雙聚焦質(zhì)譜儀是質(zhì)譜儀之一。同時(shí)備有靜電場(chǎng)離子分析器和磁場(chǎng)質(zhì)量分析器，因而使儀器同時(shí)具能量聚焦和方向聚焦的雙聚焦功能。適用于能量分布不同的離子流的分析，可分辨只有零點(diǎn)幾質(zhì)量單位差別的兩種粒子，也可檢測(cè)原子序數(shù)從3～92的所有元素。相對(duì)靈敏度和分辨本領(lǐng)都很高，故不但能用作一般質(zhì)譜分析，而且可以進(jìn)行能譜分析，研究亞穩(wěn)態(tài)離子及碰撞激活分析等。由于所產(chǎn)生的離子電流極小，因此需放大數(shù)倍后才能進(jìn)行檢測(cè)和記錄。缺點(diǎn)是價(jià)格較貴，維護(hù)困難。

　　雙聚焦磁質(zhì)譜儀由一個(gè)磁場(chǎng)質(zhì)量分析器和一個(gè)靜電場(chǎng)能量分析器構(gòu)成。它的主要組成部分為：
　　1.產(chǎn)生離子并加速聚焦的離子源；
　　2.真空系統(tǒng)；
　　3.用于聚焦、偏轉(zhuǎn)和過濾飛行離子束的磁場(chǎng)質(zhì)量分析器和靜電場(chǎng)能量分析器；4.收集檢測(cè)信號(hào)的檢測(cè)器。
　　樣品在離子源中被離子化，帶有一個(gè)或者幾個(gè)電荷，經(jīng)過離子源的加速聚焦極片的作用，形成具有高速的飛行離子束，通過離子源的狹縫后進(jìn)入磁場(chǎng)分析器，首先對(duì)不同質(zhì)荷比的樣品離子進(jìn)行分離，通過質(zhì)量分析器的離子繼續(xù)飛行進(jìn)入靜電場(chǎng)分析器，對(duì)相同質(zhì)荷比但具有不冋能量的離子進(jìn)行分離，滿足條件的樣品離子通過質(zhì)譜儀的飛行通道，進(jìn)入檢測(cè)器，檢測(cè)器對(duì)離子信號(hào)進(jìn)行屯信號(hào)的轉(zhuǎn)換和放大顯示出來。質(zhì)譜儀的整個(gè)運(yùn)行過程，就如上面所述，對(duì)檢測(cè)器檢測(cè)出來的信號(hào)在進(jìn)行一系列的后處理，使得樣品離子的質(zhì)量數(shù)—對(duì)應(yīng)。
　　單聚焦質(zhì)譜儀只采用磁場(chǎng)質(zhì)量分析器，磁場(chǎng)分析器分析原理：以垂直于磁場(chǎng)的方向進(jìn)入分析室的離子在磁場(chǎng)的洛倫磁力作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)半徑隨離子的質(zhì)量不同而不同。大質(zhì)量離子的偏轉(zhuǎn)半徑大于小質(zhì)量的離子，從而實(shí)現(xiàn)了按質(zhì)量分離，嚴(yán)格來講是按質(zhì)荷比分離。按質(zhì)荷比分離的離子經(jīng)過離子接收狹縫，被離子接收器接收，并經(jīng)放大后記錄下來，這就是磁質(zhì)譜計(jì)對(duì)不同質(zhì)量的物質(zhì)進(jìn)行分離并檢測(cè)的基本原理。

　　質(zhì)譜的發(fā)展與核物理的早期發(fā)展緊密相連，而核物理的早期發(fā)展又是建立在真空管氣體放電的技術(shù)上�？唆斂怂构苁菑脑缙谟玫纳w斯勒管改良而來的，它是一個(gè)內(nèi)部抽成較低氣壓的玻璃管，兩端裝有電極，陰極和陽(yáng)極之間可以產(chǎn)生10-100千伏的高壓�？唆斂怂构苓\(yùn)行時(shí)的真空比0.1帕斯卡要低得多，這是射線管實(shí)驗(yàn)——特別是陽(yáng)極射線研究的必備條件。許多基于克魯克斯管的實(shí)驗(yàn)帶來了原子和核物理方面開創(chuàng)性的研究成果。最著名的是在1895年由威廉·康拉德·倫琴發(fā)現(xiàn)x射線。不到年之后J.J.湯姆森通過對(duì)陰極射線在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)分析和測(cè)量了電子的質(zhì)荷比m/e。他發(fā)現(xiàn)了一種質(zhì)量只有氫原子（當(dāng)時(shí)已知的最輕的原子）的1/1800卻帶有一個(gè)單位負(fù)電荷的粒子，這是電子的發(fā)現(xiàn)。維恩在1898年通過對(duì)陽(yáng)極射線的分析測(cè)量了氫原子核的質(zhì)量，這是首次對(duì)質(zhì)子的測(cè)量。
　　維恩和湯姆森正是質(zhì)譜法的開創(chuàng)者。1919年，阿斯頓制作了一臺(tái)全新的質(zhì)譜儀。1922年，阿斯頓獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，以表彰它在質(zhì)譜儀，同位素等方面的貢獻(xiàn)。
　　隨后，阿斯頓又進(jìn)一步改進(jìn)了他的實(shí)驗(yàn)裝置（主要是在材料和工藝上），以測(cè)定不同元素的質(zhì)量，并且發(fā)現(xiàn)了元素的相對(duì)原子質(zhì)量與整數(shù)的偏差，現(xiàn)在我們知道這是核子結(jié)合成原子核時(shí)的質(zhì)量虧損，或者說斂集率造成的，但是阿斯頓是在沒有相關(guān)理論的情況下，率先利用質(zhì)譜儀觀測(cè)并且研究這一現(xiàn)象的。
　　基于阿斯頓質(zhì)譜儀中聚焦的思想，1934年Mattauch與Herzog進(jìn)一步發(fā)展出了完整的離子束能量和方向的雙聚焦理論，并且能在同一張底片上得到很大范圍的質(zhì)量譜。這種雙聚焦質(zhì)譜儀最終以他們的名字命名。
　　雙聚焦的設(shè)計(jì)基本成為了之后20年內(nèi)多數(shù)質(zhì)譜儀的藍(lán)本。在這期間，儀器的材料，制造工藝，離子束的制備方法等都有了很大的發(fā)展，實(shí)驗(yàn)規(guī)模和精度也有了很大提升。質(zhì)譜儀在同位素的研究方面取得了很多成果，最著名的可能是提取出了鈾的同位素U。還有用來測(cè)定材料成分的二次離子質(zhì)譜法，被應(yīng)用于古生物學(xué)、地球化學(xué)和地質(zhì)學(xué)。
　　到了1960年以后，探測(cè)器、加速器、光譜學(xué)、電磁學(xué)等方面技術(shù)有了很大的發(fā)展，離子的質(zhì)量測(cè)量出現(xiàn)了許多新的方法，比如RadioFrequencyQuadrupoles（RFQ），重離子加速器結(jié)合TOF系統(tǒng)，傅里葉變換譜學(xué)，電四極離子陷方法等等，傳統(tǒng)的質(zhì)譜儀漸漸退出了核物理研究的主流舞臺(tái)。
　　然而維恩、湯姆森、鄧普斯特、阿斯頓等等一批偉大的科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)，思考和解決問題的方法上有很多值得我們借鑒和學(xué)習(xí)。無(wú)論技術(shù)和知識(shí)背景如何改變，我相信其中一些科學(xué)研究的基本思想是我們始終須要秉承的。