Uno spettrometro di massa a ionizzazione può presentarsi in molte forme diverse per molti usi diversi; tuttavia, tutti funzionano sugli stessi principi di base. Un campione viene posto in uno spettrometro di massa a ionizzazione e le sue particelle vengono caricate elettricamente, trasformandole in ioni. Questi ioni vengono quindi ordinati in base alla loro massa e misurati, creando uno spettro che identifica tutti i componenti chimici del campione. La capacità di identificare accuratamente le sostanze chimiche e la loro composizione è utile in molte discipline scientifiche, tra cui la geologia, l’archeologia e la comprensione della composizione chimica dei pianeti e delle stelle. Uno degli usi più importanti di uno spettrometro di massa a ionizzazione è nella ricerca e nel trattamento medico, in cui il dispositivo può identificare tracce di sostanze chimiche nel corpo umano per diagnosticare malattie e studiare gli effetti chimici dei farmaci.
Gli scienziati che studiano la Terra fanno uso di spettrometri di massa per una varietà di scopi. In geologia, misurazioni accurate dei componenti delle rocce antiche possono fornire informazioni sulla loro età e sulle condizioni esistenti quando si sono formate. Negli studi meteorologici, la spettrometria di massa può identificare i livelli esatti di vari gas nei campioni di carote di ghiaccio artico, dicendo agli scienziati i livelli di gas serra che esistevano nell’atmosfera terrestre nel corso di decine di migliaia di anni. Gli scienziati sono stati persino in grado di utilizzare la spettrometria di massa per identificare i resti del massiccio sciopero di meteoriti che si ritiene abbia causato l’estinzione dei dinosauri.
Nello studio del nostro sistema solare, gli scienziati non solo hanno utilizzato lo spettrometro di massa a ionizzazione per studiare campioni di meteoriti caduti qui sulla Terra, ma hanno anche integrato i dispositivi nei veicoli spaziali. I due veicoli spaziali Viking inviati su Marte nel 1975 possedevano ciascuno uno spettrometro di massa a ionizzazione a bordo per la ricerca di segni chimici di vita. La sonda Huygens, che è atterrata su Titano, la luna più grande di Giove, nel 2005, ha utilizzato uno spettrometro di massa a ionizzazione per studiare l’atmosfera della luna e la composizione della superficie.
Le scienze mediche fanno ampio uso di spettrometri di massa a ionizzazione. Nella ricerca, vengono utilizzati per identificare le sostanze chimiche in natura che possono avere usi medicinali e aiutare a capire come tali sostanze interagiscono con altre sostanze chimiche nel corpo umano. Quando viene diagnosticata una malattia, vengono utilizzati per identificare sostanze chimiche, come le tossine, che possono avere effetti negativi su un paziente. Sono anche usati per identificare proteine, enzimi e altri composti biologici presenti nel corpo che possono fornire informazioni su ciò che sta causando la malattia di una persona.
Gli spettrometri di massa a ionizzazione hanno usi anche al di fuori della medicina e della ricerca. Possono essere utilizzati per misurare la qualità dell’aria negli edifici o nelle fabbriche, per monitorare la purezza dei prodotti nell’industria o anche per identificare fonti alternative di materie prime. Lo spettrometro di massa a ionizzazione continua a trovare nuovi usi e applicazioni letteralmente ovunque la conoscenza dell’esatta composizione chimica di una sostanza sia informativa o benefica.