直進ビーム（リニアイオン）による測定
きわめて簡単な機構だ。試料からリニアイオン検出器へ飛行する直進ビームで測定する場合には、なお簡単になる。
この場合には、試料台に加える加速電圧Ｖ0を数万ボルトの一定高電圧にし、イオンレンズにビーム集束用の電圧を加えるほかは、ほかの電極には電圧をかけない。
（正イオンを引き出す時はＶ０を正の高電圧に し、負イオンを測定するときには負高圧にする。）
窒素ガス・レーザーのパルス光で励起されてイオンになった試料分子は、試料台と引き出し電極との間にできる加速電界によって加速され、軽いイオンは速く、重いイオンは遅い速度になって軸上を直進し、リニアイオン検出器に飛び込んで、パルス信号としてキャッチされる。
飛行時間 ti＝L×root［(u/e)× (mi/zi) ］
ｍi： イオンiの質量数
ｚi： イオンiの電荷数
Ｌ： ドリフト距離（固定）
ｕ： 原子質量単位（定数）
ｅ： 素電荷 （定数）
root[ ]： 平方根関数
光パルスをくりかえし出しながら、毎回のイオン検出信号を、光パルスをスタート信号として、コンピュータで積算し、ついで質量軸を補正計算しながら信号波形を作図すれば、質量スペクトルが得られる。
以上のような原理のTOF-MSの特長は、
・高速： １測定は1mS以下
・高感度： 全イオンをもらさず検出
・広範囲： 軽イオンから重イオンまで限界無し
・単純構造：磁界や大電流を使わない
など、ユニークな測定手段である。
しかし反面、イオン化部がバッチ動作なので、流体の連続測定には不適、など、限界はある。
質量イオンの選別
上の図に示した偏向電極にスイッチ信号を送って、発生したイオンをある時間帯だけ通過させるようにすると、ある質量数のイオンを選別することができ、その物質が通過後に子イオン群に解裂した質量スペクトルを得ることができる（ＭＳ／ＭＳ法）。次節に述べるように、分子構造の解析に有用な情報を得ることができる。
その他、マトリックスの活用や反応系の援用など、手法はさまざまに発展を続けている。
反射イオンビームによる測定
−−−さまざまな改良を加えて
イオンは、 イオン化の時に衝突エネルギーなどでバラバラの方向に向っているので、高電界で集束しても、飛行の間に位置が前後にずれて、スペクトル・ピークがある程度の拡がりを持ち、測定精度を悪化させる。
この誤差を少なくするために、 反射電界を作ってイオンの進路を逆転させ、その間に位置を揃える、反射測定法が考案された。
速すぎるイオンは奥まで進んで長い距離を走りながら逆転するから、飛行時間がやや長くなる。遅めのイオンは早々と逆転するから、速く到着できる。電極の配置をうまく配分しておくと、初速度の影響をゼロにできる。
わが開発チームの吉田佳一君が考え出した、巧みなアイデアだ。
検出器の前に置いてあるイオン電子変換器は、検出感度を高める。イオン検出は重いイオンには感度が悪いので、電子を放出しやすい材料で作ったブラインド状の変換器で電子の動きに変え、さらに増倍電極をおいて感度を高める。開発チームの一員、井戸 豊 君の力作だ。
信号測定回路は相当高速な作動が必要で、メモリーの容量もたくさんになる。近年は作りやすくなったが、開発初期の電子回路では困難な問題が多かった。この辺の苦労は、秋田智史君が背負い込んだ。
レーザーや光学系の開発は、その道の専門家・吉田多見男リーダーがきっちりとおさえた。光路やイオン路の複雑な計算もお手の物だ。
一年遅れの新入社員、井戸 豊 君と田中耕一君には、後から出てきたやっかいな仕事がまわってくる。
多種類の試料をかきあつめてせっせとデータを採っていた田中君は、試料に他のものを混ぜると感度が上がるという技を試みはじめ、そのうちに、複数の混ぜものを試料に添加することが、高分子のイオン化に、大きな効果をもたらすことを見付けた。
レーザーの光エネルギーを受け取る物質と、イオン化に必要な荷電粒子を放出する物質を、イオン化したい目的物質とは別に、その脇に備えておけば、タンパク質を直接にイオン化しようとして、強引にレーザー光を浴びせて、目的分子を毀してしまうことが避けられる。これまでに考えられていなかった見解だ。この原理を、世界で初めて、田中耕一君が発見したのだ。
この発見ができた背後には、この時、発生した高質量イオンを観測できる装置が、上のような改良をへて用意されていたことも、重要なことだ。
1982年から開発研究を始めて、５年後、一応完成して、製品化し販売をめざす事業部に移管された時、田中君は専門家として事業部に移籍し（他の４人は中研に残って次期研究を始めた）、そしてせっせと測定法の改善研究に励んで、そして、今日に至った。
