イオン源のソースを表示

[[ファイル:Mass_spectrometer_ei_ci_ion_source.jpg|サムネイル|300x300ピクセル| 質量分析計EI/CIイオン源]]
'''イオン源'''は、[[原子]]および[[分子]][[イオン (化学)|イオン]]を作成する[[装置]]のことである<ref name="Wolf1995">{{Cite book|last=Bernhard Wolf|title=Handbook of Ion Sources|url=https://books.google.com/books?id=qoQHMSBNFsAC|date=31 August 1995|publisher=CRC Press|isbn=978-0-8493-2502-1}}</ref>。[[質量分析法|質量分析計]]、発光分光計、[[加速器|粒子加速器]]、[[イオン注入|イオン注入機]]、[[イオンエンジン]]などで、イオンを形成するために使用される。

== EI法 ==
[[ファイル:Schematic_diagram_of_an_EI_ion_source.jpg|サムネイル|354x354ピクセル| 電子イオン化源の概略図]]
[[EI法]]は、特に[[有機分子]]の質量分析で広く使用されている。

:<chem>M{} + e^- -> M^{+\bullet}{} + 2e^- </chem>  <chem>M{} + e^- -> M^{+\bullet}{} + 2e^- </chem> <chem>M{} + e^- -> M^{+\bullet}{} + 2e^- </chem>

電子は[[カソード|陰極]]と[[アノード|陽極]]の間の[[電弧|アーク放電]]によって作成される。

[[原子物理学]]では、電子ビームイオン源（EBIS）を使用して、強力な[[陰極線|電子ビーム]]で[[原子]]に衝撃を与えて高荷電[[イオン (化学)|イオン]]を生成する<ref name="Brown2006">{{Cite book|last=Ian G. Brown|title=The Physics and Technology of Ion Sources|url=https://books.google.com/books?id=cdjGzG_zBLwC|date=6 March 2006|publisher=John Wiley & Sons|isbn=978-3-527-60454-8}}</ref><ref name="BeyerBeyer1997">{{Cite book|last=Heinrich Beyer|last2=Heinrich F. Beyer|last3=H.-Jürgen Kluge|last4=H.-J. Kluge|last5=Vi͡acheslav Petrovich Shevelʹko|title=X-Ray Radiation of Highly Charged Ions|url=https://books.google.com/books?id=8_AJFBC2-BsC|date=14 August 1997|publisher=Springer Science & Business Media|isbn=978-3-540-63185-9}}</ref>。詳しい動作原理については、{{仮リンク|電子ビームイオントラップ|en|Electron beam ion trap|label=}}を参考のこと。

=== 電子捕獲イオン化 ===
電子捕獲イオン化（ECI）は、[[電子]]の[[分子|結合]]による気相[[原子]]または[[分子]]のイオン化で、A- <sup>・　</sup>形のイオンを生成する。

:<chem>A + e^- ->[M] A^-</chem>  <chem>A + e^- ->[M] A^-</chem> <chem>A + e^- ->[M] A^-</chem>

電子捕獲は、[[化学イオン化]]と組み合わせて使用可能である<ref>{{Citation|doi=10.1021/ac50035a017|title=Electron capture negative ion chemical ionization mass spectrometry|year=1978|last=Donald F. Hunt|last2=Frank W. Crow|journal=Analytical Chemistry|volume=50|number=13|pages=1781–1784}}</ref>。

[[電子捕獲型検出器|電子捕獲検出器]]は、いくつかの[[ガスクロマトグラフィー]]システムで使用されている<ref>{{GoldBookRef|title=electron capture detector (in gas chromatography)|file=E01981}}</ref>。

== 化学イオン化 ==
[[化学イオン化]] （CI）は、電子の除去ではなくイオン/分子反応を伴うため、[[EI法|電子イオン化]]よりも低いエネルギープロセスである<ref>{{Cite journal|last=Munson|first=M. S. B.|last2=Field|first2=F. H.|year=1966|title=Chemical Ionization Mass Spectrometry. I. General Introduction|journal=Journal of the American Chemical Society|volume=88|issue=12|pages=2621–2630|doi=10.1021/ja00964a001}}</ref>。エネルギーが低いほど断片化が少なくなり、通常は[[スペクトル]]がより単純になる。典型的なCIスペクトルには、簡単に識別できる分子イオンがある<ref name="MSPA">{{Cite book|last=de Hoffmann|first=Edmond|last2=Vincent Stroobant|title=Mass Spectrometry: Principles and Applications|publisher=John Wiley & Sons, Ltd.|location=Toronto|date=2003|edition=Second|page=14|isbn=978-0-471-48566-7}}</ref>。

CIでは、イオン源の試薬ガスのイオンとの衝突によりイオンが生成される。一般的な試薬ガスには、[[メタン]]、[[アンモニア]]、[[イソブタン]]などがある。イオン源の内部では、検体に比べて試薬ガスが大過剰に存在している。イオン源に入る電子は、試薬ガスを優先的にイオン化する。その結果生じる他の試薬ガス分子との衝突により、イオン化[[プラズマ]]が生成される。このプラズマとの反応により、検体の陽イオンと陰イオンが形成される。

:<chem>CH4 + CH4+ -> CH5+ + CH3</chem>

:<chem>M + CH5+ -> CH4 + [M + H]+</chem>

=== 電荷交換イオン化 ===
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<ref>{{GoldBookRef|title=charge-exchange ionization|file=C00989}}</ref>。

:<chem>A+ + B -> A + B+</chem>  <chem>A+ + B -> A + B+</chem> <chem>A+ + B -> A + B+</chem>

=== 化学イオン化 ===
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 <ref>{{GoldBookRef|title=chemi-ionization}} C01044</ref><ref name="Klucharev1993">{{Citation|last=Klucharev|first1=A. N.|year=1993|title=Chemi-ionization processes|journal=Physics-Uspekhi|volume=36|pages=486–512|doi=10.1070/PU1993v036n06ABEH002162|bibcode=1993PhyU...36..486K|number=6}}</ref>

:<chem>G^\ast{} + M -> M^{+\bullet}{} + e^- + G</chem>  <chem>G^\ast{} + M -> M^{+\bullet}{} + e^- + G</chem><chem>G^\ast{} + M -> M^{+\bullet}{} + e^- + G</chem>

=== 連想イオン化 ===
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<ref>{{GoldBookRef|title=associative ionization}}</ref><ref>{{Cite journal|date=April 1988|title=Theory of associative ionization|journal=[[Physical Review A]]|volume=37|issue=8|pages=2916–2933|bibcode=1988PhRvA..37.2916J|doi=10.1103/PhysRevA.37.2916|pmid=9900022}}</ref><ref>{{Cite journal|last=Cohen|first=James S.|date=1976|title=Multistate curve-crossing model for scattering: Associative ionization and excitation transfer in helium|journal=Physical Review A|volume=13|issue=1|pages=99–114|bibcode=1976PhRvA..13...99C|doi=10.1103/PhysRevA.13.99}}</ref>。 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。

:<chem>A^\ast{} + B -> AB^{+\bullet}{} + e^-</chem>  <chem>A^\ast{} + B -> AB^{+\bullet}{} + e^-</chem> <chem>A^\ast{} + B -> AB^{+\bullet}{} + e^-</chem>

=== ペニングイオン化 ===
[[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<ref name="pmid17155624">{{Cite journal|date=2006|title=Cold atomic collisions: coherent control of penning and associative ionization|journal=Phys. Rev. Lett.|volume=97|issue=19|page=193202|arxiv=physics/0610131|bibcode=2006PhRvL..97s3202A|doi=10.1103/PhysRevLett.97.193202|pmid=17155624}}</ref><ref name="pmid17016831">{{Cite journal|date=2006|title=Atmospheric-pressure Penning ionization of aliphatic hydrocarbons|journal=Rapid Commun. Mass Spectrom.|volume=20|issue=21|pages=3213–22|bibcode=2006RCMS...20.3213H|doi=10.1002/rcm.2706|pmid=17016831}}</ref>。 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<ref>Penning, F. M. ''Die Naturwissenschaften'', 1927, '''15''', 818. ''Über Ionisation durch metastabile Atome.''</ref> 。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 <sup>*</sup>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 <sup>+</sup> <ref>{{GoldBookRef|title=Penning gas mixture}}</ref>を形成する。

:<chem>G^\ast{} + M -> M^{+\bullet}{} + e^- + G</chem>  <chem>G^\ast{} + M -> M^{+\bullet}{} + e^- + G</chem> <chem>G^\ast{} + M -> M^{+\bullet}{} + e^- + G</chem>

ペニングイオン化は、ターゲット分子の[[イオン化エネルギー|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。

:<chem>G^\ast{} + M -> MG^{+\bullet}{} + e^-</chem>  <chem>G^\ast{} + M -> MG^{+\bullet}{} + e^-</chem> <chem>G^\ast{} + M -> MG^{+\bullet}{} + e^-</chem>

表面ペニングイオン化（オージェ脱励起とも）は、励起状態のガスとバルク表面Sとの相互作用を指す。

:<chem>G^\ast{} + S -> G{} + S{} + e^-</chem>  <chem>G^\ast{} + S -> G{} + S{} + e^-</chem> <chem>G^\ast{} + S -> G{} + S{} + e^-</chem>

=== イオン付着 ===
イオン結合イオン化は、反応性衝突で陽イオンが分析物分子に結合する[[化学イオン化]]に似ている<ref>{{Cite journal|last=Selvin|first=P. Christopher|last2=Fujii|first2=Toshihiro|date=2001|title=Lithium ion attachment mass spectrometry: Instrumentation and features|url=|journal=Review of Scientific Instruments|volume=72|issue=5|page=2248|bibcode=2001RScI...72.2248S|doi=10.1063/1.1362439}}</ref>。

:<chem>M + X+ + A -> MX+ + A</chem>  <chem>M + X+ + A -> MX+ + A</chem> <chem>M + X+ + A -> MX+ + A</chem>

放射性イオン源では、放射性物質の小片、たとえば<sup>63</sup> [[ニッケル|Ni]]や<sup>241</sup> [[アメリシウム|Am]]を使用してガスをイオン化する{{要出典|date=July 2014}}。これは、イオン化[[住宅用火災警報器|煙検出器]]および[[イオン易動度分光測定式探知器|イオン移動度分光計]]で使用される。

== ガス放電イオン源 ==
[[ファイル:NASA_NEXT_Ion_thruster.712983main_NEXT_LDT_Thrusterhi-res_full.jpg|サムネイル|300x300ピクセル| NASAのNEXT（イオンスラスタ）宇宙船推進システム]]
これらのイオン源は、[[プラズマ]]源または[[放電]]を使用してイオンを生成する。

=== 誘導結合プラズマ ===
[[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<ref>A. Montaser and D. W. Golightly, eds. Inductively Coupled Plasmas in Analytical Atomic Spectrometry, VCH Publishers, Inc., New York, 1992.</ref>。

=== マイクロ波誘導プラズマ ===
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<ref name="Okamoto1994">{{Cite journal|last=Okamoto|first=Yukio|date=1994|title=High-sensitivity microwave-induced plasma mass spectrometry for trace element analysis|journal=Journal of Analytical Atomic Spectrometry|volume=9|issue=7|page=745|doi=10.1039/ja9940900745|issn=0267-9477}}</ref><ref name="DouglasFrench1981">{{Cite journal|last=Douglas|first=D. J.|last2=French|first2=J. B.|date=1981|title=Elemental analysis with a microwave-induced plasma/quadrupole mass spectrometer system|journal=Analytical Chemistry|volume=53|issue=1|pages=37–41|doi=10.1021/ac00224a011|issn=0003-2700}}</ref>。マイクロ波プラズマは、[[ヘルツ|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[[相 (物質)|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。

=== ECRイオン源 ===
ECRイオン源は、電子サイクロトロン共鳴を利用してプラズマをイオン化する。マイクロ波は、電子サイクロトロン共鳴に対応する周波数でボリュームに注入される。これは、ボリューム内の領域に適用される磁場によって定義される。ボリュームには、低圧ガスが含まれている。

=== グロー放電 ===
[[グロー放電]]は、低圧ガスに電流を流すことにより形成される[[プラズマ]]である。ガスを含む[[真空]]チャンバー内の2つの金属電極間に電圧を印加することにより作成される。電圧がストライキング電圧と呼ばれる特定の値を超えると、ガスはプラズマを形成する。

デュオプラズマトロンは、ガスをイオン化するために使用されるプラズマを生成する[[カソード]] （ 熱陰極または[[冷陰極管|冷陰極]] ）で構成されるグロー放電イオン源の一種である<ref name="Wolf1995">{{Cite book|last=Bernhard Wolf|title=Handbook of Ion Sources|url=https://books.google.com/books?id=qoQHMSBNFsAC|date=31 August 1995|publisher=CRC Press|isbn=978-0-8493-2502-1}}</ref><ref name="Lejeune1974">{{Cite journal|last=Lejeune|first=C.|date=1974|title=Theoretical and experimental study of the duoplasmatron ion source|journal=Nuclear Instruments and Methods|volume=116|issue=3|pages=417–428|bibcode=1974NucIM.116..417L|doi=10.1016/0029-554X(74)90821-0|issn=0029-554X}}</ref>。デュオプラズマトロンは、正または負のイオンを生成できる<ref name="Aberth1967">{{Cite journal|last=Aberth|first=William|last2=Peterson|first2=James R.|date=1967|title=Characteristics of a Low Energy Duoplasmatron Negative Ion Source|journal=Review of Scientific Instruments|volume=38|issue=6|page=745|bibcode=1967RScI...38..745A|doi=10.1063/1.1720882|issn=0034-6748}}</ref>。デュオプラズマトロンは、二次イオン質量分析 <ref name="CoathLong1995">{{Cite journal|last=Coath|first=C. D.|last2=Long|first2=J. V. P.|date=1995|title=A high-brightness duoplasmatron ion source for microprobe secondary-ion mass spectrometry|journal=Review of Scientific Instruments|volume=66|issue=2|page=1018|bibcode=1995RScI...66.1018C|doi=10.1063/1.1146038|issn=0034-6748}}</ref><ref name="Mahoney2013">{{Cite book|last=Christine M. Mahoney|title=Cluster Secondary Ion Mass Spectrometry: Principles and Applications|url=https://books.google.com/books?id=hVSqwK0uqfsC&pg=PA65|date=9 April 2013|publisher=John Wiley & Sons|isbn=978-1-118-58925-0|pages=65–}}</ref>、イオンビームエッチング、および、高エネルギー物理学 <ref name="Humphries2013">{{Cite book|last=Stanley Humphries|title=Charged Particle Beams|url=https://books.google.com/books?id=1GjCAgAAQBAJ&pg=PA309|date=25 July 2013|publisher=Dover Publications|isbn=978-0-486-31585-0|pages=309–}}</ref>で使用される。

=== フローイング・アフターグロー ===
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<ref name="FergusonFehsenfeld1969">{{Cite book|last=Ferguson|first=E. E.|title=Chemical Reactions in Electrical Discharges|last2=Fehsenfeld|first2=F. C.|last3=Schmeltekopf|first3=A. L.|volume=80|date=1969|pages=83–91|issn=0065-2393|doi=10.1021/ba-1969-0080.ch006|chapter=Ion-Molecule Reaction Rates Measured in a Discharge Afterglow|series=Advances in Chemistry|isbn=978-0-8412-0081-4}}</ref><ref name="Ferguson1992">{{Cite journal|last=Ferguson|first=Eldon E.|date=1992|title=A Personal history of the early development of the flowing afterglow technique for ion-molecule reaction studies|url=https://zenodo.org/record/1258658|journal=Journal of the American Society for Mass Spectrometry|volume=3|issue=5|pages=479–486|doi=10.1016/1044-0305(92)85024-E|issn=1044-0305|pmid=24234490}}</ref><ref name="Bierbaum2014">{{Cite journal|last=Bierbaum|first=Veronica M.|date=2014|title=Go with the flow: Fifty years of innovation and ion chemistry using the flowing afterglow|journal=International Journal of Mass Spectrometry|volume=377|pages=456–466|bibcode=2015IJMSp.377..456B|doi=10.1016/j.ijms.2014.07.021|issn=1387-3806}}</ref>。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<ref name="SmithŠpaněl2005">{{Cite journal|last=Smith|first=David|last2=Španěl|first2=Patrik|date=2005|title=Selected ion flow tube mass spectrometry (SIFT-MS) for on-line trace gas analysis|journal=Mass Spectrometry Reviews|volume=24|issue=5|pages=661–700|bibcode=2005MSRv...24..661S|doi=10.1002/mas.20033|issn=0277-7037|pmid=15495143}}</ref>で使用される<ref>{{Cite journal|last=Dhooghe|first=Frederik|last2=Vansintjan|first2=Robbe|last3=Schoon|first3=Niels|last4=Amelynck|first4=Crist|date=2012-08-30|title=Studies in search of selective detection of isomeric biogenic hexen-1-ols and hexanal by flowing afterglow tandem mass spectrometry using [H3O]+ and [NO]+ reagent ions|journal=Rapid Communications in Mass Spectrometry|volume=26|issue=16|pages=1868–1874|language=en|doi=10.1002/rcm.6294|issn=1097-0231|pmid=22777789}}</ref>。

=== スパークイオン化 ===
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<ref>{{Cite journal|last=H. E. Beske|last2=A. Hurrle|last3=K. P. Jochum|date=1981|title=Part I. Principles of spark source mass spectrometry (SSMS)|journal=[[Fresenius' Journal of Analytical Chemistry]]|volume=309|issue=4|pages=258–261|doi=10.1007/BF00488596}}</ref>。

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（ [[ホールスラスタ|ホール効果スラスタ]] ）に使用される。

== 光イオン化 ==
光イオン化は、[[光子]]と原子または分子との相互作用からイオンが形成されるイオン化プロセスを指す<ref>{{GoldBookRef|title=photoionization}}</ref>。

=== 多光子イオン化 ===
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[[原子|束縛遷移]]にアクセスするMPIの形式である。

=== 大気圧光イオン化 ===
大気圧光イオン化では、光子源、通常は真空UV（VUV）ランプを使用して、単一光子イオン化プロセスで検体をイオン化する。他の大気圧イオン源と同様に、溶媒のスプレーは比較的高い温度（摂氏400度以上）に加熱され、脱溶媒のために高流量の窒素がスプレーされる。得られた[[エアロゾル]]は、紫外線を照射してイオンを生成する。大気圧レーザーイオン化では、UVレーザー光源を使用してMPIを介して検体をイオン化する。

== 脱着イオン化 ==

=== フィールド脱着 ===
[[ファイル:Field_desorption.gif|サムネイル|300x300ピクセル| フィールド脱着概略図]]
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<ref>{{Cite journal|last=Beckey|first=H.D.|date=1969|title=Field ionization mass spectrometry|journal=Research/Development|volume=20|issue=11|page=26}}</ref>。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<chem>M^{+.}</chem>が多く生成され、プロトン化分子<chem>[{M}+H]+</chem>は比較的少ない。

=== 粒子衝撃 ===

==== 高速原子衝撃 ====
原子による粒子衝撃は[[高速原子衝撃法|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法|二次イオン質量分析]]（SIMS）と呼ばれる<ref name="WilliamsFindeis1987">{{Cite journal|last=Williams|first=Dudley H.|last2=Findeis|first2=A. Frederick|last3=Naylor|first3=Stephen|last4=Gibson|first4=Bradford W.|date=1987|title=Aspects of the production of FAB and SIMS mass spectra|journal=Journal of the American Chemical Society|volume=109|issue=7|pages=1980–1986|doi=10.1021/ja00241a013|issn=0002-7863}}</ref>。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<sup>252</sup> Cfの[[核分裂反応|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[[マトリックス分離法|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<ref name="pmid7306100">{{Cite journal|date=1981|title=Fast atom bombardment: a new mass spectrometric method for peptide sequence analysis|journal=Biochem. Biophys. Res. Commun.|volume=101|issue=2|pages=623–31|doi=10.1016/0006-291X(81)91304-8|pmid=7306100}}</ref>。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、[[グリセリン|グリセロール]]、チオ[[グリセリン|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 [[3-ニトロベンジルアルコール|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法|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。

==== 二次イオン化 ====
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。

==== プラズマ脱離イオン化 ====
[[ファイル:Pdms_inst.gif|サムネイル|300x300ピクセル| プラズマ脱着飛行時間型質量分析計の概略図]]
[[核分裂反応|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<sup>252</sup>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<ref name="MacfarlaneTorgerson1976">{{Cite journal|last=Macfarlane|first=R.|last2=Torgerson|first2=D.|date=1976|title=Californium-252 plasma desorption mass spectroscopy|journal=Science|volume=191|issue=4230|pages=920–925|bibcode=1976Sci...191..920M|doi=10.1126/science.1251202|issn=0036-8075|pmid=1251202}}</ref><ref name="Hilf1993">{{Cite journal|last=Hilf|first=E.R.|date=1993|title=Approaches to plasma desorption mass spectrometry by some theoretical physics concepts|journal=International Journal of Mass Spectrometry and Ion Processes|volume=126|pages=25–36|bibcode=1993IJMSI.126...25H|doi=10.1016/0168-1176(93)80067-O|issn=0168-1176}}</ref>。

=== レーザー脱離イオン化 ===
[[ファイル:Maldi.PNG|サムネイル|407x407ピクセル| MALDIイオン源の図]]
[[マトリックス支援レーザー脱離イオン化法|マトリックス支援レーザー脱離/イオン化]] （MALDI）は、ソフトイオン化技術である。サンプルはマトリックス材料と混合される。レーザーパルスを受信すると、マトリックスはレーザーエネルギーを吸収し、このイベントによって主にマトリックスが脱離およびイオン化されると考えられる（プロトンの添加により）。検体分子も脱着される。マトリックスは、プロトンを検体分子（タンパク質タンパク質など）に移動させ、検体を帯電させると考えられる。

==== 表面支援レーザー脱離/イオン化 ====
表面支援レーザー脱離/イオン化（SALDI）は、[[質量分析法|質量分析]]による[[生体物質|生体分子]]の分析に使用されるソフトレーザー脱着技術である<ref name="SunnerDratz1995">{{Cite journal|last=Sunner|first=Jan.|last2=Dratz|first2=Edward.|last3=Chen|first3=Yu-Chie.|date=1995|title=Graphite surface-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry of peptides and proteins from liquid solutions|journal=Analytical Chemistry|volume=67|issue=23|pages=4335–4342|doi=10.1021/ac00119a021|issn=0003-2700|pmid=8633776}}</ref><ref name="DattelbaumIyer2006">{{Cite journal|last=Dattelbaum|first=Andrew M|last2=Iyer|first2=Srinivas|date=2006|title=Surface-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry|url=https://zenodo.org/record/1235756|journal=Expert Review of Proteomics|volume=3|issue=1|pages=153–161|doi=10.1586/14789450.3.1.153|issn=1478-9450|pmid=16445359}}</ref>。初期には、[[グラファイト]]マトリックスを使用した。現在、[[ナノマテリアル|ナノ材料]]などの他の[[無機化合物|無機]]マトリックスを使用したレーザー脱離/イオン化法は、SALDIの変形と見なされることがよくある。従来のSALDIとDARTイオン源を組み込んだ周囲質量分析の組み合わせである「ambient SALDI」という方法も実証されている<ref name="ZhangLi2012">{{Cite journal|last=Zhang|first=Jialing|last2=Li|first2=Ze|last3=Zhang|first3=Chengsen|last4=Feng|first4=Baosheng|last5=Zhou|first5=Zhigui|last6=Bai|first6=Yu|last7=Liu|first7=Huwei|date=2012|title=Graphite-Coated Paper as Substrate for High Sensitivity Analysis in Ambient Surface-Assisted Laser Desorption/Ionization Mass Spectrometry|journal=Analytical Chemistry|volume=84|issue=7|pages=3296–3301|doi=10.1021/ac300002g|issn=0003-2700|pmid=22380704}}</ref>。

==== 表面増強レーザー脱離/イオン化 ====
表面増強レーザー脱離/イオン化（SELDI）は、分析対象化合物との生化学的[[解離定数|親和性]]を達成するために修飾されたターゲットを使用する[[タンパク質]][[混合物]]の分析に使用されるMALDIのバリアントである<ref>{{Cite journal|date=2004|title=Current developments in SELDI affinity technology|journal=Mass Spectrometry Reviews|volume=23|issue=1|pages=34–44|bibcode=2004MSRv...23...34T|doi=10.1002/mas.10066|pmid=14625891}}</ref>。

==== シリコン上の脱離イオン化 ====
シリコン上の脱離イオン化（DIOS）は、多孔質シリコン表面に堆積したサンプルのレーザー脱離/イオン化を指す<ref name="BuriakWei1999">{{Cite journal|last=Buriak|first=Jillian M.|last2=Wei|first2=Jing|last3=Siuzdak|first3=Gary|date=1999|title=Desorption-ionization mass spectrometry on porous silicon|journal=Nature|volume=399|issue=6733|pages=243–246|bibcode=1999Natur.399..243W|doi=10.1038/20400|issn=0028-0836|pmid=10353246}}</ref>。

==== スモーリーソース ====
レーザー蒸発クラスターソースは、レーザー脱離イオン化と超音速膨張の組み合わせを使用してイオンを生成する<ref name="Duncan2012">{{Cite journal|last=Duncan|first=Michael A.|date=2012|title=Invited Review Article: Laser vaporization cluster sources|journal=Review of Scientific Instruments|volume=83|issue=4|pages=041101–041101–19|bibcode=2012RScI...83d1101D|doi=10.1063/1.3697599|issn=0034-6748|pmid=22559508}}</ref>。'''スモーリーソース''' （または'''スモーリークラスターソース''' ） <ref>{{Cite book|title=Laser Ablation and Desorption|url=https://books.google.com/books?id=iWfddcv0quwC&pg=PA628|date=10 December 1997|publisher=Academic Press|isbn=978-0-08-086020-6|pages=628–}}</ref>は、1980年代に[[ライス大学]]の[[リチャード・スモーリー]]によって開発され、1985年の[[フラーレン]]の発見の中心だった<ref name="Smalley1997">{{Cite journal|last=Smalley|first=Richard|date=1997|title=Discovering the fullerenes|journal=Reviews of Modern Physics|volume=69|issue=3|pages=723–730|bibcode=1997RvMP...69..723S|doi=10.1103/RevModPhys.69.723|issn=0034-6861}}</ref><ref name="Johnston2002">{{Cite book|last=Roy L. Johnston|title=Atomic and Molecular Clusters|url=https://books.google.com/books?id=pxztbPhmBeIC&pg=PA150|date=25 April 2002|publisher=CRC Press|isbn=978-1-4200-5577-1|pages=150–}}</ref>。

==== エアロゾルイオン化 ====
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<ref>{{Cite journal|last=Carson, P|last2=Neubauer|first2=K|last3=Johnston|first3=M|last4=Wexler|first4=A|date=1995|title=On-line chemical analysis of aerosols by rapid single-particle mass spectrometry|journal=Journal of Aerosol Science|volume=26|issue=4|pages=535–545|bibcode=1995JAerS..26..535C|doi=10.1016/0021-8502(94)00133-J}}</ref><ref>{{Cite journal|last=Guazzotti, S|last2=Coffee|first2=K|last3=Prather|first3=K|date=2000|title=Real time monitoring of size-resolved single particle chemistry during INDOEX-IFP 99|journal=Journal of Aerosol Science|volume=31|pages=182–183|bibcode=2000JAerS..31..182G|doi=10.1016/S0021-8502(00)90189-7}}</ref>。

== スプレーイオン化 ==
[[ファイル:Apci.png|サムネイル|300x300ピクセル| 大気圧化学イオン化源]]
スプレーイオン化法には、液体溶液からのエアロゾル粒子の形成と、溶媒蒸発後の裸のイオンの形成が含まれる<ref name="Dass2007">{{Cite book|last=Chhabil Dass|title=Fundamentals of Contemporary Mass Spectrometry|url=https://books.google.com/books?id=CYx9wzBzlIsC|date=11 May 2007|publisher=John Wiley & Sons|isbn=978-0-470-11848-1|pages=45–57}}</ref>。

溶媒支援イオン化（SAI）は、分析物を含む溶液を大気圧イオン化質量分析計の加熱された入口チューブに導入することにより、荷電液滴を生成する方法である。エレクトロスプレーイオン化（ESI）の場合と同様に、荷電液滴の脱溶媒和により、多重荷電検体イオンが生成される。揮発性および不揮発性化合物はSAIによって分析され、ESIに匹敵する感度を達成するために高電圧は必要ない<ref name="Pagnotti2011">{{Cite journal|date=2011|title=Solvent Assisted Inlet Ionization: an Ultrasensitive New Liquid Introduction Ionization Method for Mass Spectrometry|journal=Anal. Chem.|volume=83|issue=11|pages=3981–3985|doi=10.1021/ac200556z|pmid=21528896}}</ref>。フューズドシリカチューブに接続されたゼロデッドボリュームフィッティングを介してホットインレットに入る溶液に電圧を印加すると、ESIのような質量スペクトルが生成されるが、感度は高くなる<ref name="Pagnotti2012">{{Cite journal|date=2012|title=Increasing the Sensitivity of Liquid Introduction Mass Spectrometry by Combining Electrospray Ionization and Solvent Assisted Inlet Ionization|journal=Anal. Chem.|volume=84|issue=15|pages=6828–6832|doi=10.1021/ac3014115|pmid=22742705}}</ref>。質量分析計への入口チューブがイオン源になる。

=== マトリックス支援イオン化 ===
マトリックス支援イオン化（MAI）は、サンプル調製におけるMALDIに似ているが、マトリックス化合物に含まれる分析物分子を気相イオンに変換するためにレーザーは必要ない。MAIでは、分析物イオンの電荷状態はエレクトロスプレーイオン化に似ているが、溶媒ではなく固体マトリックスから取得される。電圧やレーザーは必要ありませんが、レーザーを使用するとイメージングの空間分解能を取得できる。マトリックス分析物のサンプルは、質量分析計の真空中でイオン化され、大気圧注入口から真空に挿入でる。2,5-ジヒドロキシ安息香酸などの揮発性の低いマトリックスでは、MAIで検体イオンを生成するためにホットインレットチューブが必要であるが、3-ニトロベンゾニトリルなどの揮発性の高いマトリックスでは、熱、電圧、レーザーは不要である。単純にmatrix：analyteサンプルを大気圧イオン化質量分析計の注入口に導入すると、豊富なイオンが生成される。少なくともウシ血清アルブミン[66 kDa]と同じ大きさの化合物は、この方法でイオン化できる<ref name="Trimpin2013">{{Cite journal|title=New Ionization Processes and Applications for Use in Mass Spectrometry|journal=Rev. Biochem. Mol. Biol. 2013|volume=5|pages=409–429}}</ref>。このシンプルで低コストで使いやすいイオン化法では、質量分析計への注入口をイオン源と見なすことができる。

=== 大気圧化学イオン化 ===
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<ref name="pmid17405144">{{Cite journal|date=2007|title=Analytical strategies for identifying drug metabolites|journal=Mass Spectrometry Reviews|volume=26|issue=3|pages=340–69|bibcode=2007MSRv...26..340P|doi=10.1002/mas.20128|pmid=17405144}}</ref>。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[[放電#コロナ放電（局部破壊放電）|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<ref name="pmid16723751">{{Cite journal|date=2006|title=Derivatization in mass spectrometry--8. Soft ionization mass spectrometry of small molecules|journal=European Journal of Mass Spectrometry|volume=12|issue=2|pages=79–115|doi=10.1255/ejms.798|pmid=16723751}}</ref>。大気圧イオン化（API）は、APCIと同義ではない<ref>{{Cite book|date=2009|doi=10.1351/goldbook.A00492|chapter=Atmospheric pressure ionization in mass spectrometry|title=IUPAC Compendium of Chemical Terminology|isbn=978-0-9678550-9-7}}</ref>。

=== サーモスプレーイオン化 ===
サーモスプレーイオン化は、質量分析における大気圧イオン化の一種である。イオンを液相から気相に移動して分析する。[[液体クロマトグラフィー/質量分析|液体クロマトグラフィー質量分析]]で特に有用である<ref>{{Cite journal|last=Blakley|first=C. R.|last2=Carmody|first2=J. J.|last3=Vestal|first3=M. L.|date=1980|title=Liquid Chromatograph-Mass Spectrometer for Analysis of Nonvolatile Samples|url=|journal=Analytical Chemistry|volume=1980|issue=52|pages=1636–1641|doi=10.1021/ac50061a025}}</ref>。
[[ファイル:NanoESIFT.jpg|サムネイル|332x332ピクセル| エレクトロスプレーイオン源]]

=== エレクトロスプレーイオン化 ===
[[エレクトロスプレーイオン化]]では、[[液体]]は非常に小さく、帯電した、通常は[[金属]]の[[毛細血管|毛細管]]を通過する<ref>{{Cite journal|last=Fenn, J. B.|last2=Mann, M.|last3=Meng, C. K.|last4=Wong, S. F.|last5=Whitehouse, C. M.|date=1990|title=Electrospray Ionization-Principles and Practice|journal=[[Mass Spectrometry Reviews]]|volume=9|issue=1|pages=37–70|bibcode=1990MSRv....9...37F|doi=10.1002/mas.1280090103}}</ref>。この液体には、分析対象物質である分析対象物質が大量の[[溶媒]]に溶解しており、通常は分析対象物質よりもはるかに揮発性が高くなっている。揮発性の[[酸]]、[[塩基]]、または[[緩衝液|緩衝]]液もこの溶液にしばしば添加されり。検体は、アニオンまたはカチオンの形で溶液中にイオンとして存在する。[[電荷]]が反発するので、液体は毛細管から押し出され、[[粒子状物質|エアロゾル]]を形成する。エアロゾルは、[[マイクロ|直径]]約[[マイクロ|&#x3BC;]]小さな液滴の霧です。エアロゾルは、テイラーコーンとこのコーンの先端からの噴流の形成を含むプロセスによって少なくとも部分的に生成される。[[窒素]]などの帯電していないキャリアガスを使用して、液体を噴霧し、液滴中の中性溶媒を[[蒸発]]させる。溶媒が蒸発すると、分析物分子は互いに強制的に接近し、互いに反発し、液滴を破壊する。このプロセスは、荷電分子間の反発[[クーロンの法則|クーロン力]]によって駆動されるため、クーロン分裂と呼ばれる。分析物に溶媒がなくなり、裸のイオンになるまで、このプロセスが繰り返される。観測されるイオンは、[[陽子|プロトン]]（水素イオン）の追加によって作成され、<chem>[{M}+H]+</chem>  <chem>[{M}+H]+</chem>、または[[ナトリウム]]イオンなどの別のカチオンのもの、<chem>[M + Na]+</chem>  <chem>[M + Na]+</chem> またはプロトンの除去 <chem>[M - H]^-</chem>  <chem>[M - H]^-</chem>などの多価イオン <chem>[{M}+2H]^2+</chem>  <chem>[{M}+2H]^2+</chem> 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（<chem>[M + 25H]^{25+}</chem>など）が観察される。

==== プローブエレクトロスプレーイオン化 ====
プローブエレクトロスプレーイオン化 （PESI）は、エレクトロスプレーの修正版であり、サンプル溶液の移動用のキャピラリーが、定期的に動作する鋭い先端の固体針に置き換えられる<ref>{{Cite journal|last=Hiraoka K.|last2=Nishidate K.|last3=Mori K.|last4=Asakawa D.|last5=Suzuki S.|date=2007|title=Development of probe electrospray using a solid needle|journal=[[Rapid Communications in Mass Spectrometry]]|volume=21|issue=18|pages=3139–3144|bibcode=2007RCMS...21.3139H|doi=10.1002/rcm.3201|pmid=17708527}}</ref>。

=== 非接触大気圧イオン化 ===
非接触大気圧イオン化は、質量分析による液体および固体サンプルの分析に使用される技術である<ref name="HsiehChang2011">{{Cite journal|last=Hsieh|first=Cheng-Huan|last2=Chang|first2=Chia-Hsien|last3=Urban|first3=Pawel L.|last4=Chen|first4=Yu-Chie|date=2011|title=Capillary Action-Supported Contactless Atmospheric Pressure Ionization for the Combined Sampling and Mass Spectrometric Analysis of Biomolecules|journal=Analytical Chemistry|volume=83|issue=8|pages=2866–2869|doi=10.1021/ac200479s|issn=0003-2700|pmid=21446703}}</ref>。非接触APIは、追加の[[電力]] （ソースエミッタへの電圧印加）、ガス供給や、[[シリンジポンプ]]を必要としない。従って、この方法は、[[気圧|大気圧]]での質量分析によって[[化合物]]を分析するための簡単な手段である。

=== ソニックスプレーイオン化 ===
'''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<ref name="pmid87794142">{{Cite journal|date=1995|title=Sonic spray mass spectrometry|journal=Anal. Chem.|volume=67|issue=17|pages=2878–82|doi=10.1021/ac00113a023|pmid=8779414}}</ref>。[[空圧|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<ref>{{Cite journal|last=Chen|first=Tsung-Yi|last2=Lin|first2=Jia-Yi|last3=Chen|first3=Jen-Yi|last4=Chen|first4=Yu-Chie|date=2011-11-22|title=Ultrasonication-assisted spray ionization mass spectrometry for the analysis of biomolecules in solution|journal=Journal of the American Society for Mass Spectrometry|volume=21|issue=9|pages=1547–1553|language=en|doi=10.1016/j.jasms.2010.04.021|issn=1044-0305|pmid=20547459}}</ref>。

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<ref name="pmid119088002">{{Cite journal|date=2002|title=Comparison of SSI with APCI as an interface of HPLC-mass spectrometry for analysis of a drug and its metabolites|journal=J. Am. Soc. Mass Spectrom.|volume=13|issue=3|pages=204–208|doi=10.1016/S1044-0305(01)00359-2|pmid=11908800}}</ref><ref name="pmid121416842">{{Cite journal|date=2002|title=Sonic spray ionization technology: performance study and application to a LC/MS analysis on a monolithic silica column for heroin impurity profiling|journal=Anal. Chem.|volume=74|issue=13|pages=3206–3212|doi=10.1021/ac0112824|pmid=12141684}}</ref>。オリゴヌクレオチドはこの方法で研究されている<ref name="pmid119905922">{{Cite journal|date=2001|title=Matrix effect on the analysis of oligonucleotides by using a mass spectrometer with a sonic spray ionization source|journal=Anal Sci|volume=17|issue=10|pages=1179–1182|doi=10.2116/analsci.17.1179|pmid=11990592}}</ref><ref name="pmid119995092">{{Cite journal|date=2002|title=Multi-charged oligonucleotide ion formation in sonic spray ionization|journal=Anal Sci|volume=18|issue=4|pages=385–390|doi=10.2116/analsci.18.385|pmid=11999509}}</ref>。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<ref name="pmid169415472">{{Cite journal|date=2006|title=Desorption sonic spray ionization for (high) voltage-free ambient mass spectrometry|journal=Rapid Commun. Mass Spectrom.|volume=20|issue=19|pages=2901–2905|bibcode=2006RCMS...20.2901H|doi=10.1002/rcm.2680|pmid=16941547}}</ref>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<ref name="pmid183310042">{{Cite journal|date=2008|title=Easy Ambient Sonic-Spray Ionization Mass Spectrometry Combined with Thin-Layer Chromatography|journal=Anal. Chem.|volume=80|issue=8|pages=2744–2750|doi=10.1021/ac702216q|pmid=18331004}}</ref>。

=== 超音波支援スプレーイオン化 ===
超音波支援スプレーイオン化（UASI）は、[[超音波]]によってイオン化する<ref>{{Cite journal|last=Chen|first=Tsung-Yi|last2=Lin, Jia-Yi|last3=Chen, Jen-Yi|last4=Chen, Yu-Chie|year=2010|title=Ultrasonication-assisted spray ionization mass spectrometry for the analysis of biomolecules in solution|journal=Journal of the American Society for Mass Spectrometry|volume=21|issue=9|pages=1547–1553|doi=10.1016/j.jasms.2010.04.021|pmid=20547459}}</ref><ref>{{Cite journal|last=Chen|first=Tsung-Yi|last2=Chao, Chin-Sheng|last3=Mong, Kwok-Kong Tony|last4=Chen, Yu-Chie|date=4 November 2010|title=Ultrasonication-assisted spray ionization mass spectrometry for on-line monitoring of organic reactions|url=https://zenodo.org/record/999715|journal=Chemical Communications|volume=46|issue=44|pages=8347–9|accessdate=4 November 2011|doi=10.1039/C0CC02629H|pmid=20957254}}</ref>。

== 熱イオン化 ==
熱イオン化 （表面イオン化または接触イオン化とも呼ばれる）には、蒸発した中性原子を高温の表面に噴霧し、そこから原子がイオンの形で再蒸発することが含まれる。正イオンを生成するには、原子種の[[イオン化エネルギー]]が低く、表面の[[仕事関数]]が高い必要がある。この手法は、イオン化エネルギーが低く、蒸発しやすい[[第1族元素|アルカリ]]原子（Li、Na、K、Rb、Cs）に最適である<ref name="Alton19882">{{Cite journal|last=Alton|first=G. D.|date=1988|title=Characterization of a cesium surface ionization source with a porous tungsten ionizer. I|url=https://zenodo.org/record/1231832|journal=Review of Scientific Instruments|volume=59|issue=7|page=1039|bibcode=1988RScI...59.1039A|doi=10.1063/1.1139776|issn=0034-6748}}</ref>。

マイナスイオンを生成するには、原子種の[[電子親和力]]が高く、表面の仕事関数が低い必要がある。この2番目のアプローチは、[[第17族元素|ハロゲン]]原子Cl、Br、I、Atに最も適している<ref>[http://www.ornl.gov/~webworks/cpr/v823/pres/110496.pdf "A Negative-Surface Ionization for Generation of Halogen Radioactive Ion Beams"]</ref>。

== 周囲イオン化 ==
[[ファイル:DART_ion_source_capsule.jpg|サムネイル|450x450ピクセル| リアルタイムの周囲イオン化イオン源での直接分析]]
周囲イオン化では、イオンは質量分析計の外部で形成され、サンプルの調製や分離は行われない<ref name="Cooks20062">{{Cite journal|last=Cooks|first=R. Graham|last2=Ouyang|first2=Zheng|last3=Takats|first3=Zoltan|last4=Wiseman|first4=Justin M.|date=2006|title=Ambient Mass Spectrometry|journal=Science|volume=311|issue=5767|pages=1566–70|bibcode=2006Sci...311.1566C|doi=10.1126/science.1119426|pmid=16543450}}</ref><ref name="MongeHarris20132">{{Cite journal|last=Monge|first=María Eugenia|last2=Harris|first2=Glenn A.|last3=Dwivedi|first3=Prabha|last4=Fernández|first4=Facundo M.|date=2013|title=Mass Spectrometry: Recent Advances in Direct Open Air Surface Sampling/Ionization|journal=Chemical Reviews|volume=113|issue=4|pages=2269–2308|doi=10.1021/cr300309q|issn=0009-2665|pmid=23301684}}</ref><ref name="HuangYuan20102">{{Cite journal|last=Huang|first=Min-Zong|last2=Yuan|first2=Cheng-Hui|last3=Cheng|first3=Sy-Chyi|last4=Cho|first4=Yi-Tzu|last5=Shiea|first5=Jentaie|date=2010|title=Ambient Ionization Mass Spectrometry|journal=Annual Review of Analytical Chemistry|volume=3|issue=1|pages=43–65|bibcode=2010ARAC....3...43H|doi=10.1146/annurev.anchem.111808.073702|issn=1936-1327|pmid=20636033}}</ref>。 イオンは、帯電したエレクトロスプレー液滴への抽出、化学イオン化による熱脱着およびイオン[[化学イオン化|化]]、または質量分析計に入る前のレーザー脱着またはアブレーションおよびポストイオン化によって形成できる。

固液抽出ベースの周囲イオン化は、帯電スプレーを使用してサンプル表面に液膜を作成する<ref name="MongeHarris20132" /><ref name="Badu-TawiahEberlin20132">{{Cite journal|last=Badu-Tawiah|first=Abraham K.|last2=Eberlin|first2=Livia S.|last3=Ouyang|first3=Zheng|last4=Cooks|first4=R. Graham|date=2013|title=Chemical Aspects of the Extractive Methods of Ambient Ionization Mass Spectrometry|journal=Annual Review of Physical Chemistry|volume=64|issue=1|pages=481–505|bibcode=2013ARPC...64..481B|doi=10.1146/annurev-physchem-040412-110026|issn=0066-426X|pmid=23331308}}</ref>。表面の分子は溶媒に抽出される。表面に衝突する一次液滴の作用により、質量分析計のイオン源である二次液滴が生成される。脱着エレクトロスプレーイオン化（DESI）は、エレクトロスプレーソースを使用して、数ミリから数センチ離れた固体サンプルに向けられる荷電液滴を作成する。帯電した液滴は、表面との相互作用を介してサンプルを拾い上げ、質量分析計にサンプリングできる高帯電イオンを形成する<ref name="pmid162376632">{{Cite journal|date=2005|title=Ambient mass spectrometry using desorption electrospray ionization (DESI): instrumentation, mechanisms and applications in forensics, chemistry, and biology|journal=Journal of Mass Spectrometry|volume=40|issue=10|pages=1261–75|bibcode=2005JMSp...40.1261T|doi=10.1002/jms.922|pmid=16237663}}</ref>。

プラズマベースの周囲イオン化は、準安定原子と分子および反応性イオンを生成する流動ガスの[[放電]]に基づいている。サンプルからの揮発性種の脱着を支援するために、熱がよく使用される。イオンは、気相での化学イオン化によって形成される。リアルタイムソースでの直接分析は、長寿命の電子的または振動的に励起された中性原子または分子（または「[[準安定状態|メタスタブル]]」）を含む乾燥ガスストリーム（通常はヘリウムまたは窒素）にサンプルをさらすことで動作する。[[励起状態]]は通常、ガスが流れるチャンバー内で[[グロー放電]]を作成することにより、DARTソースで形成される。大気固体分析プローブ[ASAP]と呼ばれる同様の方法では、ESIまたはAPCIプローブからの加熱ガスを使用して、ESI / APCIソースに挿入された融点チューブに置かれたサンプルを蒸発させる<ref name="McEwen20052">{{Cite journal|date=2005|title=Analysis of Solids, Liquids, and Biological Tissues Using Solids Probe Introduction at Atmospheric Pressure on Commercial LC/MS Instruments|journal=Anal. Chem.|volume=77|issue=23|pages=7826–7831|doi=10.1021/ac051470k|pmid=16316194}}</ref>。イオン化はAPCIによるものである。

レーザーベースの周囲イオン化は、パルスレーザーを使用してサンプルから材料を脱着またはアブレーションし、材料のプルームがエレクトロスプレーまたはプラズマと相互作用してイオンを生成する2段階のプロセスである。エレクトロスプレー支援[[レーザー]]脱離/イオン化（ELDI）は337をナノメートル使用する。UVレーザー<ref name="pmid162996992">{{Cite journal|date=2005|title=Electrospray-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry for direct ambient analysis of solids|journal=Rapid Commun. Mass Spectrom.|volume=19|issue=24|pages=3701–4|bibcode=2005RCMS...19.3701S|doi=10.1002/rcm.2243|pmid=16299699}}</ref>または材料をエレクトロスプレーソースに脱着するための3[[マイクロメートル]]赤外線レーザー<ref name="Peng20102">{{Cite journal|last=Peng|first=Ivory X.|last2=Ogorzalek Loo|first2=Rachel R.|last3=Margalith|first3=Eli|last4=Little|first4=Mark W.|last5=Loo|first5=Joseph A.|date=2010|title=Electrospray-assisted laser desorption ionization mass spectrometry (ELDI-MS) with an infrared laser for characterizing peptides and proteins|journal=The Analyst|volume=135|issue=4|pages=767–72|bibcode=2010Ana...135..767P|doi=10.1039/b923303b|issn=0003-2654|pmid=20349541|pmc=3006438}}</ref>を使用する。ママトリックス支援レーザー脱離エレクトロスプレーイオン（MALDESI）<ref>{{Cite journal|last=Sampson|first=JS|last2=Hawkridge|first2=AM|last3=Muddiman|first3=DC|year=2006|title=Generation and detection of multiply charged peptides and proteins by matrix-assisted laser desorption electrospray ionization (MALDESI) Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry|url=|journal=J. Am. Soc. Mass Spectrom.|volume=17|issue=12|pages=1712–6|doi=10.1016/j.jasms.2006.08.003|pmid=16952462}}</ref>は、多価イオンを生成するための大気圧イオン化源である。紫外線または赤外線レーザーは、対象の検体と、エレクトロスプレーされた溶媒液滴との相互作用により多価イオンを生成するイオン化された中性検体分子を脱着するマトリックスを含む固体または液体サンプルに向けられる。レーザーアブレーションエレクトロスプレーイオン化（LAESI）は、中赤外（中間IR）レーザーからのレーザーアブレーションと二次[[エレクトロスプレーイオン化]] （ESI）プロセスを組み合わせた質量分析用の周囲イオン化法である。

== 用途 ==

=== 質量分析 ===
[[質量分析法|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。

=== 粒子加速器 ===
[[ファイル:CARIBU_at_ATLAS.jpg|サムネイル|200x200ピクセル| Argonneタンデム線形加速器システム （ATLAS）の表面イオン化源]]
[[ファイル:Ion_source_at_used_in_the_Cockcroft-Walton_accelerators_at_Fermilab.jpg|サムネイル|200x200ピクセル| [[フェルミ国立加速器研究所|Fermilab]]の[[コッククロフト・ウォルトン回路|Cockcroft-Walton]]前加速器で使用されるイオン源<ref>{{Cite book|title=35 years of H- ions at Fermilab|publisher=Fermilab|pages=12|url=http://www-ad.fnal.gov/proton/PIP/Communicate/Calendar/Repository/2014/35%20years%20of%20H-%20ions%20at%20Fermilab.pdf|accessdate=12 August 2015}}</ref>]]
[[加速器|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]]、[[水素化合物|H <sup>-</sup>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 <sup>-</sup>イオンはマグネトロン又は[[ペニングイオン化|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 (単位)|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 <sup>-</sup>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。

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。

[[ファイル:Ion_implanter_schematic.png|サムネイル|200x200ピクセル| 質量分離器を備えたイオンビーム蒸着システム]]
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 (化学)|イオン]]は陽極[[電場|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<ref>{{Cite journal|last=Cooks|first=R. G|last2=Ouyang|first2=Z|last3=Takats|first3=Z|last4=Wiseman|first4=J. M|year=2006|title=Ion Beam Sources|url=http://www.advanced-energy.com/en/upload/File/Sources/SL-ION-230-02.pdf|journal=Science|volume=311|issue=5767|pages=1566–70|accessdate=2006-12-14|bibcode=2006Sci...311.1566C|doi=10.1126/science.1119426|pmid=16543450}}</ref>。

=== 表面改質 ===
* 大面積堆積のための表面洗浄と前処理
* [[薄膜]]堆積
* 厚い[[ダイヤモンドライクカーボン|ダイヤモンド状炭素]] （DLC）膜の堆積
* [[接着|接着性]]および/または[[生体適合性]]を改善するための[[重合体|ポリマー]]の粗面化<ref>{{Cite web|url=http://www.advanced-energy.com/en/Ion.html|title=Ion Beam Source Technology|publisher=Advanced Energy|accessdate=2006-12-14|archiveurl=https://web.archive.org/web/20061018145638/http://www.advanced-energy.com/en/Ion.html|archivedate=October 18, 2006}}</ref>





== 脚注 ==
{{Reflist|2}}{{Normdaten}}

== 関連項目 ==
* [[イオン (化学)|イオン]]
* [[質量分析法]]
* [[加速器]]
* [[イオン注入]]
* [[イオンエンジン]]

{{質量分析法}}

{{DEFAULTSORT:いおんけん}}
[[Category:イオン]]
[[Category:電磁気学]]
[[Category:質量分析]]
[[Category:加速器]]
[[Category:未査読の翻訳があるページ]]