他和他的研究助理弗朗西斯·阿斯顿引导氖离子流经过磁场和电场，并且借着在路径上放置感光板测量离子流的偏转程度。他们观察到感光板上有两条曝光（如右图），这说明氖离子流是由两个不同的原子量的原子（分别是氖-20和氖-22）所组成的，也就是说此两种不同的原子为同位素。弗雷德里克·索迪曾提出过同位素的存在可以解释某些放射性物质的衰变，以上实验首次证实稳定元素亦存在同位素。约瑟夫.汤姆森透过质量分离氖离子流而发现氖同位素是质谱法的第一个实例，随后这个方法经由阿斯顿和一同改善并且发展成普遍的方法。Section: