Spektrometer massa gas adalah alat analisis yang digunakan untuk menentukan konsentrasi unsur dalam sampel yang diketahui dan sebagai alat untuk menyimpulkan komposisi sampel yang tidak diketahui. Ia bekerja dengan mendeteksi pembelokan ion bermuatan yang berasal dari atom atau molekul dalam medan magnet. Dalam analisis anorganik, setiap atom unsur menghasilkan spektrum karakteristik. Atom-atom yang lebih kecil massanya lebih banyak dibelokkan, demikian pula atom-atom dengan muatan yang lebih besar. Beberapa peningkatan pada konfigurasi dasar ini membuat spektrometer massa gas berguna dalam analisis organik serta penentuan unsur.
Dalam spektrometer massa gas dasar yang digunakan untuk analisis unsur, sampel cair pertama-tama disiapkan dengan mengekstraksi atau dengan cara lain mengisolasi elemen yang diinginkan dari sampel aslinya. Cairan tersebut kemudian diuapkan dan diionisasi oleh bombardir dengan aliran elektron yang menjatuhkan satu atau lebih elektron dari atom. Ion yang sekarang bermuatan positif melewati medan magnet dengan sudut siku-siku, yang memberikan gaya menyamping pada ion. Derajat defleksi berbanding lurus dengan rasio muatan terhadap massa ion.
Sementara prinsip spektrometer massa gas mudah dipahami, instrumen ini merupakan kombinasi komponen yang cermat. Sampel yang diuapkan dimasukkan ke dalam ruang ionisasi yang dievakuasi. Sebuah vakum diperlukan, atau ion yang baru dibuat akan segera bertabrakan dengan molekul udara. Dalam ruang ionisasi, kumparan logam yang dipanaskan dengan listrik memancarkan elektron ke samping, menjatuhkan elektron dari atom membentuk ion, yang kemudian dikumpulkan pada perangkap elektron. Ruang ionisasi dioperasikan pada 10,000 volt positif.
Ion positif dipercepat keluar dari ruang ionisasi oleh pelat penolak ion yang dipegang pada tegangan positif yang sedikit lebih tinggi. Aliran partikel berenergi tinggi terkonsentrasi menjadi berkas yang rapat dan kemudian melewati medan magnet yang diinduksi oleh elektromagnet. Bergantung pada rasio massa terhadap muatan, ion-ion akan dibelokkan ke tingkat yang lebih kecil atau lebih besar. Muatan pada elektromagnet dapat divariasikan untuk memfokuskan aliran ion yang diinginkan pada pelat deteksi. Detektor membandingkan arus listrik yang dihasilkan oleh setiap aliran ion untuk menentukan kelimpahan relatif.
Setiap elemen memiliki spektrum karakteristik. Spektrum adalah grafik kelimpahan relatif dari setiap rasio muatan/massa. Setiap garis pada grafik terkait dengan konsentrasi relatif ion yang dihasilkan dengan melepaskan elektron pertama, diikuti oleh elektron kedua, ketiga, dan seterusnya. Dengan membandingkan spektrum dengan spektrum massa unsur dalam referensi, unsur yang menghasilkan spektrum dapat ditentukan.
Penggunaan spektrometer massa gas dalam analisis organik sedikit lebih rumit. Senyawa organik akan menciptakan berbagai macam fragmen terionisasi di ruang ionisasi. Spektrum massa bahkan senyawa organik sederhana jauh lebih kompleks dan sering kali lebih banyak ditafsirkan. Spektrometer massa gas dapat digunakan untuk mengkonfirmasi identitas senyawa organik jika spektrumnya sangat bersih, tetapi seringkali hasil korelasi dari teknik lain diperlukan.
Dalam spektrometer massa kromatografi gas (GC/MS), campuran senyawa pertama-tama dipisahkan dengan kromatografi gas dan kemudian diumpankan ke spektrometer massa gas. Pada bagian kromatografi gas dari instrumen kombinasi ini, molekul-molekul yang diuapkan dipisahkan oleh kemampuannya untuk berdifusi melalui gas pembawa. Dengan memvariasikan jenis, suhu, dan laju aliran gas pembawa, campuran yang berbeda dapat dipisahkan untuk memberikan sampel yang bersih dan terpisah dari setiap senyawa. Optimasi diperlukan untuk menentukan kromatografi gas yang benar dan pengaturan spektrometer massa selanjutnya. Setelah sumber sampel dicirikan, seperti di pabrik manufaktur atau sumber alami seperti sumur minyak, instrumen ini menghasilkan hasil yang ekonomis dan andal.