Кіріспе

иондау құрылғылары Зарядталған атомдар мен молекулаларды (иондарды) жасайтын құрылғы.

Ион көзі – атомдық және молекулалық иондарды жасайтын құрылғы. Ион көздері массалық спектрометрлерде, оптикалық эмиссиялық спектрометрлерде, бөлшектерді үдеткіштерде, иондық имплантаторларда және иондық қозғалтқыштарда иондарды құру үшін қолданылады.

Газдық иондық көздер

Бұл иондық көздер иондар жасау үшін плазма көзін немесе электрлік разрядты қолданады.

Индуктивті біріктірілген плазма

Иондар индуктивті түрлендірілген плазмада пайда болуы мүмкін, бұл плазма көзі электромагниттік индукция арқылы туындайтын, яғни уақыт өзгеретін магниттік өрістер арқылы қоздырылатын электр тогымен энергиямен қамтамасыз етіледі.

Микротолқындық индуцирленген плазма

Микротолқындық индуцирленген плазмалық ион көздері, іздік элементтердің массалық спектрометриясы үшін иондар жасауға электродсыз газ разрядтарын тудыра алады. Микротолқынды плазма – бұл ГГц диапазонындағы жоғары жиілікті электромагниттік сәулеленуге ие плазманың бір түрі. Ол электродсыз газды қоздыруға қабілетті. Егер олар беттік толқын режимінде қолданылса, жоғары тығыздықтағы кең аумақты плазма жасауға өте ыңғайлы. Егер олар беттік толқын және резонатор режимінде жұмыс істесе, кеңістікте жоғары дәрежедегі локализацияны көрсете алады. Бұл плазма жасау орнын, беттік өңдеу орнынан бөліп қарастыруға мүмкіндік береді. Мұндай бөліну (тиісті газ ағыны схемасымен бірге) өңделген субстраттан бөлінетін бөлшектердің газ фазасының плазма химиясына тигізетін кері әсерін азайтуға көмектеседі.

ECR иондық көзі

ЭКР иондық көзі плазманы иондау үшін электрондық циклотрондық резонансты қолданады. Микротолқындар көлемге электрондық циклотрондық резонанс жиілігіне сәйкес жиілікпен жіберіледі, бұл жиілік көлем ішіндегі аймаққа қолданылатын магниттік өріспен анықталады. Көлемде төмен қысымды газ бар.

Жарық түсіру

Иондар электрлік жарқында жасалуы мүмкін. Электрлік жарқын – төмен қысымды газ арқылы электр тогы өткен кезде пайда болатын плазма. Ол газға толы, вакуумдалған камерадағы екі металл электрод арасына кернеу қолдану арқылы құрылады. Кернеу белгілі бір мәннен асып кеткенде, газ плазмаға айналады. Дуоплазматрон – газды иондау үшін пайдаланылатын плазманы жасайтын катодтан (ыстық катод немесе суық катод) тұратын жарқын шығару иондағышының бір түрі. Дуоплазматрондар оң немесе теріс иондарды өндіре алады. Дуоплазматрондар екінші иондық массалық спектрометрияда, иондық сәулемен кесуде және жоғары энергиялық физикада қолданылады.

Ағып тұрған жарық

Ағып тұратын жарқында инертті газ ағынында, әдетте гелий немесе аргон, иондар пайда болады. Иондық өнімдерді жасау және реакция жылдамдықтарын зерттеу үшін реагенттер ағын бойына қосылады. Ағып тұратын жарқынды массалық спектрометрия органикалық қосылыстардың іздік газ талдауы үшін қолданылады.

Шабыт иондау

Электрлік ұшқынмен иондау қатты үлгіден газ фазасындағы иондарды алу үшін қолданылады. Массалық спектрометрмен біріктірілгенде, толық құрал ұшқындық иондау массалық спектрометрі немесе ұшқындық көздік массалық спектрометр (SSMS) деп аталады. Жабық дрейфтік иондық көз газды иондау үшін электронды шектеу мақсатында сақина тәрізді қуыста радиалды магниттік өріс қолданады. Олар иондық имплантация және ғарышқа жылдамдату (Холл эффектісі жылдамдатқыштары) үшін пайдаланылады.

Фотоиондалу

Фотоионизация – фотонның атом немесе молекуламен әрекеттесуі нәтижесінде ионның түзілуі процесі.

Көп фотоны иондау

Көп фотонды иондау (МФИ) кезінде, иондау шегінен төмен энергиясы бар бірнеше фотон энергияларын біріктіріп, атомды иондауға жеткізе алады. Резонанстық күшейтілген көп фотонды иондау (REMPI) – МФИ-нің бір түрі, онда бір немесе бірнеше фотон иондалатын атом немесе молекуладағы резонанстық байланысқан күйге өтуге мүмкіндік береді.

Атмосфералық қысымдағы фотоионизация

Атмосфералық қысыммен фотоионизациялау (APPI) фотондар көзін, әдетте вакуумдық ультракөк сәуле (VUV) лампасын пайдаланып, аналитті бір фотонмен иондау арқылы иондайды. Басқа атмосфералық қысымдағы иондау көздері сияқты, еріткіш шашыратылымы салыстырмалы түрде жоғары температураға дейін (400 градустан жоғары) қыздырылады және десольватация үшін азоттың жоғары жылдамдықты ағынымен шашыратылады. Нәтижесінде пайда болған аэрозоль иондарды жасау үшін ультракөк сәулеленуге ұшыратылады. Атмосфералық қысыммен лазерлік иондау аналитті көп фотонды иондау (MPI) арқылы иондау үшін ультракөк лазерлік жарық көздерін пайдаланады.

Даланың десорбциясы

Өрттену өрісі – өткір беті бар, мысалы, қырықты пышақ немесе көбінесе, кішкентай "мұрттар" пайда болған жіпшеге жоғары потенциалды электр өрісі қолданылатын ион көзі. Бұл аналит газының молекулаларын иондауға мүмкіндік беретін өте жоғары электр өрісін тудырады. FI арқылы алынған масса спектрлерінде фрагментация шамалы немесе жоқ деуге болады. Олар негізінен молекулалық радикал катиондары M⁺• және сирек жағдайларда протонды молекулалар [M+H]⁺-тан тұрады.

Жедел атомдық бомбалау

Атомдармен бөлшектерді бомбалау жылдам атомдық бомбалау (FAB) деп аталады, ал атомдық немесе молекулалық иондармен бомбалау екіншілік иондық массалық спектрометрия (SIMS) деп аталады. Фиссиондық фрагменттерді иондау үшін иондық немесе бейтарап атомдар қолданылады, олар тиісті нуклидтің ядролық бөлінуі нәтижесінде түзіледі, мысалы, калифорнийдің 252Cf изотопы. FAB-та талдау заттары матрица деп аталатын ұшпайтын химиялық қорғау ортасымен араластырылады және вакуумда жоғары энергиялы (4000-10000 электрон вольт) атомдар шоғымен бомбаланады. Атомдар әдетте аргон немесе ксенон сияқты инертті газдан алынады. Көбінесе қолданылатын матрицалар глицерин, тиоглицерин, 3-нитробензил спирті (3 NBA), 18-корон 6 эфирі, 2-нитрофенилоктил эфирі, сульфолан, диэтаноламин және триэтаноламин болып табылады. Бұл техника екіншілік иондық массалық спектрометрия және плазмалық десорбциялық массалық спектрометрияға ұқсас.

Екіншілік иондану

Екіншілік иондық массалық спектрометрия (SIMS) қатты беттер мен жұқа пленкалардың құрамын талдау үшін қолданылады. Бұл әдіс үлгі бетін фокусланған бастапқы иондық сәулемен бомбалау және осыдан шығарылған екіншілік иондарды жинап, талдау арқылы жүзеге асырылады. Осы екіншілік иондардың масса/заряд қатынастары массалық спектрометрмен өлшенеді, бұл беттің 1-ден 2 нм тереңдікке дейін элементтік, изотоптық немесе молекулалық құрамын анықтауға мүмкіндік береді. Сұйық металл иондық көзінде (LMIS) металл (әдетте галлий) сұйық күйге дейін қыздырылып, капилляр немесе ине ұшында ұсынылады. Содан кейін, күшті электр өрісі қолданылғанда Тейлор конусы пайда болады. Конус ұшы өткірленген сайын электр өрісі күшейеді, нәтижесінде өрістік булану арқылы иондар түзіледі. Бұл иондық көздер иондық имплантацияда немесе фокусланған иондық сәулелік құралдарда кеңінен қолданылады.

Плазмалық десорбция иондау

Плазмалық десорбциялық иондау массалық спектрометриясы (PDMS), сондай-ақ бөліну фрагменттерінің иондалуы деп те аталады, – бұл қатты сынамадағы материалдың иондалуын тиісті нуклидтің, әдетте калифорнийдің 252Cf изотопының ядролық бөлінуі нәтижесінде пайда болатын иондық немесе бейтарап атомдармен бомбалау арқылы жүзеге асырылатын массалық спектрометрия әдісі.

Лазерлік иондау

Матрицалық лазерлік десорбция/иондау (MALDI) – жұмсақ иондау техникасы. Үлгі матрицалық материалмен араластырылады. Лазерлік импульске түскен кезде матрица лазерлік энергияны сіңіріп алады және осы процесте негізінен матрица десорбцияланып, иондалады (протон қосылу арқылы) деп саналады. Зерттелетін молекулалар да десорбцияланады. Кейін матрица протонды зерттелетін молекулаларға (мысалы, ақуыз молекулаларына) беру арқылы оларды зарядтайды деп есептеледі.

Жер бетінде лазерлік десорбция/иондау

Жер бетіндегі лазерлік десорбция/иондау (SALDI) – биомолекулаларды массалық спектрометрия арқылы талдауға қолданылатын жұмсақ лазерлік десорбция техникасы. Оның алғашқы түрінде графит матрицасы пайдаланылған.

Жер бетін жақсартқан лазерлік десорбция/иондау

Жер бетінде күшейтілген лазерлік десорбция/иондау (SELDI) – бұл MALDI-нің бір түрі, ол ақуыз қоспаларын талдау үшін қолданылады, онда талдау нысанымен биохимиялық байланысқа қол жеткізу үшін модификацияланған мақсаттық бет қолданылады.

Кремнийдегі десорбция иондау

Кремний бетіндегі десорбциялық иондау (DIOS) – кеуекті кремний бетіне жатқызылған сынаманың лазерлік десорбциясы/иондалуы.

Смалли көзі

Лазерлік булану кластерлік көзі лазерлік десорбциялық иондау және жоғары жылдамдықты кеңеюдің үйлесімі арқылы иондарды жасайды. Смалли көзі (немесе Смалли кластерлік көзі) 1980-ші жылдары Райс университетінде Ричард Смалли жасаған және 1985 жылы фуллерендердің табылуында маңызды рөл атқарды.

Аэрозольді иондау

Аэрозольдік масса спектрометрияда ұшу уақытын талдау кезінде атмосферадан алынған микрометрлік өлшемдегі қатты аэрозоль бөлшектері, ұшу уақыты иондар жинағышының ортасынан өтетін кезде, дәл уақытталған лазерлік импульспен бірдей десорбцияланып, иондалады.

Спреймен иондау

Спрейлік иондау әдістері сұйық ерітіндіден аэрозоль бөлшектерінің түзілуін және еріткіштің булануынан кейін жалаң иондардың пайда болуын қамтиды. Еріткіш көмегімен иондау (SAI) – аналиттері бар ерітіндіні атмосфералық қысымды иондау массалық спектрометрінің қыздырылған түтігіне енгізу арқылы зарядталған тамшыларды өндіру әдісі. Электроспайлы иондау (ESI) сияқты, зарядталған тамшыларды десольватациялау нәтижесінде көп зарядталған аналит иондары түзіледі. SAI әдісімен ұшқыш және ұшқыш емес қосылыстар талданады, ал ESI-мен салыстырылатын сезімталдыққа қол жеткізу үшін жоғары кернеудің қажеті жоқ. Фюзд кремний түтікшелеріне қосылған нөлдік өлі көлемді фитинг арқылы ыстық кіреберіске енетін ерітіндіге кернеу қолдану ESI-ге ұқсас массалық спектрлерді, бірақ жоғары сезімталдықпен тудырады. Массалық спектрометрге кіретін түтік иондау көзіне айналады.

Матрицалық иондау

Матрицалық көмекпен иондау [MAI] MALDI-ге ұқсас, бірақ матрицалық қосылыстағы аналит молекулаларын газ фазалы иондарға түрлендіру үшін лазер қажет емес. MAI-де аналит иондары электроспрей иондауына ұқсас зарядтық күйге ие, бірақ олар еріткіш емес, қатты матрицадан алынады. Кернеу немесе лазер қажет емес, бірақ бейнелеу үшін кеңістіктік ажыратымдылық алу үшін лазерді қолдануға болады. Матрица-аналит үлгілері массалық спектрометрдің вакуумында иондалады және атмосфералық қысым арқылы вакуумға енгізілуі мүмкін. 2,5-дигидроксибензой қышқылы сияқты аз ұшқыш матрицалар MAI арқылы аналит иондарын жасау үшін қыздырылған кіріс түтігін қажет етеді, ал 3-нитробензонитрил сияқты ұшқыш матрицаларға жылу, кернеу немесе лазер қажет емес. Жақсы иондар алу үшін атмосфералық қысымды иондау массалық спектрометріне матрица-аналит үлгісін енгізу жеткілікті. Бұл әдіспен сиыр сарысуы альбуминінің [66 кДа] мөлшеріне дейінгі қосылыстарды иондауға болады. Бұл қарапайым, төмен құнмен және пайдалануға оңай иондау әдісінде массалық спектрометрдің кіреберісі ион көзі ретінде қарастырылуы мүмкін.

Атмосфералық қысымдағы химиялық иондау

Атмосфералық қысымдағы химиялық иондау – атмосфералық қысымда еріткіштің шашыратылуын қолданатын химиялық иондаудың бір түрі. Еріткіш шашыратылуы салыстырмалы түрде жоғары температураға дейін (400 градустан жоғары) қыздырылады, азоттың жоғары жылдамдықты ағынымен шашыратылады, ал тұтас аэрозоль бұлты короналық разрядқа ұшыратылады, бұл буланған еріткішті химиялық иондау реагенті ретінде пайдалана отырып иондарды құрайды. APCI, ESI-ге қарағанда, иондау техникасы ретінде "жұмсақ" (аз фрагментацияланған) емес. Атмосфералық қысымдағы иондау (API) термині APCI терминімен бірдей мағынада қолданылмауы тиіс.

Термоспрей арқылы иондау

Термоспрейлік иондау – массалық спектрометриядағы атмосфералық қысымдағы иондаудың бір түрі. Ол иондарды сұйық фазадан газ фазасына талдау үшін жеткізеді. Бұл әдіс сұйық хроматография-массалық спектрометрияда ерекше тиімді.

Электроспрей арқылы иондау

Электроспайлық иондау кезінде сұйықтық өте кішкентай, зарядталған және әдетте металл капилляр арқылы итеріледі. Бұл сұйықтықта зерттелетін зат, яғни аналит, әдетте аналиттен әлдеқайда ұшқыр болатын еріткіштің көп мөлшерінде ерітілген күйде болады. Бұл ерітіндіге жиі ұшпалы қышқылдар, негіздер немесе буферлер де қосылады. Аналит ерітіндіде ион немесе катион түрінде болады. Бірдей зарядтар тебілестігінен, сұйықтық капиллярдан өзінен-өзі шығып, шамамен 10 мкм диаметріндегі ұсақ тамшылардан тұратын аэрозоль, яғни тұманды құрайды. Аэрозоль кем дегенде ішінара Тейлор конусының қалыптасуы және осы конустың ұшынан шығатын сәуле арқылы жасалады. Сұйықтықты тұманды етуге және тамшылардағы бейтарап еріткіштің булануына көмектесу үшін азот сияқты зарядталмаған тасымалдаушы газ кейде қолданылады. Еріткіш буланып, аналит молекулалары бірін-біріне жақындап, тебілесіп, тамшыларды бұзады. Бұл процесс Кулондық бөліну деп аталады, себебі ол зарядталған молекулалар арасындағы тебіліс күштерімен қозғалады. Процесс аналит еріткіштен толығымен ажыралып, таза ионға айналғанша қайталанады. Байқалатын иондар протонның (сутек ионының) қосылуымен [{M}+H]+ немесе натрий ионы сияқты басқа катионның қосылуымен [M + Na]+, немесе протонның алынып тасталуымен [M–H]⁻ түзіледі. Көп зарядты иондар, мысалы [{M}+2H]²⁺ жиі кездеседі. Ірі макромолекулалар үшін әртүрлі жиіліктерде көптеген зарядтық күйлер болуы мүмкін; мысалы, заряд [M + 25H]²⁵⁺ сияқты жоғары болуы мүмкін.

Зондты электроспреймен иондау

Зондты электроспрейлік иондау (PESI) – электроспрейдің өзгертілген түрі, онда сынақ ерітіндісін жеткізуге арналған капилляр, мерзімді қозғалыс жасайтын өткір ұшты қатты инемен алмастырылады.

Контактсіз атмосфералық қысымды иондау

Контактсіз атмосфералық қысымды иондау – сұйық және қатты үлгілерді массалық спектрометрия арқылы талдауға қолданылатын әдіс. Контактсіз АҚИ қосымша электр қуаты (эмиттерге кернеу беру), газ немесе шприц сорғысы қажет етпейді. Осылайша, бұл әдіс атмосфералық қысымда массалық спектрометрия арқылы химиялық қосылыстарды талдаудың жеңіл жолын ұсынады.

Сониктік спреймен иондау

Соник спрей иондау – сұйық ерітіндіден, мысалы, метанол мен су қоспасынан иондар жасау әдісі. Пневматикалық тұндырғыш ерітіндіні ұсақ тамшылардан тұратын, дыбыс жылдамдығынан асып түсетін шашыратқышқа айналдырады. Еріткіш буланғанда иондар пайда болады, ал тамшылардағы статистикалық тепе-теңдіксіз заряд таралуы нәтижесінде таза заряд түзіледі және толық десольватация иондардың қалыптасуына әкеледі. Соник спрей иондау кішкентай органикалық молекулалар мен дәрі-дәрмектерді талдау үшін қолданылады, сондай-ақ капиллярға электр өрісі қосылғанда заряд тығыздығын арттырып, ақуыздардың көп зарядталған иондарын жасауға көмектесетін ірі молекулаларды талдауға да қолданылады. Дәрілерді талдау үшін соник спрей иондау жоғары өнімді сұйық хроматографиясымен үйлестірілген. Олигонуклеотидтер бұл әдіспен зерттелді. SSI амбиентті иондау үшін десорбциялық электроспрей иондауына ұқсас қолданылды және осылайша жұқа қабатты хроматографиямен біріктірілді.

Ультрадыбыстық көмегімен бүркуді иондау

Ультрадыбыстық көмегімен шашырату иондау (UASI) – ультрадыбыс қолдану арқылы иондау процесін қамтиды.

Термиялық иондау

Термиялық иондау (беттік иондау немесе контактілік иондау деп те аталады) – буланған, бейтарап атомдарды ыстық бетке шашу процесін қамтиды, одан атомдар иондалған күйде қайта буланады. Оң иондарды алу үшін атомның иондану энергиясы төмен, ал беттің жұмыс функциясы жоғары болуы керек. Бұл әдіс иондану энергиясы төмен және оңай буланатын сілті металдарына (Li, Na, K, Rb, Cs) ең қолайлы. Теріс иондарды алу үшін атомның электрондық туыстығы жоғары, ал беттің жұмыс функциясы төмен болуы керек. Бұл екінші тәсіл галогендерге (Cl, Br, I, At) ең қолайлы.

Қоршаған ортаның иондануы

Қоршаған ортаны иондау кезінде иондар массалық спектрометрден тыс жерде, үлгіні дайындау немесе бөлу қажеттілігі болмай, қалыптасады. Иондар зарядталған электроспрей тамшыларына экстракциялау арқылы, химиялық иондау арқылы термиялық десорбцияланып иондалуы, немесе лазерлік десорбциялау немесе абляциялау арқылы массалық спектрометрге кірмес бұрын иондалуы мүмкін. Қатты-сұйық экстракциясы негізіндегі қоршаған ортаны иондау, зарядталған спрейді пайдаланып, сынама бетінде сұйық қабат жасайды. Беттегі молекулалар еріткішке шығарылады. Бетке тиетін негізгі тамшылардың әсерінен массалық спектрометр үшін иондар көзіне айналатын екіншілік тамшылар пайда болады. Десорбциялық электроспрейлік иондау (DESI) бірнеше миллиметрден бірнеше сантиметрге дейінгі қашықтықтағы қатты сынамаға бағытталған зарядталған тамшыларды жасау үшін электроспрей көзін пайдаланады. Зарядталған тамшылар бетпен өзара әрекеттесу арқылы сынаманы қабылдап, содан кейін массалық спектрометрге сынама алуға болатын жоғары зарядталған иондарды құрайды. Плазмалық негіздегі қоршаған ортаны иондау, ағынды газ ішіндегі электр разрядына негізделген, ол тұрақсыз атомдар мен молекулалар және реактивті иондарды өндіреді. Жылу көбінесе сынамадан ұшқыш заттардың десорбциясына көмектесу үшін қолданылады. Иондар газ фазасында химиялық иондану арқылы түзіледі. Нақты уақыттағы тікелей талдау көзі, үлгіні ұзақ өмір сүретін электрондық немесе виброникалық қозған бейтарап атомдар немесе молекулалар (немесе "метастабильді") бар құрғақ газ ағынына (әдетте гелий немесе азот) ұсыну арқылы жұмыс істейді. Қозған күйлер әдетте DART көзінде газ ағып жатқан камерада жарқыраған разряд жасау арқылы қалыптасады. Атмосфералық қатты заттарды талдау зонды (ASAP) деп аталатын ұқсас әдіс, ESI немесе APCI зондтарының қыздырылған газын ESI/APCI көзіне енгізілген балқу нүктесі түтігіне орналастырылған сынаманы буландыру үшін пайдаланады. Иондау APCI арқылы жүзеге асырылады. Лазерлік негіздегі қоршаған ортаны иондау – екі сатылы процесс, онда импульсті лазер материалды сынамадан десорбциялау немесе абляциялау үшін қолданылады, ал материалдың қамыры электроспрей немесе плазмамен өзара әрекеттесіп, иондарды жасайды. Электроспрей көмегімен лазерлік десорбция/иондау (ELDI) 337 нм УФ лазерін немесе 3 мкм инфрақызыл лазерді материалды электроспрей көзіне десорбциялау үшін пайдаланады. Матрицалық көмекпен лазерлік десорбциялық электроспрей иондау (MALDESI) – атмосфералық қысыммен иондау көзі, көп зарядталған иондарды өндіру үшін қолданылады. Ультрафиолет немесе инфрақызыл лазер қызығушылық тудыратын аналит және матрицаны десорбциялайтын бейтарап аналит молекулаларын қамтитын қатты немесе сұйық сынамаға бағытталады, олар көп зарядталған иондарды өндіретін электроспрейленген еріткіш тамшыларымен өзара әрекеттесу арқылы иондалады. Лазерлік абляциялық электроспрейлік иондау (LAESI) – орта инфрақызыл (ортаңғы ИЖ) лазерден лазерлік абляцияны екіншілік электроспрейлік иондау (ESI) процесімен біріктіретін массалық спектрометрия үшін қоршаған ортаны иондау әдісі.

Массалық спектрометрия

Массалық спектрометрде үлгі иондау көзінде иондалады, ал пайда болған иондар массасы мен зарядының қатынасы бойынша ажыратылады. Иондар тіркеледі және нәтижелер анықталған иондардың салыстырмалы молықтығының масса/заряд қатынасы функциясы түрінде спектрлер ретінде көрсетіледі. Үлгідегі атомдар немесе молекулалар белгілі массаларды анықталған массалармен сәйкестендіру арқылы немесе ерекше фрагментация үлгісі арқылы анықталуы мүмкін.

Бөлшектерді жеделдетушілер

Көлденең бөлшектерді үдеткіште иондық көз машинаның басында, яғни көзде бөлшектер сәулесін жасайды. Бөлшектерді үдеткіштер үшін иондық көздерді жасау технологиясы өндірілетін бөлшектер түріне тікелей байланысты: электрондар, протондар, H− иондары немесе ауыр иондар. Электрондар электрондық қару арқылы жасалады, олардың көптеген түрлері бар. Протондар дуоплазматрон немесе магнетрон сияқты плазмаға негізделген құрылғымен жасалады. H− иондары магнетрон немесе Пеннинг көзі арқылы жасалады. Магнетрон орталық цилиндрлі катодтан тұрады, оның айналасында анод орналасқан. Разряд кернеуі әдетте 150 В-тан жоғары, ал ток күші шамамен 40 А құрайды. Магниттік өріс катод осіне параллель және шамамен 0,2 Теслаға тең. Сутек газы импульстік газ клапаны арқылы енгізіледі. Катодтың жұмыс функциясын төмендету үшін, иондардың мөлшерін арттыратын цезий жиі қолданылады. Ірі цезиатталған H− көздері ядролық синтез құрылғыларында плазманы қыздыру үшін де қолданылады. Пеннинг көзі үшін, қабықтың электр өрісіне параллель күшті магнит өрісі электрондар мен иондарды циклотрон спиральдары бойынша катодтан катодқа бағыттайды. Магнетрондағыдай, катодтарда жылдам H− иондары пайда болады. Плазмалық апертураға жылжу кезінде заряд алмасу реакциясының нәтижесінде олар баяулайды. Бұл магнетрондан алынған иондарға қарағанда суық ион сәулесін құрайды. Ауыр иондарды электрондық циклотрондық резонанстық ион көзімен жасауға болады. Электрондық циклотрондық резонанс (ЭЦР) ион көздерін жоғары зарядталған иондардың қарқынды сәулелерін өндіру үшін пайдалану соңғы он жылдамызда едәуір өсті. ЭЦР ион көздері сызықтық үдеткіштерге, Ван-де-Графф генераторларына немесе ядролық және элементар бөлшектер физикасындағы циклотрондарға инжекторлар ретінде қолданылады. Атомдық және беттік физикада ЭЦР ион көздері соқтығысу эксперименттері үшін немесе беттерді зерттеу үшін жоғары зарядталған иондардың қарқынды сәулелерін ұсынады. Дегенмен, ең жоғары зарядтық күйлер үшін электрондық сәулелі ион көздері (EBIS) қажет. Олар орташа ауыр элементтердің тіпті бос иондарын да жасауға қабілетті. Сол принципке негізделген электрондық сәулелі ион тұзағы (EBIT) жалаңаш уран иондарын өндіре алады және ион көзі ретінде де қолданылуы мүмкін. Ауыр иондарды иондық тапанша арқылы да жасауға болады, ол әдетте газ күйіндегі затты иондау үшін электрондардың термиондық эмиссиясын пайдаланады. Мұндай құралдар көбінесе беттік талдау үшін қолданылады. Газ анод пен катод арасындағы ион көзі арқылы ағып өтеді. Анодқа оң кернеу қолданылады. Бұл кернеу, ішкі және сыртқы катодтардың ұштары арасындағы жоғары магнит өрісімен бірігіп, плазманың пайда болуына мүмкіндік береді. Плазмадағы иондар анодтың электр өрісімен тебіледі. Бұл иондық сәулені құрайды.