gdms是什么分析儀

一、GDMS概述

輝光放電質(zhì)譜法（Glow Discharge Mass Spectrometry，簡稱GDMS）是利用輝光放電源作為離子源與質(zhì)譜儀器聯(lián)接進行質(zhì)譜測定的一種分析方法。GDMS在多個學(xué)科領(lǐng)域均獲得重要應(yīng)用。在材料科學(xué)領(lǐng)域， GDMS成為反應(yīng)性和非反應(yīng)性等離子體沉積過程的控制和表征的工具。GDMS被認(rèn)為是目前對固體導(dǎo)電材料直接進行痕量及超痕量元素分析的最有效的手段。由于其可以直接固體進樣，已成為無機固體材料，尤其是高純金屬、合金等材料雜質(zhì)成分分析的強有力方法。

二、 GDMS原理

輝光放電質(zhì)譜由輝光放電離子源和質(zhì)譜分析器兩部分組成。輝光放電離子源（GD源）利用惰性氣體（一般是氬氣，壓強約10～100Pa）在上千伏特電壓下電離產(chǎn)生的離子撞擊樣品表面使之發(fā)生濺射，濺射產(chǎn)生的樣品原子擴散至等離子體中進一步離子化，進而被質(zhì)譜分析器收集檢測。輝光放電屬于低壓放電，放電產(chǎn)生的大量電子和亞穩(wěn)態(tài)惰性氣體原子與樣品原子頻繁碰撞，使樣品得到極大的濺射和電離。同時，由于GD源中樣品的原子化和離子化分別在靠近樣品表面的陰極暗區(qū)和靠近陽極的負(fù)輝區(qū)兩個不同的區(qū)域內(nèi)進行，也使基體效應(yīng)大為降低。GD源對不同元素的響應(yīng)差異較?。ㄒ话阍?0倍以內(nèi)），并具備很寬的線性動態(tài)范圍（約10個數(shù)量級），因此，即使在沒有標(biāo)樣的情況下，也能給出較準(zhǔn)確的多元素半定量分析結(jié)果，十分有利于超純樣品的半定量分析。

圖2. 輝光放電質(zhì)譜的基本原理

ＧＤ源的供電方式可分為三種，直流輝光放電（DC-GD）、射頻輝光放電（RF-GD）和脈沖輝光放電（pulsed-GD）。其中直流源應(yīng)用最多，其他兩種與質(zhì)譜的結(jié)合還處于實驗室階段，尚無商品化的儀器出現(xiàn)。

三、GDMS特點

• 直接固態(tài)取樣;

• 離子源電離能力強;

• 靈敏度高, 分辨率高;

• 測量過程穩(wěn)定, 良好的重現(xiàn)性及再現(xiàn)性;

• 幾乎可對周期表中所有元素(C,O,H,N除外)作定性或定量分析；

• GDMS在幾乎無需樣品制備的情形下，就能對無機粉末、鍍膜/基材和非導(dǎo)電性材料直接檢測，提供各種元素的信息；

? 檢測面積：~ 50 mm2；

? 檢測范圍：% - ppt；

? 縱向解析率：>= 0.1 μm。

四、GDMS應(yīng)用

直流輝光放電質(zhì)譜（DC—GDMS）主要的用途是高純金屬、半導(dǎo)體等導(dǎo)電材料的痕量雜質(zhì)分析，由鍍層、電沉積、滲透等工藝制備的層狀樣品的深度分析。除此之外，還可以用于沉積物、氧化物等非金屬材料的雜質(zhì)分析以及對精確度要求不高的同位素豐度分析中。

1、高純材料分析

高純材料雜質(zhì)分析主要有兩個難點：其一是雜質(zhì)的濃度很低，對儀器的檢測能力、本底控制、消除干擾等要求較高；其二是基體元素濃度很高，容易對被測元素造成干擾。高分辨GDMS去除干擾能力強，動態(tài)范圍寬，可以實現(xiàn)常量、微量、痕量、超痕量分析，較容易克服以上困難，因此特別適合高純物質(zhì)的分析。

2、深度分析

GDMS的濺射進樣方式?jīng)Q定了它可以進行深度分析。輝光放電非常穩(wěn)定，可以在樣品表面獲得幾乎相同的取樣坑，而且通過控制放電條件可以對濺射的速率進行控制。已有很多文獻報道了GDMS在深度分析方面的應(yīng)用。深度分析在研究薄層材料方面有著重要的意義，有助于對一些表面化學(xué)或物理現(xiàn)象的原理進行研究，對防腐、表面材料的生產(chǎn)工藝提供指導(dǎo)。

3、導(dǎo)體材科分析

DC—GDMS不能直接分析非導(dǎo)體材料，常用的用于分析非導(dǎo)體材料處理方法主要有兩種：第二陰極法和混合法。第二陰極法對第二陰極的材料要求較為苛刻，一般情況下基體信號強度比導(dǎo)體弱，穩(wěn)定性較差，而且無法區(qū)分第二陰極雜質(zhì)本底和樣品雜質(zhì)；對于粉末樣品，可與導(dǎo)電物質(zhì)混合，如石墨、金、銅、鉭、銀粉，壓制成型，然后進行分析。這種方法容易產(chǎn)生污染，同樣添加物會增加背景信號，而且會稀釋樣品降低靈敏度