分子质谱是试样分子在高能粒子束（电子、离子、分子等）作用下电离生成各种类型带电粒子或离子，采用电场、磁场将离子按质荷比大小分离、依次排列成图谱，称为质谱。质谱不是光谱，是物质的质量谱。质谱中没有波长和透光率，而是离子流或离子束的运动，有类似于光学中的聚焦和色散等离子光学概念。

分子电离后形成的离子经电场加速从离子源引出，加速电场中获得的电离势能zeU转化成动能［kineticenergy,KE,SI单位为焦耳（J)]1/2mv2，两者相等，即

zeU=1/2mu²                                        (1一1)

式中m为离子的质量，v为离子被加速后的运动速度，z为电荷数（多数为1，亦可≧2至数十），e为元电荷（亦称基本电荷，为最小电荷量的单位e=1.60×10-19C),U为加速电压。在离子源中离子获得的动能与它的质量无关，只跟它带的电荷和加速电压有关（zeU)。而从离子源引出离子运动速度平方与其质量成反比，质量越大，其速度越小。

具有速度v的带电粒子进入质谱分析器的电磁场中，就存在沿着原来射出方向直线运动的离心力（mv2/R）和磁场偏转的向心力（Bzev)作用，两合力使离子呈弧形运动，二者达到平衡：

mu²/R=Bzeu

式中。e,m,u与前式相同，B为磁感应强度，R为离子磁场偏转圆周运动半径。整理得

u=BzeR/m

代入方程（1一1)中，可得

m/z=B2R2e/(2U)                                             （1-2）

此式为基本公式，化为实用公式则为

RB=144v√mU

式中单位：R为厘米（cm),B为特斯拉（T),U为伏特（V),m为原子质量单位。

离子在磁场作用下运动轨道半径为

R=144/B√m/zU

此式可用来设计或核算一台质谱仪器的质量范围。当R一定时式（1-2)可简化为

m/z=KB2/U

K为常数，从此方程说明：磁质谱仪器中，离子的m/z与磁感应强度平方成正比，与离子加速电压成反比；可以保持B恒定而变化U（电扫描），或保持U恒定变化B(磁扫描）实现离子分离，后者是常用的工作方式。