イオン源
フローイング・アフターグローでは、通常ヘリウムまたはアルゴンなどの不活性ガスの流れでイオンが形成される。試薬を下流に追加して、イオン生成物を作成し、反応速度を調べる。フローイング・アフターグロー質量分析は、有機化合物の微量ガス分析で使用される。
粒子加速器では、加速の開始時に、イオン源が粒子線を生成する。粒子加速器のためのイオン源の種類は、必要な粒子の種類(電子、陽子、H イオンや重イオンなど)によって使い分ける。電子は電子銃で生成され、多くの種類がある。
陽子は、デュオプラズマトトロンやマグネトロンなどのプラズマベースのデバイスで生成される。
H イオンはマグネトロン又はペニング源を用いて生成される。マグネトロンは、アノードに囲まれた中央の円筒状カソードで構成されている。放電電圧は通常150ボルトを超え、電流ドレインは約40アンペアです。約0.2テスラの磁場がカソード軸に平行となる。水素ガスはパルスガスバルブによって導入される。セシウムは、カソードの仕事関数を低下させ、生成されるイオンの量を高めるためによく使用される。プラズマ加熱核融合装置で H ソースがためにも使用されている。
ペニング源の場合、シースの電界に平行な強い磁場が、カソードからカソードへのサイクロトロンスパイラル上の電子とイオンを導く。マグネトロンのように、高速のHマイナスイオンがカソードで生成される。それらは、プラズマ開口部に移動する際の電荷交換反応により減速する。これにより、マグネトロンから得られるイオンよりも冷たいイオンビームが生成される。
核分裂フラグメントイオン化とも呼ばれるプラズマ脱離イオン化質量分析(PDMS)は、核分裂の結果として形成されるイオンまたは中性原子(通常、カリホルニウムの同位体Cf)を固体試料に衝突させることにより、固体試料中の物質のイオン化を達成する質量分析技術である。
ペニングイオン化は、中性原子または分子間の反応を伴う化学イオン化の一種である。 このプロセスは、1927年に最初に報告されたオランダの物理学者であるフランスのミシェルペニングにちなんで命名された 。ペニングイオン化には、気相の励起状態の原子または分子G とターゲット分子Mとの反応が含まれ、ラジカル分子カチオンM 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}}}
ペニングイオン化は、ターゲット分子のイオン化ポテンシャルが励起状態の原子または分子の内部エネルギーよりも低い場合に発生する。
誘導結合プラズマは、電磁誘導、つまり時変磁場によって生成される電流によってエネルギーが供給されるプラズマ源である。
二次イオン質量分析法(SIMS)を使用して、集束一次イオンビームで試料の表面をスパッタリングし、放出された二次イオンを収集および分析することにより、固体表面および薄膜の組成を分析できる。これらの二次イオンの質量/電荷比を質量分析計で測定して、表面の元素、同位体、または分子組成を1〜2ナノメートルの深さまで決定できる。
液体金属イオン源(LMIS)では、金属(通常ガリウム)が液体状態に加熱され、毛細管または針の端に提供される。次に、強い電場をかけるとテイラーコーンが形成される。コーンの先端が鋭くなると、電界蒸発によってイオンが生成されるまで、電界が強くなる。これらのイオン源は、特にイオン注入または集束イオンビーム機器で使用される。