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飛行時間質(zhì)譜的質(zhì)量分析器是一個離子漂移管。由離子源產(chǎn)生的離子首先被收集。在收集器中所有離子速度變?yōu)?。使用一個脈沖電場加速后進入無場漂移管，并以恒定速度飛向離子接收器。離子質(zhì)量越大，到達接收器所用時間越長;離子質(zhì)量越小，到達接收器所用時間越短，
在線性檢測器前面的加上一組靜電場反射鏡，將自由飛行中的離子反推回去，初始能量大的離子由于初始速度快，進入靜電場反射鏡的距離長，返回時的路程也就長，初始能量小的離子返回時的路程短，這樣就會在返回路程的一定位置聚焦，從而改善了儀器的分辨能力。這種帶有靜電場反射鏡的飛行時間質(zhì)譜儀被稱為反射式飛行時間質(zhì)譜儀。
飛行時間質(zhì)譜的離子化過程
化學(xué)電離質(zhì)譜
化學(xué)電離質(zhì)譜是大氣領(lǐng)域中一種常見的軟電離手段。使用化學(xué)電離的好處是不會產(chǎn)生離子碎片，并可在線進樣實時分析。目前大氣化學(xué)領(lǐng)域采用的試劑，硝酸、乙醇、水最為常見。跟其他電離方法相比，化學(xué)電離質(zhì)譜選擇性很高。比如說，質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)發(fā)生需要特定的條件，這些離子化手段稱為質(zhì)子轉(zhuǎn)移。其中，水的親核能為707kJ/mol，而乙醇為770kJ/mol。這樣的能量差距，讓以水合離子為反應(yīng)物的PTR-MS質(zhì)譜儀檢測大部分有機物，而以乙醇或者氨氣為反應(yīng)物的質(zhì)譜儀特定的檢測具有更高親核性的胺類?；瘜W(xué)電離質(zhì)譜因為選擇性強，電離過程快，可以用于定量分析 。
電子電離
電子電離是一種強電離手段，這種方法區(qū)別于軟電離，而是一種強電離手段。使用鎢絲產(chǎn)生電子，再由電子束直接轟擊樣本。這種方法的好處是，電離效率較高。壞處是會產(chǎn)生很多碎片。通過這些碎片來分析樣本中的成分。 然而這種方法，在使用單質(zhì)作為樣本時，可以獲得詳細的樣本信息，當(dāng)樣本成為混合物，比如大氣的觀測，這種方法只能做到定性的分析出硫酸根，硝酸根，有機物，無法定量。
無電離
大氣中存在大量的分子離子，基于質(zhì)譜儀的電荷選擇原理，這些已經(jīng)自身帶電的分子離子可以直接送入質(zhì)量選擇器中。于是一種叫做常壓耦合的方法就產(chǎn)生了。 這種沒有離子源的質(zhì)譜通過直接對離子進行篩選，獲得離子的組分。
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