化學電離質譜(Chemical Ionization Mass Spectrometer, CIMS)是大氣領域中一種常見的軟電離(Soft Ionization)手段。使用化學電離的好處是不會產生離子碎片，并可在線進樣實時分析。目前大氣化學領域采用的試劑(reagent)，硝酸、乙醇、水最為常見。跟其他電離方法相比，化學電離質譜選擇性很高。比如說，質子轉移反應發生需要特定的條件，這些離子化手段稱為質子轉移(Proton Transfer Reaction, PTR)。其中，水的親核能(Proton affinity)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物的PTR-MS質譜儀檢測大部分有機物，而以乙醇或者氨氣為反應物的質譜儀特定的檢測具有更高親核性的胺類。化學電離質譜因為選擇性強，電離過程快，可以用于定量分析。