Após o pré-tratamento, as amostras submetidas à datação por radiocarbono são preparadas para serem colocadas em um espectrômetro de massas com aceleradores, convertendo-as em um tipo de grafite sólido. Isto é feito pela conversão de dióxido de carbono com a grafitização imediata, na presença de um catalisador de metal. No entanto, ao incinerarmos as amostras para convertê-las em grafite, também introduzimos outros elementos às mesmas, tal como o nitrogênio 14.
Quando as amostras tiverem sido finalmente convertidas em poucos miligramas de grafite, elas são pressionadas contra discos de metal. Materiais de referência também são pressionados contra discos de metal. Os mesmos sãomontados em uma roda de comando para que possam ser analisados em sequência.
Iões de de uma arma de césio passam a ser disparados na roda de comando, produzindo átomos de carbono negativamente ionizados. Os mesmos passam através de dispositivos de enfoque, e de um ímã de injeção antes de alcançar o acelerador Tandem, onde são acelerados para o terminal positivo por uma diferença de voltagem de dois milhões de volts.
Nesta fase, outros átomos carregados negativamente estão instáveis e não podem chegar ao detector. Os átomos de carbono com carga negativa, no entanto, passam para o extrator (um gás ou uma lâmina de metal) onde perdem os elétrons e emergem como átomos de carbono tríplices e carregados positivamente. Nesta fase, as moléculas que talvez estejam presentes são eliminadas porque as mesmas não podem existir neste estado tríplice carregado.