O espectrômetro de massa de tempo de voo é um dispositivo utilizado para medir a massa de íons. Nele, um íon de carga elétrica q é 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 t de voo para N voltas do íon. Logo, com base nos valores q, B, N e t, pode-se determinar a massa do íon.
A massa do íon medida por esse dispositivo será
Lembre-se do cálculo do período do movimento circular de uma carga num campo magnético uniforme, repare que esse período independe do movimento ao longo do campo magnético, ou seja, não faz diferença se a trajetória é circular ou helicoidal. O período é o tempo de uma volta completa, ou seja, para N voltas num tempo t, o período é a razão t/N.