Generelt opprettes negative ioner (atomer som er ionisert) i en ionekilde. I enkelte tilfeller tillater dette allerede undertrykkelse av en uønsket isobarer, som ikke danner negative ioner (som N nårC-måles). De forhåndsakselererte ionene skilles vanligvis av et første sektormassespektrometer og går deretter inn i en elektrostatisk "tandemakselerator". Dette er en stor kjernepartikkelakselerator basert på prinsippet Tandem van de Graaff Accelerator som opererer på 0,2 til mange millioner volt med to trinn som fungerer sammen for å akselerere partiklene. Ved forbindelsespunktet mellom de to trinnene endrer ionene ladning fra negativ til positiv ved å passere gjennom et tynt lag av materie ("stripper", enten gassen eller en tynn karbonfolie). Molekyler vil bryte fra hverandre i dette strippetrinnet. Fullstendig undertrykkelse av molekylære isobarer (f.eks. CH i tilfelle av C-målinger) er en grunn til den eksepsjonelle overflodfølsomheten til AMS. I tillegg fjerner støtet flere av ionens elektroner og omdanner det til et positivt ladet ion. I andre halvdel av akseleratoren akselereres det nå positivt ladede ionet bort fra det meget positive sentrum av den elektrostatiske akseleratoren som tidligere tiltrakk det negative ionet. Når ionene forlater akseleratoren, er de positivt ladede og beveger seg med flere prosent av lysets hastighet. I et andre trinn av massespektrometer skilles fragmentene fra molekylene fra ionene av interesse. Dette spektrometeret kan bestå av magnetiske eller elektriske sektorer, og såkalte hastighetsvelgere, som bruker både elektriske felt og magnetiske felt. Etter dette stadiet er ingen bakgrunn igjen, med mindre det eksisterer en stabil (atomær) isobar som danner negative ioner (f.eks. S hvis den måler Cl), som ikke undertrykkes i det hele tatt av oppsettet som er beskrevet hittil. Takket være ionenes høye energi kan disse skilles fra hverandre ved hjelp av metoder som er lånt fra kjernefysikk, som nedbryterfolier og gassfylte magneter. Individuelle ioner blir til slutt oppdaget ved enkeltiontelling (med silisiumoverflatebarriere-detektorer, ioniseringskamre og/eller flyvetidsteleskoper). Takket være ionenes høye energi kan disse detektorene gi ytterligere identifikasjon av bakgrunnsisobarer ved bestemmelse av kjernelading.