瑟夫·汤姆孙对带正电粒子被电磁场偏转的研究，弗朗西斯·阿斯顿1919年在卡文迪许实验室制造了第一架质谱仪。阿斯顿成功地用质谱仪分离出氖的两种同位素，与，更重要的是，他发现所有同位素的质量都是氢原子质量的整数倍（即）。在阿斯顿的测量实验里，他随意地选取了氧-16的质量作为基准质量（设为16）来计算了原子的相对质量。整数法则的唯一例外是氢原子，其相对质量为1.008。偏差尽管并不大，但是还是大于实验的不确定度。阿斯顿等人迅速意识到这个偏差来自原子间的结合能，也就是说，由多个氢原子结合而成的原子，其质量必定小于这