1912ರಲ್ಲಿ ಥಾಮ್ಸನ್ ತನ್ನ ವಿದ್ಯಾರ್ಥಿ ಫ್ರಾನ್ಸಿಸ್ ವಿಲಿಯಂ ಆಸ್ಟನ್ ಜೊತೆಗೆ ಸೇರಿಕೊಂಡು ನಡೆಸಿದ ಪ್ರಯೋಗದಲ್ಲಿ ನಿಯಾನ್ ಅನಿಲವುಳ್ಳ ಕೊಳವೆಯಲ್ಲಿ ಧನಾತ್ಮಕ ವಿದ್ಯುದಂಶ ಹೊಂದಿದ ಕಣಗಳ ಹೊನಲನ್ನು (ಅಂದಿನ ಹೆಸರು “ಕೆನಾಲ್ ಕಿರಣ”) ಹರಿಸಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಹಾಗೂ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳ ಸನ್ನಿಧಿಯಲ್ಲಿ ಈ ಕಿರಣಗಳು ಛಾಯಾಚಿತ್ರದ ಪ್ಲೇಟಿನ ಮೇಲೆ ಮಾಡುವ ಗುರುತು ಎಷ್ಟು ದೂರ ಭಾಗುತ್ತವೆ ಎಂದು ಗಮನಿಸುವ ಮೂಲಕ ಕಿರಣಗಳಲ್ಲಿರುವ ಕಣಗಳ ಅಧ್ಯಯನದಲ್ಲಿ ತೊಡಗಿದ್ದ. ಪಕ್ಕದಲ್ಲಿರುವ ಚಿತ್ರ ಗಮನಿಸಿ. ಈ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಎರಡು ವಿಭಿನ್ನ ಗುರುತುಗಳನ್ನು ಗಮನಿಸಿದರು. ಅವರು ನಿಯಾನ್ ಅನಿಲದಲ್ಲಿ ಎರಡು ವಿಭಿನ್ನ ಬಗೆಯ ಪರಮಾಣುಗಳಿರಬೇಕು ಎಂಬ ನಿರ್ಧಾರಕ್ಕೆ ಬಂದರು. ಎರಡೂ ನಿಯಾನ್ ಪರಮಾಣುಗಳೇ ಆದರೂ ಅವುಗಳ ತೂಕ ಒಂದಕ್ಕಿಂತ ಒಂದು ವಿಭಿನ್ನ ಎಂದು ನಿರ್ಧರಿಸಿದರು. ಇದು ವಿಕಿರಣ ಸೂಸದ ವಸ್ತುವಿನಲ್ಲಿ ಕೂಡಾ ಐಸೋಟೋಪ್ ಗಳಿರುವ ಪ್ರಥಮ ನಿದರ್ಶನವಾಗಿತ್ತು; ಇದಕ್ಕೆ ಹಿಂದೆ ಫ್ರೆಡರಿಕ್ ಷ್ಯಾಮಾಡಿ ವಿಕಿರಣ ಸೂಸುತ್ತಾ ಕ್ಷಯಿಸುವ ವಸ್ತುಗಳಲ್ಲಿ ಐಸೋಟೋಪ್ ಗಳಿರುವ ಕುರಿತು ಬರೆದಿದ್ದ.
ಥಾಮ್ಸನನ ಈ ಪ್ರಯೋಗವನ್ನು ಮಾಸ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೊಪಿಯ ಪ್ರಥಮ ಉದಾಹರಣೆ ಎಂದು ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಪರಿಗಣಿಸುತ್ತಾರೆ. ಮುಂದೆ ಈ ವಿಧಾನವನ್ನು ಫ್ರಾನ್ಸಿಸ್ ವಿಲಿಯಂ ಆಸ್ಟನ್ ಮತ್ತು ಎ.ಜೆ. ಡೆಂಪ್ಸ್ಟರ್ ಪರಿಷ್ಕರಿಸಿದರು. 

ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಕಿರಣದ ರಾಶಿ/ವಿದ್ಯುದಂಶ ಅನುಪಾತದ ಮಾಪನ
ಪ್ರಾರಂಭಿಕ
ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಆವಿಷ್ಕಾರ
ಐಸೋಟೋಪ್ಸ್ ಮತ್ತು ಮಾಸ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೊಪಿ