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時間飛行質譜儀是通過離子在一定距離真空無場區內按不同質荷比以不同時間到達檢測器，從而建立質譜圖的質譜儀。經典線性時間飛行質譜儀包括離子源、飛行管、檢測器及記錄系統和真空系統。與常規使用的質譜儀相比，它具有結構簡單、離子流通率高和質量范圍不受限制等優點。
時間飛行質譜儀的離子化過程：
1、電子電離：
電子電離為一種強電離手段，此種方法和軟電離有所差別，為一種強電離手段。使用鎢絲使電子產生，再通過電子束對樣本直接進行轟擊。有著比較高的電離效率為這種方法的好處。壞處就是會有很多碎片產生，樣本中的成分通過這些碎片來進行分析。但是該種方法，如果使用單質作為樣本時，能夠使詳細的樣本信息獲得，當樣品成為混合物，例如大氣的觀測，此種方法僅可以將硫酸根，硝酸根，有機物定性的分析出，而不能夠定量。
2、無電離：
有大量的分子離子存在于大氣中，以質譜儀的電荷選擇原理為基礎，能夠直接往質量選擇器中送入這些經自身帶電的分子離子。因此也就產生了一種成為常壓耦合耦合的方法。這種沒有離子源的質譜通過直接篩選離子，從而使離子的組分獲得。
3、化學電離質譜：
在大氣領域中，化學電離質譜為一種常見的軟電離手段。不會有離子碎片產生為使用化學電離的好處，并且能夠在線進樣實時分析。到目前為止，硝酸、乙醇、水是大氣化學領域最常被采用的試劑。相比于其他的電離方法，化學電離質譜有著非常高的選擇性。例如，需要特定的條件質子轉移反應，這些離子化手段叫做質子轉移。
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