Hmotnostní spektrometry jsou založeny na měření dráhy iontu v magnetickém poli. Poloměr zakřivení dráhy je totiž závislý na hmotnosti iontu. Plyny se ionisují radioaktivním zdrojem nebo UV lampou. Hmotnostní spektrometry jsou obvykle složité a rozměrné přístroje. Senzory založené na měření pohyblivosti iontů (IMS – Ion Mobility Spectrometry) se však používají i v přenosných detektorech. Ionizované atomy měřeného plynu jsou přivedeny do tzv. driftové komory do blízkosti jedné ze dvou elektrod. Přiložením napětí 1 až 10 kV mezi elektrody jsou ionty impulsně urychleny. Na vzdálenější elektrodě se měří zpoždění proudového impulzu a jeho tvar, který je závislý na náboji, hmotnosti a tvaru iontů. Na tomto principu se vyrábějí detektory nejrůznějších organických látek včetně bojových plynů a stop výbušnin.