輝光放電質譜儀的原理

一種將輝光放電源當作離子源并且和質譜儀器聯接行質譜測定的分析方法，被稱為輝光放電質譜法，英文名：glow discharge mass spectrometry，簡稱為GDMS。GDMS應用于多個學科領域，作用舉足輕重，在材料科學領域，GDMS已經變成了無機固體材料，特別是高純材料雜質成分分析的強有力方法。GDMS已經變成了反應性和非反應性等離子體沉積過程的控制和表征的工具。

原理

將大約10-1000帕壓力的惰性氣體通入到放電池中，將一個電場施加于陽極與陰極之間。當電壓達到足夠高時，會擊穿電離惰性氣體。在電場作用下，電離產生的大量電子和正離子分別往相反方向加速，特征的輝光在大量電子與氣體原子的碰撞過程被輻射出來，使得“負輝區”在放電池中形成。正離子則對陰極（樣品）表面進行撞擊，利用動能傳遞使陰極發生濺射。

陰極材料的原子、原子團為陰極濺射的產物，也會有二次離子和二次電子產生。樣品的深度分析是以陰極的濺射過程作為理論基礎的，同時陰極的濺射過程也是樣品原子的產生途徑。輝光放電的機制由于大量的原子、離子和電子對等離子體中的碰撞過程進行參與，而變得非常復雜。“負輝區”和“陰極暗區”這兩個對樣品分析的區域在輝光放電形成的眾多區域中顯得尤為重要。陰極暗區是一個在陰極表面附近的薄層區域，正離子密度比較高，施加于這個區域的電壓降幾乎為整個輝光放電的全部的電壓降。負輝區幾乎是一個無場的區域，輝光放電的大部分容積通常由其占著，傳導電流的作用由電子承擔著。，所以濺射產生的二次離子通常會往電極表面拉回，從而使沉積形成從而使得從陰極暗區通過變得非常的困難。那么中性的原子就會從負輝區通過而離子化或者被激發，當然也有在頻繁的碰撞過程中返回的可能性，此作為輝光放電的特點，非常的明顯。使固體樣品中具有代表性組成的原子產生同時產生這些原子的激發態和離子態的能力為輝光放電源所具有。所以輝光放電不僅能夠作為光源，也能夠作為離子源，在固態樣品的含量和深度分析中得到了非常廣泛的應用。陰極濺射和彭寧電離這兩個重要的優點為輝光放電為質譜分析所提供。在電離出被濺出原子進入質譜分析中，彭寧離子化過程的作用至關重要，一種直接從固體樣品中獲得大批具有代表性組成的原子的手段為陰極濺射所提供。