ESI (electrospray ionization) là một trong những kỹ thuật ion hóa sử dụng phổ biến trong khối phổ. Dung dịch chứa chất phân tích sau khi qua cột sắc ký được dẫn vào khối phổ thông qua ống kim với tốc độ chậm (0,1 -10µl/phút). Ống kim được tích điện bởi điện áp lớn (2 - 5 kV), có giá trị âm hoặc dương tùy thuộc vào yêu cầu của chất phân tích. Bề mặt chất lỏng trong ống kim bị tích điện bởi điện trường tạo ra từ điện thế áp vào ống kim. Khi chất lỏng tại đầu kim (nón Taylor) tích điện đạt đến giới hạn Rayleigh [55] sẽ tạo thành giọt chất lỏng tích điện và tách ra khỏi đầu kim chuyển vào buồng hóa hơi. Mật độ điện tích trên giọt chất lỏng tăng lên ngày càng cao do dung môi bị bay hơi, dẫn đến sự phân chia giọt chất lỏng thành những giọt nhỏ hơn cho đến khi tạo thành những ion tự do. Các ion sẽ chuyển tới đầu dò khối phổ nhờ lực hút tĩnh điện của điện cực đối (hình 2.3).
Hình 2.3. Cơ chế hình thành ion tại giao diện ESI[41]
Kỹ thuật ion hóa này “mềm’ vì không gây phân mảnh phân tử M, cho phép xác định phân tử khối của chất cần phân tích M dựa trên tỉ số m/z. Phun ion hóa dương chủ yếu tạo MH+ (nhất là khi M nhỏ, ít có khả năng phân mảnh) cho một mũi
tại m/z bằng M+1. Nếu hợp chất có nhiều điểm bazơ như các peptide thì có thể tạo thành các ion đa điện tích: M + 2H+ → MH22+ và M + 3H+ → MH33+ . Khi này phổ xuất hiện rất nhiều ion như MH+, MH22+ MH33+ ứng với m/z lần lượt là (M+1), (M+2)/2, (M+3)/3. Có thể thấy khống chế pH của dung dịch mẫu rất quan trọng đối với hiệu suất ion hóa và phân bố điện tích trên phân tử cần khảo sát. Vì vậy khi sử dụng ESI - MS dung dịch cần phân tích thường được đệm hay thêm vào axít để kiểm soát hay tăng cường sự tạo thành ion. Thành phần đệm phổ biến nhất là các acid formic, trifluoroacetic, acetic, heptafluorobutyric và các muối ammonium của các muối này.