5．辉光放电光源

辉光放电(glow discharge, GD)可用作原子发射光谱的激发光源，它具有较高的稳定性，能直接用于固体样品的成分分析和逐层分析。

辉光放电有直流放电(DC)模式，可用于金属等导体分析，射频放电(RF)模式可用于所有固体样品(导体、半导体和绝缘体)的分析。

辉光放电光源，基本上都是格里姆(Grimm)型，其结构见图3-11。

此光源中，阳极空心圆筒伸入环形阴极中，它们之间为聚四氟乙烯绝缘体。两个电极间的距离和阳极圆筒下端面与阴极试样之间的距离皆为0.2 mm。光源内部抽真空至10Pa后，充入压力约100～1000Pa的低压放电气体氩，然后在两电极间施加500～1500V直流电压；阳极接地保持零电位，阴极施加负高压。使光源内氩气被激发、离解成Ar⁺和电子，在两电极间形成Ar⁺等离子体。在电场作用下Ar^＋与阴极样品碰撞，在样品表面的原子，获得可以克服晶格束缚的5～15eV的能量，并以中性原子逸出表面，其再与Ar⁺和自由电子产生一系列的碰撞，会被激发电离、产生二次电子发射，从而在负辉区产生样品特征的发射光谱。负辉区主要构成阴极的金属原子的溅射和光辐射，它产生最大的电流密度和电子动能，会使挥发出的气态原子强烈电离，并激发出光辐射(见图3-12)。

图3-11 格里姆辉光放电光源结构示意图
1-石英窗；2-阳极；3-环形阴极；4-绝缘体；5-放电气体(Ar)入口；6-放电气体出口；7-样品；8-负辉区

图3-12 格里姆放电光源放电负辉区放大图

辉光放电光源，除使用直流电压供电分析金属导体外，还可在两电极间施加具有一定频率的射频电压，此时样品可交替作为阴极或阳极，其表面轮流受到正离子和电子的碰撞，增大了样品原子被撞击的频率，提高了样品原子化和被激发离子化效率，它可直接分析导体、半导体和绝缘体样品。

辉光放电过程，样品原子被不断地逐层剥离，随溅射过程的进行，光谱信息反映的化学组成，由表面到里层所发生的变化，可用于深度分析。

相关链接：原子发射光谱仪（二）