Ein Ionisations-Massenspektrometer kann viele verschiedene Formen für viele verschiedene Anwendungen haben; Alle arbeiten jedoch nach den gleichen Grundprinzipien. Eine Probe wird in ein Ionisations-Massenspektrometer gegeben und ihre Partikel werden elektrisch geladen, wodurch sie in Ionen umgewandelt werden. Diese Ionen werden dann nach ihrer Masse sortiert und gemessen, wodurch ein Spektrum erstellt wird, das alle chemischen Bestandteile der Probe identifiziert. Die Fähigkeit, Chemikalien und ihre Zusammensetzung genau zu identifizieren, ist in vielen wissenschaftlichen Disziplinen nützlich, darunter Geologie, Archäologie und das Verständnis der chemischen Zusammensetzung von Planeten und Sternen. Eine der wichtigsten Anwendungen eines Ionisations-Massenspektrometers ist die medizinische Forschung und Behandlung, wo das Gerät Spuren von Chemikalien im menschlichen Körper identifizieren kann, um Krankheiten zu diagnostizieren und die chemische Wirkung von Medikamenten zu untersuchen.
Wissenschaftler, die die Erde erforschen, nutzen Massenspektrometer für eine Vielzahl von Zwecken. In der Geologie können genaue Messungen der Bestandteile von Urgesteinen Aufschluss über deren Alter und die Bedingungen bei ihrer Entstehung geben. In Wetterstudien kann die Massenspektrometrie die genauen Konzentrationen verschiedener Gase in arktischen Eisbohrkernen bestimmen und Wissenschaftlern die Konzentrationen von Treibhausgasen aufzeigen, die in der Erdatmosphäre im Laufe von Zehntausenden von Jahren existierten. Wissenschaftler konnten sogar mithilfe von Massenspektrometrie die Überreste des massiven Meteoriteneinschlags identifizieren, von dem angenommen wird, dass er das Aussterben der Dinosaurier verursacht hat.
Bei der Untersuchung unseres Sonnensystems haben Wissenschaftler mit dem Ionisations-Massenspektrometer nicht nur Meteoritenproben untersucht, die hier auf die Erde gefallen sind, sondern die Geräte auch in Raumfahrzeuge integriert. Die beiden 1975 zum Mars geschickten Viking-Raumsonden besaßen jeweils ein Ionisations-Massenspektrometer an Bord, um nach chemischen Lebenszeichen zu suchen. Die Huygens-Sonde, die 2005 auf Titan, dem größten Mond des Jupiter, landete, nutzte ein Ionisations-Massenspektrometer, um die Atmosphäre und die Oberflächenzusammensetzung des Mondes zu untersuchen.
Die medizinischen Wissenschaften machen ausgiebigen Gebrauch von Ionisations-Massenspektrometern. In der Forschung werden sie verwendet, um Chemikalien in der Natur zu identifizieren, die medizinische Verwendungen haben können, und helfen zu verstehen, wie diese Substanzen mit anderen Chemikalien im menschlichen Körper interagieren. Wenn eine Krankheit diagnostiziert wird, werden sie verwendet, um Chemikalien wie Toxine zu identifizieren, die einen Patienten nachteilig beeinflussen können. Sie werden auch verwendet, um Proteine, Enzyme und andere im Körper vorhandene biologische Verbindungen zu identifizieren, die Aufschluss darüber geben können, was die Krankheit einer Person verursacht.
Ionisations-Massenspektrometer finden auch außerhalb von Medizin und Forschung Verwendung. Sie können verwendet werden, um die Luftqualität in Gebäuden oder Fabriken zu messen, die Produktreinheit in der Industrie zu überwachen oder sogar alternative Rohstoffquellen zu identifizieren. Das Ionisations-Massenspektrometer findet buchstäblich überall dort neue Verwendungen und Anwendungen, wo die Kenntnis der genauen chemischen Zusammensetzung einer Substanz informativ oder nützlich ist.