija je potrebna za določitev pravilnih nastavitev plinskega kromatografa in kasnejših nastavitev masnega spektrometra. Ko je vir vzorca označen, na primer v proizvodnem obratu ali naravnem viru, kot je naftna vrtina, ti instrumenti dajejo ekonomične in zanesljive rezultate.