快速原子轟擊用中性原子的高速定向運動直接轟擊樣品表層，使樣品電離形成正離子[M + H]+、負離子[M – H]-和碎片離子。快速原子轟擊離子源由一個冷陰極釋放離子槍和一個碰撞電荷交換室組成。Ar在釋放離子槍中被電離成Ar+，然后Ar+在加速電壓和聚焦電極的作用下形成高速Ar+離子束。電荷交換室被Ar充滿。當離子束進入交換室時，發生以下反應：
快速原子轟擊1
“< >”表示具有快速定向運動的粒子符號。Ar+的快速定向運動從Ar獲取電子，從而形成Ar的快速定向運動。電荷交換過程中＜Ar+＞的能量損失很小，因此產生的＜Ar＞也具有高能量。＜Ar+＞在偏轉電場中被分離，＜Ar＞仍沿原始方向高速前進，最后撞擊樣品目標使樣品電離。將樣品溶解在溶劑中，并涂在快速原子轟擊中的一小塊金屬上。所用溶劑的蒸氣壓應該足夠低以使樣品保持溶解狀態。所用的溶劑包括甘油、二乙醇胺、乙二醇、二甲基亞砜等。
快速原子轟擊2
樣品被電離后，其正電荷產物主要以質子鍵合或堿金屬離子鍵合的形式存在。通常，只需要少量的堿金屬離子，并且質譜儀中會出現[M + Na]+或[M + K]+信號。在具有強堿性基團的樣品（多肽）中首先觀察到[M + Na]+峰。如果樣品中混有酸，則信號會增強。另一方面，陰離子產物以[M – H]-的形式出現。酸性樣品經常被離子化為[M – H]-，鹽樣品通過裂解陽離子或陰離子形成帶電離子。研究表明，鹽離子對于確定樣品的分子量和分析樣品結構很重要。