O espectrômetro de massa de tempo de voo é um dispositivo utilizado para medir a massa de ions. Nele, um íon de carga elétrica q è lançado em uma região de campo magnético constante , descrevendo uma trajetória helicoidal, conforme a figura. Essa trajetória é formada pela composição de um movimento circular uniforme no plano yz e uma translação ao longo do eixo x. A vantagem desse dispositivo é que a velocidade angular do movimento helicoidal do íon é independente de sua velocidade inicial. O dispositivo então mede o tempo ide voo para N voltas do íon. Logo, com base nos valores q, B, N e t, pode-se determinar a massa do ion.
A massa do íon medida por esse dispositivo será
O período do movimento é dado por:
A partícula realiza N voltas durante um intervalo de tempo igual a t. Dessa forma,