原子是元素能保持其化学性质的最小单位。20世纪以前，科学家们认为原子是不可分割的，但是实际上原子也是可以分割的，一个完整的原子由原子核和核外电子组成，原子核又由质子和中子构成。再进一步，质子和中子由不同的夸克构成。这里我们对此不做深究。

一般原子的直径在10-10m数量级，质量在10-27kg这个数量级，直接测量原子的质量是不现实的。当然，原子的相对质量用“相对原子量”这个单位可以很方便地表示，但是我们也不能总是一直使用相对原子量，偶尔我们还是要知道原子的绝对质量的，那么问题就来了，原子这么小，质量这么轻，它的精确质量是如何获得的呢？

其实原子的质量不是直接得到的，原子的质量是用一种叫做质谱仪的仪器测量出来的。质谱仪这个仪器本身的用处很多，并不仅限于测量原子的质量。

第一台质谱仪是英国科学家弗朗西斯·阿斯顿于1919年制成的。它一出现就出手不凡，阿斯顿用这台装置发现了多种元素同位素，研究了53个非放射性元素，发现了天然存在的287种核素中的212种，第一次证明原子质量亏损。他为此荣获1922年诺贝尔化学奖。

从上图我们可以看到原子样品从左边进入质谱仪，然后被离子化（常见的离子化方式有电子轰击，化学电离等），在这过程中，原子要么被添加几个电子而带负电，要么被剥离几个电子而带正电，而带了电的原子也被称作“离子”。变成离子的原子样品因为带电，进入电场之后被加速，等到离开电场之后就具有了一定的速度。然后这些离子被送入具有磁场的腔室，然后不同质量的离子会出现不同的路径，通过精确估计这些离子的路径和速度，就可以十分准确的计算出初始原子的质量。