Kvantitatiivinen massaspektrometria on menetelmä sekä yhdisteen molekyylimassan että sen valmistusmenetelmän määrittämiseksi. Massaspektrometria toimii altistamalla näyte äärimmäisille lämmön ja sähkön olosuhteille, jolloin se hajoaa varautuneisiin molekyylifragmentteihin. Näiden fragmenttien koostumus ja runsaus analysoidaan massan ja koostumuksen paljastamiseksi.
Kvantitatiivista massaspektrometriaa on monia tyyppejä, mutta jokainen menetelmä käyttää samoja prosesseja. Näyte kuumennetaan ensin höyryn muodostamiseksi, sitten ionisoidaan ja kiihdytetään käyttämällä sähkökenttää. Jokaisella ionilla on yksi positiivinen varaus, ja nämä varautuneet hiukkaset taipuvat johtamalla ne magneettikentän läpi. Magneettikenttä ohjaa kevyempiä ioneja enemmän kuin raskaampia ioneja, joten vaihtelee kenttäkanavien eri massaisten ionien voimakkuutta havaintolaitteeseen.
Metaanin, yksinkertaisimman hiilivedyn – tai vedystä (H) ja hiilestä (C) koostuvan yhdisteen – analyysi paljastaa fragmenttien läsnäolon, joiden atomimassa on 1, 12, 13, 14, 15 ja 16 atomimassayksikköä (amu ). Metaanilla on kaava CH4, ja metaaninäyteanalyysi paljastaa vastaavasti H+, C+, CH+, CH2+, CH3+ja CH4+. Näiden fragmenttien runsaus mitataan myös, ja suurin on 16 amu, mikä vastaa sirpaleettoman ionin massaa. Tämä johtuu siitä, että se vie äärimmäisen paljon energiaa vetämään pois vedyt keskushiilestä, mikä tarkoittaa, että runsain ioni tulee olemaan energisesti edullisin.
Metaanin massaspektrissä on hyvin pieni määrä 17 amu: n painoista fragmenttia. Tämä lukema johtuu joko hiilen tai vedyn isotoopin läsnäolosta. Isotoopit ovat alkuaineita, joilla on samat kemialliset ominaisuudet, mutta erilaiset atomipunnit, koska niiden ytimissä on eri määrä neutroneja. Hiili-12-ydin sisältää kuusi neutronia ja kuusi protonia, mutta paljon harvinaisempi isotooppi-hiili-13 sisältää seitsemän protonia. Samoin pieni määrä läsnä olevaa vetyä on vety-2, jota kutsutaan myös deuteriumiksi ja jonka ydin on yksi protoni ja yksi neutroni.
Orgaanisten yhdisteiden koostumuksen ja isotooppien suhteellisen määrän analysoinnin lisäksi näytteessä kvantitatiivista massaspektrometriaa käytetään myös biologisten molekyylien, kuten proteiinien, koostumuksen selvittämiseen. Proteiinit koostuvat aminohappoketjusta tai -sekvenssistä, ja massaspektrometriaa voidaan käyttää määrittämään sekvenssi, jossa nämä aminohappotähteet esiintyvät. Proteiinin molekyylimassa voidaan myös löytää käyttämällä kvantitatiivista massaspektrometriaa.