イオン源
重イオンは、電子サイクロトロン共鳴イオン源で生成でる。高度に荷電したイオンの強力なビームを生成するための電子サイクロトロン共鳴(ECR)イオン源の使用は、過去10年間で大きく増加した。ECRイオン源は、核および素粒子物理学の線形加速器、ヴァンドグラフジェネレータ、またはサイクロトロンへのインジェクタとして使用される。原子物理学および表面物理学では、ECRイオン源は、衝突実験または表面調査のために、高荷電イオンの強力なビームを提供する。ただし、最高の荷電状態には、電子ビームイオン源 (EBIS)が必要である。中重元素のむき出しのイオンでさえ生成できる。同じ原理に基づく電子ビームイオントラップ (EBIT)は、むき出しのウランイオンまで生成することができ、イオン源としても使用できる。
重イオンは、通常、電子の熱電子放出を使用して気体状態の物質をイオン化するイオン銃でも生成できる。このような機器は通常、表面分析に使用される。
ガスは、アノードとカソードの間のイオン源を流れる。正の電圧が陽極に印加される。この電圧は、内部カソードと外部カソードの先端間の高磁場と組み合わされて、プラズマを生成する。プラズマからのイオンは陽極電界によって弾かれる。これにより、イオンビームが作成される。
飛行時間分析によるエアロゾル質量分析では、大気から抽出されたマイクロメートルサイズの固体エアロゾル粒子は、飛行時間イオン抽出装置の中心を通過する際に、正確なタイミングのレーザーパルスによって同時に脱着およびイオン化される。
大気圧化学イオン化は、大気圧で溶媒スプレーを使用する化学イオン化の一種である。溶剤のスプレーは比較的高い温度(摂氏400度以上)に加熱され、高流量の窒素が吹き付けられ、エアロゾル雲全体が化学イオン化試薬ガスとして作用する蒸発した溶剤でイオンを生成するコロナ放電にさらされる。APCIは、ESIほど「ソフト」(低フラグメンテーション)のイオン化技術ではない。大気圧イオン化(API)は、APCIと同義ではない。
質量分析計では、サンプルがイオン源でイオン化され、生成されたイオンは質量電荷比によって分離される。イオンが検出され、質量電荷比の関数として、検出されたイオンの相対存在量のスペクトルとして結果が表示される。サンプル内の原子または分子は、既知の質量を識別された質量に相関させることにより、または特徴的なフラグメンテーションパターンにより識別できる。
化学イオン化は、気相の原子または分子と励起状態の原子または分子との反応によって、イオンを形成する
G ∗ + M ⟶ M + ∙ + e − + G {\displaystyle {\ce {G^{\ast }{}+M->M^{+\bullet }{}+e^{-}+G}}} G ∗ + M ⟶ M + ∙ + e − + G {\displaystyle {\ce {G^{\ast }{}+M->M^{+\bullet }{}+e^{-}+G}}} G ∗ + M ⟶ M + ∙ + e − + G {\displaystyle {\ce {G^{\ast }{}+M->M^{+\bullet }{}+e^{-}+G}}}