辉光放电质谱仪

一种将辉光放电源当作离子源并且和质谱仪器联接行质谱测定的分析方法，被称为辉光放电质谱法，英文名：glow discharge mass spectrometry，简称为GDMS。GDMS应用于多个学科领域，作用举足轻重，在材料科学领域，GDMS已经变成了无机固体材料，特别是高纯材料杂质成分分析的强有力方法。GDMS已经变成了反应性和非反应性等离子体沉积过程的控制和表征的工具。

原理

将大约10-1000帕压力的惰性气体通入到放电池中，将一个电场施加于阳极与阴极之间。当电压达到足够高时，会击穿电离惰性气体。在电场作用下，电离产生的大量电子和正离子分别往相反方向加速，特征的辉光在大量电子与气体原子的碰撞过程被辐射出来，使得“负辉区”在放电池中形成。正离子则对阴极（样品）表面进行撞击，利用动能传递使阴极发生溅射。

阴极材料的原子、原子团为阴极溅射的产物，也会有二次离子和二次电子产生。样品的深度分析是以阴极的溅射过程作为理论基础的，同时阴极的溅射过程也是样品原子的产生途径。辉光放电的机制由于大量的原子、离子和电子对等离子体中的碰撞过程进行参与，而变得非常复杂。“负辉区”和“阴极暗区”这两个对样品分析的区域在辉光放电形成的众多区域中显得尤为重要。阴极暗区是一个在阴极表面附近的薄层区域，正离子密度比较高，施加于这个区域的电压降几乎为整个辉光放电的全部的电压降。负辉区几乎是一个无场的区域，辉光放电的大部分容积通常由其占着，传导电流的作用由电子承担着。，所以溅射产生的二次离子通常会往电极表面拉回，从而使沉积形成从而使得从阴极暗区通过变得非常的困难。那么中性的原子就会从负辉区通过而离子化或者被激发，当然也有在频繁的碰撞过程中返回的可能性，此作为辉光放电的特点，非常的明显。使固体样品中具有代表性组成的原子产生同时产生这些原子的激发态和离子态的能力为辉光放电源所具有。所以辉光放电不仅能够作为光源，也能

一种将辉光放电源当作离子源并且和质谱仪器联接行质谱测定的分析方法，被称为辉光放电质谱法，英文名：glow discharge mass spectrometry，简称为GDMS。GDMS应用于多个学科领域，作用举足轻重，在材料科学领域，GDMS已经变成了无机固体材料，特别是高纯材料杂质成分分析的强有力方法。GDMS已经变成了反应性和非反应性等离子体沉积过程的控制和表征的工具。

应用

气体分析应用

因为使用分子气体(如氮气、氧气。、空气、水蒸气)能够使得稳定的辉光放电获得，因此气体的分析也能够使用GDMS。

1、Schelles等采用第二阴极技术使用GDMS进行大气中的颗粒物的测定。

2、Gordon等采用射频辉光放电离子阱质谱和级联质谱实时监控空气中的有毒污染物

3、McLuckey及其合作者报道了使用GDMS对大气样品中痕量杂质进行分析。

非导体分析应用

因为被分析样品在直流辉光放电中作为阴极,因此对于GDMS而言非导体样品作为分析样品类型不是理想不是十分的理想。对于此类样品，不仅能够采用射频辉光放电直接进行分析(块状或压制成块状),而且还能够将第二阴极引入或者混合压制样品(粉末)与导电材料(如Cu,Ag,石墨,Ta ，In,Ga等)将其制成阴极加以测定。

半导体分析应用

在GDMS的应用领域中，半导体材料的杂质分析是非常重要的，而且商业价值也非常的高。半导体材料中浓度极低的杂质元素就能够对其电学性质起到决定性作用。然而普通的分析方法并不能够胜任半导体的材料性质及杂质元素的含量水平。由于GDMS所具有的特点，其作为高纯半导体材料乃至半导体工业材料的分析手段变得比不可少。

一种将辉光放电源当作离子源并且和质谱仪器联接行质谱测定的分析方法，被称为辉光放电质谱法，英文名：glow discharge mass spectrometry，简称为GDMS。GDMS应用于多个学科领域，作用举足轻重，在材料科学领域，GDMS已经变成了无机固体材料，特别是高纯材料杂质成分分析的强有力方法。GDMS已经变成了反应性和非反应性等离子体沉积过程的控制和表征的工具。

发展前景

到目前为止，在直接进行固体导电材料的痕量及超痕量元素分析的手段当中，辉光放电质谱法(GDMS)是被认为zui行之有效的。因为其能够直接进行固体进样，所以在这二十年以内已经在高纯金属、合金等材料的分析领域得到了非常广泛的应用，除了宽动态线性范围的优点以及优越的检测限为GDMS所具备，而且样品能够较为简单地进行制备，有着比较低的基体效应并且元素间有着较小的灵敏度差异。GDMS因为他的分析性能比较优越，可以广泛地应用于电子学、化学、冶金、地质以及材料科学等领域里。其在高纯金属和半导体材料分析中的优越性已经被显示出来。也在积极地研究和完善它在绝缘体、粉末、液体、有机物和生物材料分析以及负离子测定中的应用。有着非常广阔的发展前景。

表面及深度分析应用

辉光放电质谱的原子化过程是阴极溅射过程，持续地逐层剥离样品原子的质谱信息，其所反映的化学组成也由表及里,随着溅射过程而变化,所以深度分析也可以使用GDMS。相比于GDAES，GDMS的优点是元素的覆盖范围更加的宽以及检出限也更加的低。然而GDMS却没有较为迅速的速度。辉光放电质谱深度分析的应用文献增长速度相当的快，在这当中，占比较非常多的是不同类型金属涂层分析，并且该技术在氧化物、 氮化物和一些其它的非金属涂层分析中也应用的相当成功。