イオン源
原子による粒子衝撃は高速原子衝撃 (FAB)と呼ばれ、原子または分子イオンによる衝撃は二次イオン質量分析(SIMS)と呼ばれる。核分裂片のイオン化は、適切な核種、例えばカリホルニウム同位体 Cfの核分裂の結果として形成されるイオンまたは中性原子を使用する。
FABでは、分析物はマトリックスと呼ばれる不揮発性の化学的保護環境と混合され、真空下で高エネルギー(4000〜10,000電子ボルト)の原子ビームで照射される。原子は通常、アルゴンやキセノンなどの不活性ガスに由来する。一般的なマトリックスには、グリセロール、チオグリセロール、3-ニトロベンジルアルコール(3-NBA)、18-クラウン-6エーテル、2-ニトロフェニル オクチル エーテル、スルホラン、ジエタノールアミン、およびトリエタノールアミンが含まれる。この技術は、二次イオン質量分析およびプラズマ脱離質量分析に似ている。
電荷交換イオン化(電荷移動イオン化とも呼ばれる)は、イオンと原子または分子との間の気相反応であり、イオンの電荷は中性種に移動する。
A + + B ⟶ A + B + {\displaystyle {\ce {A+ + B -> A + B+}}} A + + B ⟶ A + B + {\displaystyle {\ce {A+ + B -> A + B+}}} A + + B ⟶ A + B + {\displaystyle {\ce {A+ + B -> A + B+}}}
多光子イオン化(MPI)では、イオン化しきい値を下回るエネルギーの複数の光子が実際にエネルギーを結合して原子をイオン化する。
共鳴増強多光子イオン化 (REMPI)は、1つ以上の光子が、イオン化されている原子または分子で共鳴する束縛遷移にアクセスするMPIの形式である。
ソニックスプレーイオン化は、例えばメタノールと水の混合液などの液体溶液からイオンを生成する方法である。空気式ネブライザーを使用して、溶液を小さな液滴の超音速スプレーに変える。溶媒が蒸発すると、液滴上の統計的に不均衡な電荷分布により正味の電荷が生じ、完全な脱溶媒和によりイオンが形成される。ソニックスプレーイオン化は、小さな有機分子や薬物の分析に使用され、キャピラリーに電場が印加されると大きな分子を分析して、電荷密度を高め、タンパク質の複数の荷電イオンを生成する。
ソニックスプレーイオン化は、薬物分析のための高速液体クロマトグラフィーと組み合わせられる。オリゴヌクレオチドはこの方法で研究されている。この方法は、周囲イオン化のための脱着エレクトロスプレーイオン化と同様の方法で使用されており、同様に薄層クロマトグラフィーと併用される。
連想イオン化は、2つの原子または分子が相互作用して単一のプロダクトイオンを形成する気相反応である。 相互作用する種の一方または両方が、過剰な内部エネルギーを持っている。
A ∗ + B ⟶ AB + ∙ + e − {\displaystyle {\ce {A^{\ast }{}+B->AB^{+\bullet }{}+e^{-}}}} A ∗ + B ⟶ AB + ∙ + e − {\displaystyle {\ce {A^{\ast }{}+B->AB^{+\bullet }{}+e^{-}}}} A ∗ + B ⟶ AB + ∙ + e − {\displaystyle {\ce {A^{\ast }{}+B->AB^{+\bullet }{}+e^{-}}}}
マイクロ波誘導プラズマイオン源は、無電極ガス放電を励起して、微量元素質量分析用のイオンを生成できる。マイクロ波プラズマは、GHz範囲の高周波電磁放射を有するプラズマの一種であり、無電極ガス放電を励起できる。表面波持続モードで適用された場合、それらは高プラズマ密度の大面積プラズマを生成するのに特に適している。それらが表面波と共振器モードの両方にある場合、高度の空間的局在化を示すことができる。これにより、プラズマ生成の場所を表面処理の場所から空間的に分離することがでる。このような分離は、(適切なガスフロースキームとともに)処理された基板から放出された粒子が気相のプラズマ化学に及ぼす可能性のある悪影響を減らすのに役立つ。
観測されるイオンは、プロトン(水素イオン)の追加によって作成され、 [ M + H ] + {\displaystyle {\ce {[{M}+H]+}}} [ M + H ] + {\displaystyle {\ce {[{M}+H]+}}} 、またはナトリウムイオンなどの別のカチオンのもの、 [ M + Na ] + {\displaystyle {\ce {[M + Na]+}}} [ M + Na ] + {\displaystyle {\ce {[M + Na]+}}} またはプロトンの除去 [ M − H ] − {\displaystyle {\ce {[M - H]^-}}} [ M − H ] − {\displaystyle {\ce {[M - H]^-}}} などの多価イオン [ M + 2 H ] 2 + {\displaystyle {\ce {[{M}+2H]^2+}}} [ M + 2 H ] 2 + {\displaystyle {\ce {[{M}+2H]^2+}}} がよく観察される。大きな高分子の場合、様々な頻度で多くの電荷状態( [ M + 25 H ] 25 + {\displaystyle {\ce {[M + 25H]^{25+}}}} など)が観察される。
フィールド脱離とは、カミソリの刃などの鋭い表面を備えたエミッタ、または、より一般的には小さな「ウィスカ」が形成されたフィラメントに高電位電界が印加されるイオン源を指す。これにより、非常に高い電場が生じ、分析物の気体分子のイオン化を引き起こす。フィールド脱着によって生成された質量スペクトルには、断片化がほとんどまたはまったくない。分子ラジカルカチオン M + ⋅ {\displaystyle {\ce {M^{+.}}}} が多く生成され、プロトン化分子 [ M + H ] + {\displaystyle {\ce {[{M}+H]+}}} は比較的少ない。
スパークイオン化は、固体サンプルから気相イオンを生成するために使用される。スパークイオン化を用いる質量分析計は、スパークイオン化質量分析計またはスパークソース質量分析計(SSMS)と呼ばれる。
クローズドドリフトイオン源は、ガスをイオン化するために電子を閉じ込めるために、環状キャビティ内の放射状磁場を使用する。それらは、イオン注入および宇宙推進( ホール効果スラスタ )に使用される。