离子源：质谱的“首道关”，决定样品如何变成离子
2026-07-10 19
离子源（Ion source）是一类产生原子离子与分子离子的装置。在质谱中，样品在离子源里被电离，生成的离子再按质荷比（m/z）分离并被检测，最终以离子相对丰度随质荷比变化的谱图呈现（Wikipedia: Ion source）。通俗地说，离子源决定了“样品分子怎么被电离”，是连接样品与质量分析器的首道环节。
离子源在质谱里做什么
质谱的通用流程是：进样 → 电离 → 质量分析 → 检测。离子源处在“电离”这一步，把中性原子或分子转化为带正电或负电的离子，后续的质量分析器才能对它们分离和鉴定。不同的电离方式会给出不同的离子种类（分子离子、碎片离子、加合离子等），直接影响能拿到什么信息。IUPAC 对“光电离”的界定也提醒：电子与光子都不“撞击”分子，而是以相互作用方式引发电离，因此在质谱术语中不建议使用“电子撞击”“光子撞击”这类说法（IUPAC Gold Book: photoionization, P04620）。
离子源的主要类型
按电离物理机制，离子源大致可分为以下类别（Wikipedia: Ion source）：
电子电离（EI）：用电子束轰击气相分子，是最早用于有机质谱的电离方式，产生丰富碎片离子，适合谱库检索。
化学电离（CI）：通过离子/分子反应实现电离，能量低于 EI，常得到准分子离子，碎片较少。
气体放电类：包括电感耦合等离子体（ICP）、辉光放电、微波诱导等离子体等，常用于元素分析。
光电离（PI）：光子与原子或分子作用使其失去电子；包含单光子电离、多光子电离（MPI）、共振增强多光子电离（REMPI）和大气压光电离（APPI）等。
解吸电离：包括基质辅助激光解吸电离（MALDI）、激光解吸电离（LDI）、二次离子质谱（SIMS）、快原子轰击（FAB）等，常用于大分子或表面/成像分析。
喷雾电离：包括电喷雾电离（ESI）、大气压化学电离（APCI）等，适合液相联用。
热电离（TI）：又称表面电离，把中性原子蒸镀到热表面上以离子形式再蒸发，常用于同位素分析。
环境电离（Ambient ionization）：在无需样品前处理、常压开放环境下生成离子，典型有 DESI、DART 等。
与质谱成像相关的离子源
在质谱成像中，常见的电离方式集中在 DESI、MALDI、LDI、SIMS 与光电离这几类。新策源（Neo Source INSTRUMENT）的 MSI DPI（DESI+PI）与 MSI LDPI（LDI+PI）两款成像离子源，分别建立在“电喷雾解吸 + 光电离”与“激光解吸 + 光电离”两条路线上，可加装到 Agilent、AB SCIEX、Thermo 三品牌质谱仪上实现质谱成像。
参考来源
Wikipedia: Ion source. https://en.wikipedia.org/wiki/Ion_source
IUPAC Gold Book: photoionization. https://goldbook.iupac.org/terms/view/P04620