Spektrometer massa waktu terbang menentukan komposisi molekul suatu zat dengan memecahnya menjadi ion-ion komponennya. Dengan menemukan rasio massa terhadap muatan suatu molekul, dimungkinkan untuk memastikan, dalam berbagai kemungkinan, susunan kimiawi dari berbagai zat yang terkandung dalam sampel uji. Perangkat mengionisasi, memisahkan, dan mendorong molekul pada detektor, dan dengan mengukur waktu yang dibutuhkan setiap ion untuk mencapai detektor, dapat menentukan rasio massa ion terhadap muatannya. Dari nilai itu, massanya dapat dihitung, yang memungkinkan penentuan struktur kimianya.
Spektrometri massa adalah alat yang berguna bagi para peneliti serta untuk penegakan hukum, pengujian laboratorium, dan analisis. Spektrometer dapat menentukan jenis bahan apa yang ada dalam suatu zat dengan memecah sampel menjadi komponen-komponennya dan memberikan data tentang kemungkinan rumus kimia, jumlah relatif sebagai persentase dari keseluruhan, dan berat molekul setiap zat yang ada. Ini sangat berguna bagi peneliti atau teknisi karena berbagai alasan. Ini memungkinkan analisis semua jenis sampel untuk penelitian farmasi, pekerjaan forensik dalam penegakan hukum, dan pengembangan produk di banyak bidang industri.
Beberapa jenis spektrometer massa telah dikembangkan selama beberapa dekade sejak pekerjaan awal pemisahan ion menurut massa dimulai pada akhir abad ke-19. Waktu terbang spektrometer massa hanya satu jenis spektrometer. Secara umum, setiap saat spektrometer massa penerbangan bekerja menurut beberapa prinsip dasar dan memiliki komponen tertentu. Mereka mungkin berbeda dalam aspek tertentu dari desain mereka, tetapi semua bekerja berdasarkan prinsip bahwa ion akan bergerak dari sumber ionisasi ke detektor dengan kecepatan yang bergantung pada massa mereka.
Spektrometer massa waktu terbang mengionisasi sampel yang akan diuji dengan generator ion. Komponen ini paling sering berupa sinar laser, yang dengan cepat menguapkan material, menyebabkannya terurai menjadi ion, yang merupakan molekul dengan muatan listrik. Ion-ion tersebut kemudian dipisahkan dan didorong oleh medan listrik melalui tabung melayang, atau terbang. Mereka bergerak dengan kecepatan yang berbeda sesuai dengan rasio massa terhadap muatan. Ion yang lebih besar dan lebih masif, bergerak lebih lambat daripada ion yang lebih kecil dan kurang masif.
Komponen yang disebut reflektor, yang mengarahkan ion yang masuk ke detektor ion, sering dimasukkan ke dalam spektrometer massa. Ketika ion menabrak detektor, ia mencatat peristiwa serta muatan ion dan waktu yang telah berlalu dalam penerbangan antara generator ion dan detektor. Dengan menganalisis data ini, dimungkinkan untuk menentukan rasio massa terhadap muatan dan kemudian massa ion individu dalam sampel. Massa dan muatan masing-masing ion dapat digunakan untuk menentukan susunan kimiawi yang tepat dari masing-masing komponen sampel dan untuk mendeteksi sejumlah kecil zat tertentu, seperti kontaminan, racun, atau obat-obatan dalam sampel darah. Ini hanyalah beberapa dari banyak kemungkinan penggunaan spektrometer penerbangan.