이온원

질량분석계 EI/CI 이온원

이온원은 원자 및 분자 ^[1]이온을 생성하는 장치이다.이온원은 질량분석계, 광학 발광 분광계, 입자 가속기, 이온 주입기 및 이온 엔진용 이온을 형성하기 위해 사용됩니다.

전자 이온화

전자 이온화 소스 개략도

전자 이온화는 질량 분석, 특히 유기 분자에 널리 사용됩니다.전자 이온화를 생성하는 기상 반응은

{M{}+e^{-}->M^{+\bullet}{}+2e^{-}}}

여기서 M은 이온화되는 원자 또는 분자를 $,$ e - {\ $displaystyle {e^-}}$ 는 ${\ce {e^-}}$ 전자, ${\ce {M^{+\bullet }}}$ + ${\ce {M^{+\bullet }}}$ δ(\ $displaystyle {M^{+\bullet}})$ 는 ${\ce {M^{+\bullet }}}$ 이온화되는 이온입니다.

전자는 음극과 양극 사이의 아크 방전에 의해 생성될 수 있다.

전자빔이온원(EBIS)은 원자물리학에서 강력한 전자빔으로 ^[2]^[3]원자를 충격함으로써 고전하 이온을 생성하기 위해 사용된다.작동 원리는 전자 빔 이온 트랩에 의해 공유됩니다.

전자 포획 이온화

ECI(Electron capture ionization)는 기상 원자 또는 분자를 전자 부착에 의해 이온화하여^−• A 형태의 이온을 생성한다.반응이...

({displaystyle {A + e^->[M] A^-})

여기서 화살표 위의 M은 에너지와 운동량을 보존하기 위해 세 번째 신체(반응의 분자율은 3이다)가 필요하다는 것을 나타낸다.

전자 포획은 화학 이온화와 ^[4]함께 사용할 수 있습니다.

전자 포획 검출기는 일부 가스 ^[5]크로마토그래피 시스템에서 사용된다.

화학 이온화

화학 이온화(CI)는 전자 ^[6]제거가 아닌 이온/분자 반응을 수반하기 때문에 전자 이온화보다 낮은 에너지 과정입니다.에너지가 낮을수록 단편화도 적어지고 일반적으로 스펙트럼이 단순해집니다.전형적인 CI 스펙트럼은 쉽게 식별할 수 있는 분자 ^[7]이온을 가지고 있다.

CI 실험에서는 분석물질과 이온원 중 시약가스의 이온이 충돌하여 이온을 생성한다.일반적인 시약 가스로는 메탄, 암모니아, 이소부탄 등이 있습니다.이온원 내부에는 분석물에 비해 시약 가스가 대량으로 존재한다.소스에 들어가는 전자는 시약 가스를 우선적으로 이온화합니다.다른 시약 가스 분자와 충돌하면 이온화 플라즈마가 생성됩니다.이 플라즈마와의 반응에 의해 분석물질의 정이온과 음이온이 형성된다.예를 들어, 양성자화는 다음과 같이 일어난다.

{\ce {CH4 + e^- -> CH4+ + 2e^-}}

4

{\ce {CH4 + e^- -> CH4+ + 2e^-}}

+

{\ce {CH4 + e^- -> CH4+ + 2e^-}}

-

{\ce {CH4 + e^- -> CH4+ + 2e^-}}

{\ce {CH4 + e^- -> CH4+ + 2e^-}}

4

{\ce {CH4 + e^- -> CH4+ + 2e^-}}

+ +

{\ce {CH4 + e^- -> CH4+ + 2e^-}}

- {

displaystyle {CH4

+

e^

- - >

CH4

+

2e^

-} （

{\ce {CH4 + e^- -> CH4+ + 2e^-}}

1차 이온 형성)

CH

4 +

{\ce {CH4 + CH4+ -> CH5+ + CH3}}

4 +

{\ce {CH4 + CH4+ -> CH5+ + CH3}}

{\ce {CH4 + CH4+ -> CH5+ + CH3}}

5

{\ce {CH4 + CH4+ -> CH5+ + CH3}}

+ +

{\ce {CH4 + CH4+ -> CH5+ + CH3}}

3 ({

displaystyle {CH4

+

CH4

+ ->

CH5

+

CH3}

)

{\ce {CH4 + CH4+ -> CH5+ + CH3}}

(리액션 이온 형성),

{\ce {M + CH5+ -> CH4 + [M + H]+}}

+

{\ce {M + CH5+ -> CH4 + [M + H]+}}

5 +

{\ce {M + CH5+ -> CH4 + [M + H]+}}

{\ce {M + CH5+ -> CH4 + [M + H]+}}

4

{\ce {M + CH5+ -> CH4 + [M + H]+}}

+ [

{\ce {M + CH5+ -> CH4 + [M + H]+}}

+

{\ce {M + CH5+ -> CH4 + [M + H]+}}

+ {

displaystyle {ce {M

+

CH5

+ -

> CH4 +

[

M + H

]

+}}

{\ce {M + CH5+ -> CH4 + [M + H]+}}

(제품 이온 생성, 양성자화 등)

전하 교환 이온화

전하 교환 이온화(전하 이동 이온화라고도 함)는 이온과 원자 또는 분자 사이의 기체 상 반응으로 이온의 전하가 중성 ^[8]종으로 전달됩니다.

({displaystyle {A++B -> A+B+})

화학 이온화

화학 이온화는 기상 원자 또는 분자와 원자 또는 분자가 들뜬 ^[9]^[10]상태에서 반응하여 이온을 형성하는 것이다.화학 이온화는 다음과 같이 나타낼 수 있다.

{G^{\ast}{}+M->G{}+M^{+\bullet}{}+e^{-}}}

여기서 G는 들뜬 상태 종(위첨자 별표로 표시), M은 래디칼 양이온(위첨자 "플러스 도트"로 표시)을 형성하기 위한 전자의 손실로 이온화된 종이다.

연상 이온화

연상 이온화는 두 원자 또는 분자가 상호작용하여 단일 생성 ^[11]^[12]^[13]이온을 형성하는 기상 반응입니다.상호작용하는 종 중 하나 또는 둘 다 과도한 내부 에너지를 가질 수 있습니다.

예를들면,

(\displaystyle {A^{\ast}{}+B->AB^{+\bullet}{}+e^{-}}}})

여기서 과도한 내부 에너지를 가진 A종(별표로 표시)은 B와 상호작용하여 이온⁺ AB를 형성한다.

페닝 이온화

페닝 이온화는 중성 원자 또는 ^[14]^[15]분자 간의 반응을 수반하는 화학 이온화의 한 형태이다.이 과정은 1927년에 ^[16]처음 보고한 네덜란드의 물리학자 Frans Michel Penning의 이름을 따서 명명되었다.페닝 이온화는 기상 들뜸 상태의 원자 또는 분자^* G와 표적 분자 M 사이의 반응을 수반하여 래디칼 분자 양이온^+. M, 전자⁻ e 및 중성 가스 분자 ^[17]G를 형성한다.

{G^{\ast}{}+M->G{}+M^{+\bullet}{}+e^{-}}}

펜닝 이온화는 대상 분자가 들뜬 상태의 원자 또는 분자의 내부 에너지보다 낮은 이온화 전위를 가질 때 발생합니다.

연관성 페닝 이온화는 다음을 통해 진행할 수 있습니다.

{G^{\ast}{}+M->MG^{+\bullet}{}+e^{-}}}

표면 페닝 이온화(오거 디 들뜸이라고도 함)는 들뜬 상태의 가스와 벌크 표면 S의 상호작용을 의미하며, 그 결과 다음과 같이 전자가 방출됩니다.

{\ce {G^{\ast }{}+S->G{}+S{}+e^{-}}}

+ S

{\ce {G^{\ast }{}+S->G{}+S{}+e^{-}}}

G +

{\ce {G^{\ast }{}+S->G{}+S{}+e^{-}}}

+

{\ce {G^{\ast }{}+S->G{}+S{}+e^{-}}}

- {

displaystyle

{

G^

{ \

ast

} { } + S - >

G

{ } + S { } +

e^

{ - }

{\ce {G^{\ast }{}+S->G{}+S{}+e^{-}}}

} } 。

이온 부착

이온 부착 이온화는 반응성 충돌 시 분석물 분자에 양이온이 부착되는 화학적 이온화와 유사합니다.

({displaystyle {M + X+ + A -> MX+ + A})

여기서 M은 분석물 분자, X는⁺ 양이온, A는 비반응 충돌 ^[18]파트너입니다.

방사성 이온원에서는 ^{[citation needed]}기체 이온화에 작은 방사성 물질, 예를 들어 Ni 또는 Am을 이용한다.이것은 이온화 연기 검출기 및 이온 이동도 분광기에 사용된다.

가스 방전 이온원

NASA의 NEXT(이온 추진기) 우주선 추진 시스템

이러한 이온원은 이온을 생성하기 위해 플라즈마 소스 또는 방전을 사용합니다.

유도 결합 플라즈마

이온은 유도 결합 플라즈마에서 생성될 수 있습니다. 플라즈마 소스는 전자기 유도에 의해 생성되는 전류, 즉 시간 변동 자기장에 ^[19]의해 에너지가 공급되는 플라즈마 소스입니다.

마이크로파 유도 플라즈마

마이크로파 유도 플라즈마 이온원은 미량 원소 질량 ^[20]^[21]분석용 이온을 생성하기 위해 무전극 가스 방전을 들뜨게 할 수 있다.마이크로파 플라즈마는 플라즈마의 일종으로 GHz 범위의 고주파 전자파를 방출한다.무전극 가스 방전을 촉진할 수 있습니다.표면파 유지 모드로 적용하면 특히 플라즈마 밀도가 높은 대면적 플라즈마 생성에 적합합니다.표면파 모드와 공진기 모드 둘 다일 경우 높은 수준의 공간 국재성을 나타낼 수 있습니다.이를 통해 플라즈마 발생 위치와 표면 처리 위치를 공간적으로 분리할 수 있습니다.이러한 분리는 (적절한 가스 흐름 방식과 함께) 처리된 기판에서 방출된 입자가 기체 상의 플라즈마 화학에 미치는 부정적인 영향을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.

ECR 이온 소스

ECR 이온 소스는 전자 사이클로트론 공명을 사용하여 혈장을 이온화합니다.전자파는 전자 사이클로트론 공명에 대응하는 주파수로 볼륨 내에 주입되며, 볼륨 내 영역에 인가되는 자기장에 의해 정의된다.볼륨에 저압 가스가 포함되어 있습니다.

글로 방전

전기 글로우 방전에서는 이온을 생성할 수 있습니다.글로우 방전은 전류가 저압 가스를 통과하여 형성되는 플라즈마입니다.가스를 포함하는 진공 챔버에 있는 두 개의 금속 전극 사이에 전압을 인가하여 생성됩니다.전압이 타격 전압이라고 불리는 특정 값을 초과하면 가스가 플라즈마를 형성합니다.

듀오플라즈마트론은 가스를 ^[1]^[22]이온화하는 데 사용되는 플라즈마를 생성하는 음극(열음극 또는 냉음극)으로 구성된 글로우 방전 이온원의 한 종류입니다.듀오플라즈마트론은 양이나 음이온을 ^[23]발생시킬 수 있다.듀오플라즈마트론은 이차 이온 질량 분석, 이온 빔 식각 및 고에너지 ^[26]물리학에 사용됩니다.^[24]^[25]

흐르는 여광

흐르는 여광에서 이온은 불활성 가스, 전형적으로 헬륨 또는 ^[27]^[28]^[29]아르곤의 흐름에서 형성됩니다.시약은 이온 생성물을 생성하고 반응 속도를 연구하기 위해 하류에 첨가됩니다.유기화합물의 ^[31]미량가스 분석에는 플로우 잔광질량분석법을 사용한다.

스파크 이온화

전기 스파크 이온화는 고체 시료에서 기상 이온을 생성하기 위해 사용됩니다.질량 분석계와 통합된 경우 전체 계측기를 스파크 이온화 질량 분석계 또는 스파크 소스 질량 분석계(SSMS)^[32]라고 합니다.

닫힌 드리프트 이온원은 기체를 이온화하기 위한 전자를 제한하기 위해 고리형 캐비티 내의 방사형 자기장을 이용한다.이온 주입 및 공간 추진(홀 효과 스러스터)에 사용됩니다.

광이온화

광이온화는 광자와 원자 또는 ^[33]분자의 상호작용으로 이온이 형성되는 이온화 과정이다.

다광자 이온화

MPI(Multi-photon Ionization)에서는 이온화 임계값 미만의 에너지의 여러 광자가 실제로 원자를 이온화하기 위해 에너지를 결합할 수 있습니다.

REMPI(Resonance-enhanced Multiphoton Ionization)는 MPI의 한 형태로, 하나 이상의 광자가 이온화되는 원자 또는 분자에서 공명하는 결합 결합 천이에 액세스합니다.

대기압 광이온화

대기압 광이온화(APPI)는 광자원(보통 진공 UV(Vacuum UV) 램프)을 사용하여 단일 광자 이온화 프로세스로 분석물을 이온화합니다.다른 대기압 이온원과 마찬가지로 용매 분무는 비교적 높은 온도(섭씨 400도 이상)로 가열되고 용해를 위해 질소의 높은 유속도로 분무됩니다.생성된 에어로졸은 자외선에 노출되어 이온을 생성합니다.대기압 레이저 이온화는 UV 레이저 광원을 사용하여 MPI를 통해 분석 물질을 이온화합니다.

탈착 이온화

필드 탈착

현장 탈착 도식

전계탈리란 면도날과 같은 날카로운 표면을 가진 이미터 또는 보다 일반적으로 작은 "수염"이 ^[34]형성된 필라멘트에 고전위 전계가 적용되는 이온원을 말합니다.그 결과 분석물질의 기체 분자가 이온화될 수 있는 매우 높은 전장이 발생합니다.FI에 의해 생성된 질량 스펙트럼은 조각화가 거의 또는 전혀 없다.이것들은 분자 래디칼 ${\ce {M^{+.}}}$ M + ${\($ 에 의해 지배됩니다. $}}}}}$ 및 ${\ce {M^{+.}}}$ 그보다 적은 빈도로 양성자화된 ${\ce {[{M}+H]+}}$ [ $M$ + ${\ce {[{M}+H]+}}$ H $]$ + ${{displaystyle {[M}$ + H $]$ ${\ce {[{M}+H]+}}$

입자 충격

고속 원자 폭격

원자에 의한 입자 충격은 고속 원자 충격(FAB)이라고 불리며 원자 또는 분자 이온에 의한 충격은 이차 이온 질량 분석(SIMS)^[35]이라고 불립니다.핵분열 단편 이온화는 예를 들어 캘리포니아 동위원소 Cf와 같은 적절한 핵종의 핵분열 결과로 형성된 이온 또는 중성 원자를 사용한다.

FAB에서 분석 물질은 매트릭스라고 불리는 비휘발성 화학 보호 환경과 혼합되어 진공 상태에서 높은 에너지(4000~10,000전자 볼트)의 원자 ^[36]빔으로 폭격됩니다.원자는 일반적으로 아르곤이나 제논과 같은 불활성 기체에서 나온다.일반적인 매트릭스는 글리세롤, 티오글리세롤, 3-니트로벤질알코올(3-NBA), 18-크라운-6 에테르, 2-니트로페닐옥틸 에테르, 술폴란, 디에탄올아민 및 트리에탄올아민을 포함한다.이 기술은 이차 이온 질량 분석 및 플라즈마 탈착 질량 분석과 유사합니다.

이차 이온화

2차 이온 질량 분석법(SIMS)은 시료 표면에 집속된 1차 이온 빔을 스패터링하여 분출된 2차 이온을 수집하여 분석함으로써 고체 표면 및 박막의 조성을 분석하는데 사용된다.이러한 이차 이온의 질량/전하 비율은 질량 분석계를 사용하여 측정되며, 표면의 원소, 동위원소 또는 분자 구성을 1~2nm 깊이로 결정합니다.

액체금속이온원(LMIS)에서는 금속(일반적으로 갈륨)을 액체상태로 가열하여 모세관 또는 바늘 끝에 설치한다.그런 다음 강한 전기장의 적용 하에 테일러 콘이 형성됩니다.원뿔의 끝이 더 날카로워질수록 전기장은 더 강해져 전기장 증발에 의해 이온이 생성된다.이러한 이온원은 특히 이온 주입 또는 집속 이온 빔 계측기에 사용됩니다.

플라즈마 탈착 이온화

플라사마 탈착 비행시간 질량분석계 개략도

에서 재료의 충실한 샘플에서의 이온화 또는 중립적인 이온 원자들은 적합한 핵종, 대개 칼리 포르늄 동위 원소 252Cf의 핵 분열의 결과로 형성되고 집중적으로 쏘아 수행할 수 있다 형질 탈착 이온화 질량 분석기(PDMS), 또한 핵 분열의 파편 이온화는 질량 분석 기술이다.[37][38]

레이저 탈착 이온화

MALDI 이온원 그림

매트릭스 지원 레이저 탈리 이온화(MALDI)는 연이온화 기술입니다.샘플은 매트릭스 재료와 혼합되어 있습니다.레이저 펄스를 수신하면 매트릭스는 레이저 에너지를 흡수하며, 주로 이 이벤트에 의해 매트릭스가 탈착 및 이온화된다고 생각됩니다.분석물 분자 또한 탈착된다.매트릭스는 분석 물질 분자(예: 단백질 분자)에 양성자를 전달하여 분석 물질을 충전하는 것으로 생각됩니다.

표면 지원 레이저 탈리/이온화

표면지원레이저탈리이온화(SALDI)는 질량분석에 의한 ^[39]^[40]생체분자 분석에 사용되는 연질레이저탈리 기법이다.첫 번째 실시 형태에서는 흑연 ^[39]매트릭스를 사용했다.현재 나노물질과 같은 다른 무기매트릭스를 이용한 레이저 탈착 이온화 방법은 종종 SALDI 변종으로 간주된다.기존 SALDI와 DART 이온원을 포함하는 주변 질량 분석의 조합인 "주변 SALDI"라는 관련 방법도 ^[41]입증되었다.

표면 강화 레이저 탈리/이온화

표면강화레이저탈착이온화(SELDI)는 MALDI의 변종으로 분석물질 ^[42]화합물과의 생화학적 친화력을 달성하기 위해 수정된 표적을 사용하는 단백질 혼합물의 분석에 사용됩니다.

실리콘의 탈착 이온화

실리콘상의 탈착 이온화(DIOS)는 다공질 실리콘 표면에 ^[43]퇴적된 시료의 레이저 탈착 이온화를 말합니다.

스몰리 소스

레이저 기화 클러스터 소스는 레이저 탈착 이온화와 초음속 ^[44]팽창의 조합을 이용해 이온을 생성한다.스몰리 선원(또는 스몰리 클러스터 ^[45]선원)은 1980년대 라이스 대학의 리처드 스몰리에 의해 개발되었으며 1985년 ^[46]^[47]풀러렌 발견의 중심이었다.

에어로졸 이온화

비행시간분석에 의한 에어로졸 질량분석에서 대기에서 추출된 마이크로미터 크기의 고체 에어로졸 입자가 비행시간 이온추출기의 ^[48]^[49]중심을 통과하면서 정확한 타이밍의 레이저 펄스에 의해 동시에 탈착 및 이온화된다.

스프레이 이온화

대기압 화학 이온화원

스프레이 이온화 방법은 액체 용액에서 에어로졸 입자를 형성하고 용매 ^[50]증발 후 맨 이온을 형성한다.

SAI(용매지원 이온화)는 대기압 이온화 질량분석계의 가열입구관에 분석물질을 포함한 용액을 도입하여 대전된 액적을 생성하는 방법이다.ESI(Electrospray Ionization)와 마찬가지로 대전된 물방울이 용해되면 다중 대전된 분석물 이온이 생성됩니다.SAI에 의해 휘발성 화합물과 비휘발성 화합물을 분석하여 ESI에 ^[51]필적하는 감도를 얻기 위해 고전압을 필요로 하지 않는다.용융 실리카 튜브에 연결된 제로 데드 볼륨 피팅을 통해 열입구에 들어가는 용액에 전압을 인가하면 ESI와 같은 질량 스펙트럼이 생성되지만 ^[52]감도는 더 높아집니다.질량 분석계 입구 튜브가 이온 소스가 됩니다.

매트릭스 지원 이온화

매트릭스 어시스턴스 이온화(MAI)는 MALDI와 유사하지만 매트릭스 화합물에 포함된 분석물 분자를 기상 이온으로 변환하기 위해 레이저가 필요하지 않다.MAI에서 분석물 이온은 일렉트로스프레이 이온화와 유사한 전하 상태를 가지지만 용제가 아닌 고체 매트릭스에서 얻을 수 있다.전압이나 레이저가 필요하지 않지만 레이저를 사용하여 이미징을 위한 공간 분해능을 얻을 수 있습니다.매트릭스 분석물질 시료는 질량분석계의 진공에서 이온화되며 대기압 입구를 통해 진공에 삽입될 수 있다.2,5-dihydroxybenzoic acid와 같이 휘발성이 낮은 매트릭스는 MAI에 의한 분석물 이온을 생성하기 위해 열 흡입관이 필요하지만 3-nitrobenzonitrile과 같은 휘발성이 높은 매트릭스는 열, 전압 또는 레이저가 필요하지 않다.대기압 이온화 질량 분석계의 입구 구멍에 분석 물질 샘플을 도입하는 것만으로 풍부한 이온을 얻을 수 있습니다.이 ^[53]방법으로 적어도 소 혈청 알부민[66kDa] 크기의 화합물을 이온화할 수 있다.이 단순하고 저비용이며 사용하기 쉬운 이온화 방법에서는 질량 분석계 입구를 이온원으로 간주할 수 있습니다.

대기압 화학 이온화

대기압 화학 이온화는 대기압에서 ^[54]용제 스프레이를 사용하는 화학 이온화의 한 형태입니다.용제의 스프레이를 비교적 높은 온도(섭씨 400도 이상)로 가열하여 질소의 높은 유속을 살포하고 에어로졸 구름 전체를 화학 이온화 시약 가스로 하는 증발 용제로 이온을 생성하는 코로나 방전을 실시한다.APCI는 ESI만큼 '소프트'(저 플래그멘테이션)^[55] 이온화 기술이 아닙니다.대기압 이온화(API)^[56]를 APCI의 동의어로 사용해서는 안 됩니다.

서모스프레이 이온화

열전리법은 질량분석에서 대기압 이온화의 한 형태이다.액체상에서 기체상으로 이온을 전달하여 분석합니다.액체 크로마토그래피 질량 ^[57]분석에서 특히 유용합니다.

일렉트로스프레이 이온원

일렉트로스프레이 이온화

일렉트로스프레이 이온화에서 액체는 매우 작고 충전된 보통 금속의 모세관을 ^[58]통해 밀어진다.이 액체에는 연구 대상 물질인 분석 물질이 포함되어 있으며, 일반적으로 분석 물질보다 휘발성이 훨씬 높은 다량의 용매에 용해되어 있습니다.휘발성산, 염기 또는 완충액도 종종 이 용액에 첨가됩니다.분석 물질은 음이온 또는 양이온 형태로 용액에 이온으로 존재합니다.전하가 밀어내기 때문에 액체는 모세관 밖으로 밀려나와 약 10μm 직경의 작은 물방울 안개인 에어로졸을 형성합니다.에어로졸은 적어도 부분적으로 Taylor con의 형성과 이 con의 선단으로부터의 제트를 수반하는 공정에 의해 생산됩니다.질소 같은 대전되지 않은 운반 가스는 액체를 분무시키고 액체 방울의 중성 용매를 증발시키는 데 도움을 주기 위해 가끔 사용됩니다.용제가 증발함에 따라 분석물 분자는 서로 밀착되어 서로 밀어내고 물방울을 분해합니다.이 과정은 하전 분자 사이의 반발력인 쿨롱 힘에 의해 움직이기 때문에 쿨롱 핵분열이라고 불립니다.이 과정은 분석물이 용제가 없고 이온이 될 때까지 반복됩니다.관찰된 이온은 양성자(수소 이온)를 첨가하여 생성되며 [ ${\ce {[{M}+H]+}}$ + ${\ce {[{M}+H]+}}$ + {{ $display {{M}$ + $H$ 또는 나트륨 이온과 같은 다른 양이온 ${\ce {[M + Na]+}}$ [ $M$ + ${\ce {[M + Na]+}}$ + ${\ce {[M + Na]+}}$ {\ $display$ style ${[M$ + $Na]$ + ${\ce {[M + Na]+}}$ 또는 [ ${\ce {[M - H]^-}}$ - H $]$ - [ $M$ - H ] $^$ - ${\ce {[M - H]^-}}$ } ${\ce {[M - H]^-}}$ ${\ce {[{M}+2H]^2+}}$ [ ${\ce {[{M}+2H]^2+}}$ + ${\ce {[{M}+2H]^2+}}$ H ${\ce {[{M}+2H]^2+}}$ 2 + ( \ $displaystyle$ { { { $M$ } + $2$ H ] ^ 2 + { \ displaystyle { { { { { $M$ } + 2 H ] $^$ 2 + }}} )와 ${\ce {[{M}+2H]^2+}}$ ${\ce {[{M}+2H]^2+}}$ 대전 이온의 증식이 자주 관찰된다. $큰$ 고분자의 경우 [M ${\ce {[M + 25H]^{25+}}}$ + ${\ce {[M + 25H]^{25+}}}$ H ${\ce {[M + 25H]^{25+}}}$ ] ${\ce {[M + 25H]^{25+}}}$ + {\ $displaystyle {[M$ + $25$ H $]^{25$ 과 ${\ce {[M + 25H]^{25+}}}$ 같이 다양한 주파수로 발생하는 충전 상태가 존재할 수 있습니다.

프로브 일렉트로스프레이 이온화

프로브 일렉트로스프레이 이온화(PESI)는 시료 용액 이송용 모세관을 주기적인 움직임을 ^[59]가진 끝이 뾰족한 고체 바늘로 대체하는 일렉트로스프레이의 변형 버전입니다.

비접촉 대기압 이온화

비접촉 대기압 이온화는 액체 및 고체 시료를 질량 ^[60]분석으로 분석하는 기술이다.비접촉 API는 별도의 전원 공급 장치(소스 이미터에 전압 공급), 가스 공급 장치, 주사기 펌프 없이 작동할 수 있습니다.따라서 대기압에서의 질량분석에 의해 화학성분을 쉽게 분석할 수 있는 수단을 제공한다.

소닉 스프레이 이온화

소닉 스프레이 이온화는 예를 들어 메탄올과 ^[61]물의 혼합액에서 이온을 생성하는 방법이다.공기 분무기는 용액을 작은 물방울의 초음속 스프레이로 바꾸기 위해 사용된다.용제가 증발하여 물방울 상의 통계적으로 불균형한 전하 분포가 순 전하로 이어지고 완전한 용해가 이온을 형성할 때 이온이 형성된다.소닉 스프레이 이온화는 작은 유기 분자와 약물을 분석하는 데 사용되며 모세관에 전장이 가해지면 큰 분자를 분석해 전하 밀도를 높이고 단백질의 다중 ^[62]하전 이온을 생성하는데 도움이 된다.

소닉 스프레이 이온화는 ^[63]^[64]약물 분석을 위해 고성능 액체 크로마토그래피와 결합되었습니다.올리고뉴클레오티드는 이 ^[65]^[66]방법으로 연구되었다.SSI는 주변 이온화에 탈착 일렉트로스프레이 이온화와^[67] 유사한 방식으로 사용되었으며, 이러한 방식으로 ^[68]박층 크로마토그래피와 결합되었다.

초음파 보조 스프레이 이온화

초음파 보조 스프레이 이온화(UASI)는 ^[69]^[70]초음파 적용을 통한 이온화를 수반한다.

열이온화

열 이온화(표면 이온화 또는 접촉 이온화라고도 함)는 기화된 중성 원자를 뜨거운 표면에 분사하는 것을 포함하며, 여기서 원자는 이온 형태로 다시 증발합니다.양이온을 발생시키기 위해서는 원자종이 이온화 에너지가 낮고 표면은 높은 작업 기능을 가져야 한다.이 공법은 이온화 에너지가 적고 쉽게 ^[71]증발하는 알칼리 원자(Li, Na, K, Rb, Cs)에 가장 적합하다.

음이온을 발생시키기 위해서는 원자종이 높은 전자 친화력을 가져야 하며 표면은 낮은 작업 기능을 가져야 한다.이 두 번째 접근법은 할로겐 원자 Cl, Br, I, ^[72]At에 가장 적합합니다.

주변 이온화

실시간 환경 이온화 이온원 직접 분석

주위 이온화에서는 시료 준비나 ^[73]^[74]^[75]분리 없이 질량 분석계 외부에 이온이 형성된다.이온은 하전 일렉트로스프레이 물방울에 추출하여 화학이온화에 의해 열탈착 이온화되거나 질량분석계에 들어가기 전에 레이저 탈착 또는 감압 후 이온화된다.

고액 추출 기반의 주변 이온화는 대전된 스프레이를 사용하여 시료 ^[74]^[76]표면에 액체막을 형성합니다.표면의 분자를 용제 중에 추출한다.1차 물방울이 표면에 충돌하면 2차 물방울이 생성되어 질량 분석계의 이온원이 됩니다.탈착 일렉트로스프레이 이온화(DESI)는 일렉트로스프레이 소스를 사용하여 몇 밀리미터에서 몇 센티미터 떨어진 고체 샘플을 향해 대전된 물방울을 생성합니다.대전된 물방울은 표면과의 상호작용을 통해 시료를 채취한 후 질량분석계로 ^[77]샘플링할 수 있는 고전하 이온을 형성합니다.

플라즈마 기반 주변 이온화는 준안정 원자 및 분자 및 반응성 이온을 생성하는 흐르는 가스의 방전에 기초합니다.열은 종종 샘플에서 휘발성 종의 탈착을 돕는 데 사용됩니다.이온은 기상에서 화학 이온화에 의해 형성된다.실시간 소스에서의 직접 분석은 샘플을 전자적 또는 진동적으로 들뜬 중성 원자 또는 분자(또는 "메타블")를 포함하는 건조한 가스 스트림(일반적으로 헬륨 또는 질소)에 노출함으로써 작동합니다.들뜸 상태는 일반적으로 가스가 흐르는 챔버에 글로 방전을 생성함으로써 DART 소스에서 형성됩니다.대기 고체 분석 프로브(ASAP)라고 하는 유사한 방법은 ESI 또는 APCI 프로브에서 가열된 가스를 사용하여 ESI/APCI ^[78]소스에 삽입된 용해점 튜브에 배치된 샘플을 증발시킵니다.이온화는 APCI에 의해 이루어집니다.

레이저 기반의 주변 이온화는 펄스 레이저를 사용하여 시료에서 물질을 탈착 또는 감압하고 재료의 플룸이 일렉트로스프레이 또는 플라즈마와 상호작용하여 이온을 생성하는 2단계 공정입니다.일렉트로스프레이 지원 레이저 탈리 이온화(ELDI)는 337 nm UV^[79] 레이저 또는 3 μm 적외선^[80] 레이저를 사용하여 재료를 일렉트로스프레이 소스로 탈리합니다.매트릭스 지원 레이저 탈착 일렉트로스프레이 이온화(MALDESI)^[81]는 다중 하전 이온을 생성하기 위한 대기압 이온화원이다.자외선 또는 적외선 레이저를 대상 분석물과 다중 하전 이온을 발생시키는 일렉트로스프레이드 용제 방울과의 상호작용에 의해 이온화된 중성 분석물 분자를 탈착하는 매트릭스를 포함한 고체 또는 액체 시료에 향하게 한다.레이저 어블레이션 일렉트로스프레이 이온화(LAESHI)는 중적외선(미드IR) 레이저로부터의 레이저 어블레이션과 2차 일렉트로스프레이 이온화(ESI) 프로세스를 조합한 질량 분석용 환경 이온화 방법입니다.

적용들

질량 분석

질량분석계에서는 샘플이 이온원 내에서 이온화되어 생성된 이온이 질량 대 전하비로 분리된다.이온이 검출되어 검출된 이온의 상대적인 농도의 스펙트럼으로서 질량 대 전하비의 함수로 표시됩니다.샘플의 원자 또는 분자는 확인된 질량과 알려진 질량을 연관시키거나 특징적인 조각화 패턴을 통해 식별할 수 있습니다.

입자 가속기

Argonne Tandem Linear Accelerator System(ATLAS)의 표면 이온화원

페르미랍의^[82] Cockcroft-Walton 프리 액셀러레이터에 사용되는 이온원

입자 가속기에서 이온원은 기계의 시작 부분인 소스에 입자 빔을 생성합니다.입자 가속기를 위한 이온원을 만드는 기술은 생성되어야 하는 입자의 종류(전자, 양성자, H⁻ 이온 또는 중이온)에 따라 크게 달라집니다.

전자는 전자총에 의해 생성되며, 전자총의 종류는 다양하다.

양성자는 듀오플라즈마트론이나 마그네트론 같은 플라즈마 기반 장치로 생성됩니다.

H이온은⁻ 마그네트론 또는 페닝 소스로 발생한다.마그네트론은 양극으로 둘러싸인 중앙 원통형 음극으로 구성됩니다.방전 전압은 일반적으로 150V 이상이며 전류 방전은 약 40A입니다.약 0.2테슬라 자기장은 음극축에 평행하다.펄스 가스 밸브에 의해 수소가스가 도입된다.세슘은 종종 음극의 작업 기능을 낮추기 위해 사용되며, 생성되는 이온의 양을 증가시킵니다.대형 시즈화 H⁻ 선원은 핵융합 장치의 플라즈마 가열에도 사용된다.

페닝 소스의 경우, 시스의 전계와 평행한 강한 자기장이 전자와 사이클로트론 나선상의 이온을 음극에서 음극으로 유도합니다.마그네트론과 마찬가지로 캐소드에서도 고속 H-마이너스 이온이 발생한다.플라즈마 구멍으로 이동하면서 전하 교환 반응으로 인해 속도가 느려집니다.이로 인해 마그네트론에서 얻은 이온보다 차가운 이온 빔이 만들어집니다.

전자 사이클로트론 공명 이온원으로 중이온을 발생시킬 수 있다.전자 사이클로트론 공명(ECR) 이온원의 사용은 지난 10년 동안 매우 증가했습니다.ECR 이온 소스는 핵 및 소립자 물리학에서 선형 가속기, Van-de-Graff 발생기 또는 사이클로트론의 인젝터로 사용된다.원자 및 표면 물리학에서 ECR 이온 소스는 충돌 실험 또는 표면 조사를 위해 고충전 이온의 강한 빔을 제공합니다.단, 가장 높은 충전 상태에서는 Electron Beam Ion Source(EBIS; 전자빔 이온원)가 필요합니다.중간 중량의 원소의 이온도 생성할 수 있습니다.EBIT(Electron Beam Ion Trap)는 동일한 원리에 따라 최대 베어 우라늄 이온을 생성할 수 있으며 이온원으로도 사용할 수 있습니다.

이온총은 일반적으로 전자의 열전자 방출을 사용하여 가스 상태의 물질을 이온화하는 이온총으로도 발생할 수 있습니다.이러한 기기는 일반적으로 표면 분석에 사용됩니다.

질량 분리기가 있는 이온 빔 증착 시스템

가스는 양극과 음극 사이의 이온원을 통해 흐른다.양극에는 정전압이 인가된다.이 전압과 내부 및 외부 음극 팁 사이의 높은 자기장이 결합되어 플라즈마를 시작할 수 있습니다.플라즈마로부터의 이온은 양극 전계에 의해 퇴출된다.그러면 이온 ^[83]빔이 생성됩니다.

표면 수정

대면적 퇴적물 표면세척 및 전처리
박막 증착
두꺼운 다이아몬드 라이크 카본(DLC)막의 증착
접착성 및/또는 생체적합성을^[84] 개선하기 위한 고분자 표면 거칠기

「」를 참조해 주세요.

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