Spektrometer massa adalah alat yang sering digunakan untuk mengukur massa molekul, yang dapat membantu mengidentifikasi senyawa dalam sampel. Partikel bermuatan yang disebut ion dilepaskan dari sampel dan dianalisis. Instrumen dengan beberapa penganalisis disebut spektrometer massa tandem (MS/MS). Biasanya mampu memecah molekul dan ion, sering digunakan untuk mengidentifikasi protein dan zat organik lainnya. Instrumen dapat mencakup spektrometer dari satu jenis atau menggabungkan beberapa di antaranya; dua, tiga, atau empat penganalisis kadang-kadang digabungkan.
Satu jenis molekul atau protein dapat diisolasi oleh medan magnet dalam spektrometer massa tandem. Penganalisis pertama dapat digunakan untuk mencapai hal ini. Ion sering distabilkan oleh penganalisis kedua sebelum molekul terkena gas. Tabrakan pada tingkat molekuler menyebabkan partikel pecah menjadi fragmen, yang dideteksi oleh penganalisis ketiga. Meskipun ada beberapa metode untuk memecah molekul, terkadang satu penganalisis dapat digunakan dengan perangkap ion kuadrupol, yang memaparkan ion ke medan listrik dan mengeluarkannya dari medan frekuensi radio.
Detektor spektrometer massa tandem biasanya melacak aktivitas ionik. Kemudian menciptakan sinyal yang dikirim ke sistem komputer yang menyimpan data. Plot grafis umumnya digunakan untuk menunjukkan apa yang ada dalam sampel dan berapa massa molekul masing-masing zat. Plot juga dapat menunjukkan jumlah setiap jenis molekul atau protein dalam sampel. Ada berbagai jenis detektor yang dapat digunakan dalam MS/MS, antara lain photomultiplier, yang dirancang untuk mendeteksi energi elektromagnetik, atau electron multiplier, yaitu tabung vakum yang menumbuk elektron untuk memperkuat arus.
Berbagai jenis percobaan dapat dilakukan dengan spektrometer massa tandem. Yang umum biasanya adalah pemantauan massa tunggal, di mana penganalisis pertama memungkinkan jenis partikel lewat, sedangkan penganalisis kedua mencari fragmen tertentu. Pemantauan reaksi ganda melibatkan pelacakan berbagai jenis fragmen ion oleh penganalisis kedua. Keduanya sering digunakan dalam studi farmasi, sedangkan eksperimen pemindaian ion prekursor umumnya membantu mendeteksi kehilangan ion dan mendeteksi komponen molekuler yang tidak diketahui.
Spektrometer massa tandem juga dapat digunakan sebagai alat skrining metabolik. Telah digunakan untuk menemukan kelainan bayi baru lahir yang berhubungan dengan protein yang disebut asam amino. Darah, tiroid, dan kondisi metabolisme dapat dideteksi dengan menganalisis sampel darah dengan MS/MS di laboratorium.