Un espectrómetro de masas de ionización puede venir en muchas formas diferentes para muchos usos diferentes; sin embargo, todos trabajan con los mismos principios básicos. Se coloca una muestra en un espectrómetro de masas de ionización y sus partículas se cargan eléctricamente, transformándolas en iones. Luego, estos iones se clasifican por su masa y se miden, creando un espectro que identifica todos los componentes químicos de la muestra. La capacidad de identificar los productos químicos y su composición con precisión es útil en muchas disciplinas científicas, incluida la geología, la arqueología y la comprensión de la composición química de los planetas y las estrellas. Uno de los usos más importantes de un espectrómetro de masas de ionización es la investigación y el tratamiento médicos, donde el dispositivo puede identificar rastros de sustancias químicas en el cuerpo humano para diagnosticar enfermedades y estudiar los efectos químicos de los medicamentos.
Los científicos que estudian la Tierra utilizan espectrómetros de masas para una variedad de propósitos. En geología, las mediciones precisas de los componentes de las rocas antiguas pueden dar una idea de su edad y las condiciones que existían cuando se formaron. En los estudios meteorológicos, la espectrometría de masas puede identificar los niveles exactos de varios gases en muestras de núcleos de hielo del Ártico, indicando a los científicos los niveles de gases de efecto invernadero que existieron en la atmósfera de la Tierra en el transcurso de decenas de miles de años. Los científicos incluso han podido utilizar la espectrometría de masas para identificar los restos del impacto de un meteorito masivo que se cree que causó la extinción de los dinosaurios.
Al estudiar nuestro sistema solar, los científicos no solo han utilizado el espectrómetro de masas de ionización para estudiar muestras de meteoritos que han caído aquí en la Tierra, sino que también han integrado los dispositivos en naves espaciales. Las dos naves espaciales Viking enviadas a Marte en 1975 poseían cada una un espectrómetro de masas de ionización a bordo para buscar signos químicos de vida. La sonda Huygens, que aterrizó en Titán, la luna más grande de Júpiter, en 2005, utilizó un espectrómetro de masas de ionización para estudiar la composición de la atmósfera y la superficie de la luna.
Las ciencias médicas hacen un uso extensivo de los espectrómetros de masas de ionización. En la investigación, se utilizan para identificar sustancias químicas en la naturaleza que pueden tener usos medicinales y ayudar a comprender cómo esas sustancias interactúan con otras sustancias químicas en el cuerpo humano. Cuando se diagnostica una enfermedad, se utilizan para identificar sustancias químicas, como toxinas, que pueden afectar negativamente a un paciente. También se utilizan para identificar proteínas, enzimas y otros compuestos biológicos presentes en el cuerpo que pueden dar una idea de la causa de la enfermedad de una persona.
Los espectrómetros de masas de ionización también tienen usos fuera de la medicina y la investigación. Pueden usarse para medir la calidad del aire en edificios o fábricas, para monitorear la pureza del producto en la industria o incluso para identificar fuentes alternativas de materias primas. El espectrómetro de masas de ionización continúa encontrando nuevos usos y aplicaciones literalmente en cualquier lugar donde el conocimiento de la composición química exacta de una sustancia sea informativo o beneficioso.