Спектрометрия тлеющего разряда (GDS) – это аналитический метод для прямого определения элементного состава твердых образцов. Подготовленный плоский образец устанавливается на источнике тлеющего разряда, источник вакуумируется и заполняется аргоном. Между образцом (катодом) и электрически заземленным корпусом лампы (анодом) создается постоянное электрическое поле.

Эти условия приводят к самопроизвольному образованию устойчивого самоподдерживающегося разряда, который называется тлеющим разрядом. Сила тока регулируется источником питания, а напряжение лампы поддерживается постоянным путем регулирования давления аргона.

As soon as the plasma is initiated, inert gas ions formed in the plasma are accelerated by the electric field toward the cathode. В процессе, называемом катодным распылением, кинетическая энергия передается от ионов инертного газа к атомам на поверхности образца, что вызывает выброс некоторых из этих поверхностных атомов в плазму.

Как только атомы выбрасываются в плазму, они подвергаются неупругим столкновениям с электронами или метастабильными атомами аргона. Энергия, передаваемая такими столкновениями, приводит к энергетическому возбуждению распыленных атомов. Возбужденные атомы быстро разряжаются до более низкого энергетического состояния, испуская фотоны.

Длина волны каждого фотона определяется электронной конфигурацией атома, из которого он был излучен. Поскольку каждый элемент имеет уникальную электронную конфигурацию, любой из них может быть идентифицирован по уникальным спектрохимическим характеристикам или спектру излучения.

Спектрометр используется для измерения сигналов эмиссии от тлеющего разряда. To ensure that the media within the spectrometer is transparent to ultra-violet and visible light (160-460 nm), the entire optical system is purged with argon. Матрица фоточувствительного прибора с зарядовой связью (ПЗС) расположена в фокальной плоскости таким образом, что полный спектр излучения регистрируется от 160 до 460 нм.

ПЗС-матрицы преобразуют спектр в электрический сигнал, который оцифровывается и обрабатывается для удаления сигнала темнового тока, нормализации отклика пикселя, расширения динамического диапазона и устранения пикселизации. Поскольку количество фотонов, испускаемых каждым элементом, пропорционально его относительной концентрации в образце, концентрации аналита можно определить путем калибровки по эталонным образцам известного состава.