輝光放電簡易實驗裝置

① 什麼是輝光放電裝置、作用機理是怎樣的

低壓氣體
中顯示輝光的
氣體放電
現象，即是稀薄氣體中的
自激
導電現象。低壓氣體放電的一種類型，在
發射光譜分析
中用作氣體分析和難激發元素分析的激發光源。在
玻璃管
兩端各接一平板電極，充入
惰性氣體
，加數百伏
直流電壓
，管內便產生
輝光放電
，其電流為10-4～10-2A。放電形式與氣體性質、壓力、放
電管
尺寸、電極材料、形狀和距離有關。
在置有板狀電極的玻璃管內充入低壓（約幾
毫米汞柱
）氣體或蒸氣，當兩極間電壓較高（約1000伏）時，稀薄氣體中的殘余
正離子
在電場中加速，有足夠的動能轟擊陰極，產生
二次電子
，經簇射過程產生更多的帶電粒子，使
氣體導電
。輝光放電的特徵是
電流強度
較小（約幾毫安），溫度不高，故電管內有特殊的亮區和暗區，呈現瑰麗的發光現象。
輝光放電時，在
放電管
兩極電場的作用下，電子和正離子分別向陽極、陰極運動，並堆積在兩極附近形成空間電荷區[1]。因正離子的漂移速度遠小於電子，故正離子空間電荷區的
電荷密度
比電子空間電荷區大得多，使得整個極間電壓幾乎全部集中在陰極附近的狹窄區域內。這是輝光放電的顯著特徵，而且在正常輝光放電時，兩極間電壓不隨電流變化。
在陰極附近，
二次電子發射
產生的電子在較短距離內尚未得到足夠的能使氣體分子電離或激發的動能，所以緊接陰極的區域不發光。而在陰極輝區，電子已獲得足夠的能量碰撞氣體分子，使之電離或激發發光。其餘暗區和輝區的形成也主要取決於電子到達該區的動能以及氣體的壓強（電子與氣體分子的非彈性碰撞會失去動能）。
輝光放電的主要應用是利用其發光效應（如霓虹燈、日光燈）以及正常輝光放電的穩壓效應（如氖
穩壓管
）。

② 氣體放電的輝光放電

簡介
低壓氣體在著火之後一般都產生輝光放電。若電極是安裝在玻璃管內，在氣體壓力約為 100帕且所加電壓適中時，放電就呈現出明暗相間的 8個區域（圖4）。圖中下方的曲線表示光強的分布，按從陰極到陽極的順序分為7個區。
①阿斯頓暗區：它是陰極前面的很薄的一層暗區，是F.W.阿斯頓於1968年在實驗中發現的。在本區中，電子剛剛離開陰極，飛行距離尚短，從電場得到的能量不足以激發氣體原子，因此沒有發光。
②陰極輝區：緊接於阿斯頓暗區，由於電子通過阿斯頓暗區後已具有足以激發原子的能量，在本區造成激發而形成的區域，當激發態原子恢復為基態時就發光。
③陰極暗區：又稱克魯克斯暗區。抵達本區域的電子，能量較高，有利於電離而不利於激發，因此發光微弱。
④負輝區：緊鄰陰極暗區，且與陰極暗區有明顯的分界。在分界線上發光最強，後逐漸變弱，並轉入暗區，即後述的法拉第暗區。負輝區中的電子能量較為分散，既富於低能量的電子也富於高能量的電子。
⑤法拉第暗區：負輝區到正柱區的過渡區域。在本區中，電子能量很低，不發生激發或電離，因此是暗區。
⑥正輝柱區：與法拉第暗區有明顯的邊界，是電子在法拉第暗區中受到加速，具備了激發和電離的能力後在本區中激發電離原子形成的，因發光明亮故又稱正輝柱。正輝柱區中電子、離子濃度很高（約1015～1016個/米3），且兩者的濃度相等，因此稱為等離子體。正柱區具有良好的導電性能；但它對放電的自持來說，不是必要的區域。在短的放電管中，正柱區甚至消失；在長的放電管中，它幾乎可以充滿整個管子。正柱區中軸向電場強度很小，因此遷移運動很弱，擴散運動（即亂向運動）占優勢。
⑦陽極輝區和陽極暗區：只有在陽極支取的電流大於等離子區能正常提供的電流時才出現。它們在放電中不是典型的區域。輝光放電各區域中最早被利用的是正柱區。正柱區的發光和長度可無限延伸的性質被利用於製作霓虹燈。作為指示用的氖管、數字顯示管，以及一些保護用的放電管，也是利用輝光放電。在氣體激光器中，毛細管放電的正柱區是獲得激光的基本條件。近代微電子技術中的等離子體塗覆、等離子體刻蝕，也是利用輝光放電過程。從正柱區的研究發展起來的等離子體物理，對核聚變、等離子體推進、電磁流體發電等尖端科學技術有重要意義。輝光放電中的負輝區，由於電子能量分布比正柱區的為寬，如今被成功地用於製作白光激光器。 輝光放電中，如果整個陰極已布滿輝光，再增大支取的電流，則出現異常輝光放電（圖1中 BE段）。此時陰極位降很大，且位降區的寬度減小。陰極位降大和電流密度大，會導致陰極材料的濺射。在放電器件中，濺射的吸氣作用降低器件內氣體壓強並改變其氣體成分，而濺射形成的導電膜則降低電極間絕緣。陰極濺射現象也可用作材料塗覆的一種手段，這就是濺射鍍膜。

③ 獻身，創新，求實，協作 科學精神出自哪裡

終於盼到了周末，爸爸、媽媽這回總算有時間，可以帶我到科技館去參觀了，我心裡別提有多高興了！
武漢科技館內的展覽內容，一共分為三大部分：首先，我們參觀的是航天知識展，觀看了我國自行研製和發射的第一顆人造地球衛星——東方紅一號，以及通信衛星、東風Ⅱ型導彈、長征系列火箭、飛行艙等，媽媽分別給我介紹了它們的一些基本知識和原理。
接著，我們參觀的是聲、光、電磁展，從一樓至三樓的展廳里，擺放著49個里，擺放著49個實驗裝置。每個實驗設備，都標著它的操作方法和運用原理。各式各樣的科學實驗裝置，顯示出科學的奧妙無窮，真是又稀奇、又有趣，我覺得最好玩的要算是「魔燈」了，在小桌上放著一個管好光滑透明的玻璃圓球，裡面有一些像線條一樣色彩斑斕的光線，當我用手觸摸圓球時，其中一部分光線像施魔法一樣，集中到我的手心上來，這是輝光發電的一種表現形式。玻璃球體內充有兩種以上稀薄的惰性氣體，在高壓電場的激發下，惰性氣體便會發出光來。由於高壓電場對大地的電容基本是均勻的，當人體靠近時，改變了電容的分配，也就改變了電場的分布，於是發光的方向也改變了。五光十色的霓虹燈就是利用輝光放電原理製造的。
最後，參觀的是《院士科技影視廳》，這里介紹了我們武漢地區48位中國科學院院士和中國工程院院士的情況，我被老一輩科學家「獻身、創新、求實、協作」的科學精神和先進事跡深深感動，我一定要好好學習，將來也要向他們一樣。

④ 弗蘭克—赫茲實驗的實驗內容

弗蘭克—赫茲管（簡稱F—H管）、加熱爐、溫控裝置、F—H管電源組、掃描電源和微電流放大器、微機—Y記錄儀。
F—H管是特別的充汞四極管，它由陰極、第一柵極、第二柵極及板極組成。為了使F—H管內保持一定的汞蒸氣飽和蒸氣壓，實驗時要把F—H管置於控溫加熱爐內。加熱爐的溫度由控溫裝置設定和控制。爐溫高時，F—H管內汞的飽和蒸氣壓高，平均自由程較小，電子碰撞汞原子的概率高，一個電子在兩次與汞原子碰撞的間隔內不會因柵極加速電壓作用而積累較高的能量。溫度低時，管內汞蒸氣壓較低，平均自由程較大，因而電子在兩次碰撞間隔內有可能積累較高的能量，受高能量的電子轟擊，就可能引起汞原子電離，使管內出現輝光放電現象。輝光放電會降低管子的使用壽命，實驗中要注意防止。
F—H管電源組用來提供F—H管各極所需的工作電壓。其中包括燈絲電壓UF，直流1V～5V連續可調；第一柵極電壓UG1，直流0～5V連續可調；第二柵極電壓UG2，直流0～15V連續可調。
掃描電源和微電流放大器，提供0～90V的手動可調直流電壓或自動慢掃描輸出鋸齒波電壓，作為F—H管的加速電壓，供手動測量或函數記錄儀測量。微電流放大器用來檢測F—H管的板流，其測量范圍為10^-8A、10^-7A、10^-6A三擋。
微機X—Y記錄儀是基於微機的集數據採集分析和結果顯示為一體的儀器。供自動慢掃描測量時，數據採集、圖像顯示及結果分析用。 玻爾的原子理論指出：①原子只能處於一些不連續的能量狀態E1、E2……，處在這些狀態的原子是穩定的，稱為定態。原子的能量不論通過什麼方式發生改變，只能是使原子從一個定態躍遷到另一個定態；②原子從一個定態躍遷到另一個定態時，它將發射或吸收輻射的頻率是一定的。如果用Em和En分別代表原子的兩個定態的能量，則發射或吸收輻射的頻率由以下關系決定：
hv=|Em－En|（1）
式中：h為普朗克常量。
原子從低能級向高能級躍遷，也可以通過具有一定能量的電子與原子相碰撞進行能量交換來實現。本實驗即讓電子在真空中與汞蒸氣原子相碰撞。設汞原子的基態能量為E1，第一激發態的能量為E2，從基態躍遷到第一激發態所需的能量就是E2－E1。初速度為零的電子在電位差為U的加速電場作用下具有能量eU，若eU小於E2－E1這份能量，則電子與汞原子只能發生彈性碰撞，二者之間幾乎沒有能量轉移。當電子的能量eU≥E2－E1時，電子與汞原子就會發生非彈性碰撞，汞原子將從電子的能量中吸收相當於E2－E1的那一份，使自己從基態躍遷到第一激發態，而多餘的部分仍留給電子。設使電子具有E2－E1能量所需加速電場的電位差為U0，則
eu0=E2－E1（2）
式中：U0為汞原子的第一激發電位（或中肯電位），是本實驗要測的物理量。
實驗方法是，在充汞的F—H管中，電子由熱陰極發出，陰極K和第二柵極G2之間的加速電壓UG2K使電子加速。第一柵極對電子加速起緩沖作用，避免加速電壓過高時將陰極損傷。在板極P和G2間加反向拒斥電壓UpG2。當電子通過KG2空間，如果具有較大的能量（≥eUpG2）就能沖過反向拒斥電場而達到板極形成板流，被微電流計pA檢測出來。如果電子在KG2空間因與汞原子碰撞，部分能量給了汞原子，使其激發，本身所剩能量太小，以致通過柵極後不足以克服拒斥電場而折回，通過電流計pA的電流就將顯著減小。實驗時，使柵極電壓UG2K由零逐漸增加，觀測pA表的板流指示，就會得出如圖2所示Ip～UG2K關系曲線。它反映了汞原子在KG2空間與電子進行能量交換的情況。當UG2K逐漸增加時，電子在加速過程中能量也逐漸增大，但電壓在初升階段，大部分電子達不到激發汞原子的動能，與汞原子只是發生彈性碰撞，基本上不損失能量，於是穿過柵極到達板極，形成的板流Ip隨UG2K的增加而增大，如曲線的oa段。當UG2K接近和達到汞原子的第一激發電位U0時，電子在柵極附近與汞原子相碰撞，使汞原子獲得能量後從基態躍遷到第一激發態。碰撞使電子損失了大部分動能，即使穿過柵極，也會因不能克服反向拒斥電場而折回柵極。所以Ip顯著減小，如曲線的ab段。當UG2K超過汞原子第一激發電位，電子在到達柵極以前就可能與汞原子發生非彈性碰撞，然後繼續獲得加速，到達柵極時積累起穿過拒斥電場的能量而到達板極，使電流回升（曲線的bc段）。直到柵壓UG2K接近二倍汞原子的第一激發電位（2U0）時，電子在KG2間又會因兩次與汞原子碰撞使自身能量降低到不能克服拒斥電場，使板流第二次下降（曲線的cd段）。同理，凡 （3） 處，Ip都會下跌，形成規則起伏變化的Ip～UG2K曲線。而相鄰兩次板流Ip下降所對應的柵極電壓之差，就是汞原子的第一激發電位U0。
處於第一激發態的汞原子經歷極短時間就會返回基態，這時應有相當於eU0的能量以電磁波的形式輻射出來。由式（2）得
eU0=hν=h·c/λ（4）
式中：c為真空中的光速；λ為輻射光波的波長。
利用光譜儀從F—H管可以分析出這條波長λ=253.7（nm）的紫外線。
附：幾種常見元素的第一激發電勢(U0) 元素 鈉(Na) 鉀(K) 鋰(Li) 鎂(Mg) 汞(Hg) 氦(He) 氖(Ne) U0/V 2.12 1.63 1.84 3.2 4.9 21.2 18.6 1）測繪F—H管Ip～UG2K曲線，確定汞原子的第一激發電位
（1）加熱爐加熱控溫。將溫度計棒插入爐頂小孔，溫度計棒上有一固定夾用來調節此棒插入爐中的深度，固定夾的位置已調整好，溫度計棒插入小孔即可。溫度計棒尾端電纜線連接到「感測器」專用插頭上，將此感測器插頭插入控溫儀後面板專用插座上。接通控溫電源，調節控溫旋鈕，設定加熱溫度（本實驗約180℃），讓加熱爐升溫30min，待溫控繼電器跳變時（指示燈同時跳變）已達到預定的爐溫。
（2）測量F—H管的Ip～UG2K曲線。實驗儀的整體連接可參考圖3，將電源部分的UF調節電位器、掃描電源部分的「手動調節」電位器旋鈕旋至最小（逆時針方向）。掃描選擇置於「手動」擋。微電流放大器量程可置於10-7A或10-8A擋（對充汞管）。待爐溫到達預定溫度後，接通兩台儀器電源。根據提供的F—H管參考工作電壓數據，分別調節好UF、UG1、UG2，預熱3～5min。
（a）手動工作方式測量。緩慢調節「手動調節」電位器，增大加速電壓，並注意觀察微電流放大器出現的峰谷電流信號。加速電壓達到50V～60V時約有10個峰出現。在測量過程中，當加速電壓加到較大時，若發現電流表突然大幅度量程過載，應立即將加速電壓減少到零，然後檢查燈絲電壓是否偏大，或適當減小燈絲電壓（每次減小0.1V～0.2V為宜）再進行一次全過程測量。逐點測量Ip～UG2K的變化關系，然後，取適當比例在毫米方格紙上作出Ip～UG2K曲線。從曲線上確定出Ip的各個峰值和谷值所對應的兩組UG2K值，把兩組數據分別用逐差法求出汞原子的第一激發電位U0的兩個值再取平均，並與標准值4.9V比較，求出百分差。若在全過程測量中，電流表指示偏小，可適當加大燈絲電壓（每次增大0.1V～0.2V為宜）
（b）自動掃描方式測量。將「手動調節」電位器旋到零，函數記錄儀先不通電，調節「自動上限」電位器，設定鋸齒波加速電壓的上限值。可先將電位器逆時針方向旋到最小，此時輸出鋸齒波加速電壓的上限值約為50V，然後將「掃描選擇」開關撥到「自動」位置。當輸出鋸齒波加速電壓時，從電流表觀察到峰谷信號。鋸齒波掃描電壓達到上限值後，會重新回復零，開始一次新的掃描。在數字電壓表、電流表上觀察到正常的自動掃描及信號後，可採用函數記錄儀記錄。記錄儀的X輸入量程可置於5V/cm檔，Y輸入量程可按電流信號大小來選擇，一般可先置於0.1V/cm檔。開啟記錄儀，即可繪出完整的Ip變化曲線。 （1）實驗裝置使用220V交流單相電源，電源進線中的地線要接觸良好，以防干擾和確保安全。
（2）函數記錄儀的X輸入負端不能與Y輸入的負端連接，也不能與記錄儀的地線（⊥）連接，否則要損壞儀器。
（3）實驗過程中若產生電離擊穿（即電流表嚴重過載現象）時，要立即將加速電壓減少到零。以免損壞管子。
（4）加熱爐外殼溫度較高，移動時注意用把手，導線也不要靠在爐壁上，以免灼傷和塑料線軟化。

⑤ 很急！在線等答案！！關於納米材料的制備！

直接沉澱法可以說一下，控制結晶的條件而已，要溫度，濃度等等，我同學在做，但不是一兩句說得清。

⑥ 輝光放電的應用領域

和
LA
—
ICPMS
的分析結果相比較。
Krishna
等對高純鎘中的
15
種元素進行了測定，
許多元素的分析結果與
ICP
—
MS
的結果吻合。此外國內的研究者也在
GDMS
分析半
導體材料中雜質元素方面作了許多研究，
分別對高純鎘
[12]
、
高純碲
[13]
、
高純
銻
[14]
、高純鍺
[15]
、碲鋅鎘晶體
[16]
進行了測定。

2.2
塊狀金屬分析

對於
GDMS
分析的所有的樣品類型中，塊狀金屬
(
如高純金屬、合金
)
最為理
想，也是其最重要的應用領域。分析時，塊狀金屬幾乎不需要樣品制備，僅簡單
的切割或加工成適合的形狀
(
如針狀或圓盤狀
)
，
固定於離子源中即可。
通過預濺
射階段，
清潔試樣表面的污染後進行分析。
GDMS
幾乎可以分析周期表中的所有元
素，並具有極低的檢出限
(
雙聚焦的儀器可達亞
ng
／
g
級
)
。
GDMS
的金屬材料分析
應用的研究報道很多，
如表
2
所示，
大部分集中在對痕量元素的測定上，
目前
GDMS
已逐漸成為國際上高純金屬材料、
高純合金材料、
稀貴金屬及濺射靶材雜質分析
的重要方法。
Vassamillet[17]
描述了
GDMS
在高純鋁生產中質量控制中的應用；
Hutton
與
Raith[6]
使用四極桿
GDMS
分析純銅中的雜質元素，
結果與認定值吻合極
好，檢出限在
0.01
～
0.7
／
μ
g
／
g
之間。
Raparth
等
[8]
採用鐵基標樣得到相對靈
敏度因子
(RSF)
值，使用
GD-QMS
對用於高溫合金生產的原料純鈷中的
20
個元素進
行了測定，結果與化學法測定值吻合很好。

由於
GDMS
的基體效應小，
RSF
幾乎不受合金組成的影響，
而且具有很寬的線
性響應范圍
(9
個數量級
)
，對樣品中的常量、微量及痕量元素能同時進行分析，
並獲得很好的分析結果，同時對於一般方法難以測定的非金屬元素也能直接測
定，
這些使得
GDMS
成為鋼等合金材料的理想分析方法之一。
Jakubowski
等使用四
極桿輝光放光放電質譜在優化的條件下分析
NIST 1261
鋼鐵標準的
30
個元素，含
量范圍從
2.0
(
鎳
)
～
0
．
4
μ
g
／
g(
鉛
)
，分析結果與認定值十分吻合；
Itoh
等使用
GDMS
測定
2
．
25Cr
一
1Mo
鋼中的
Ti
，
對質譜干擾
Mo
2+
和
FeAr
2+
採用數學方法進行扣除，
檢出限達到
38 ng
／
g
。
X
．
Feng
等對鋁合金中的
Bi
，
Co
，
Cu
，
Ge
，
Mg
，
Mn
，
Ni
，
Pb
，
Sn
，
Ti
，
V
，
Zn
，
Zr
進行了測定，檢出限為
10(Zr)
～
108(Mg)ng
／
g
，並研究
了採用
AIAr
+
可用作分析時的內標以減小基體效應。國內普朝光等也報道過使用
VG 9000
型
GDMS
測定鋼鐵中的錳、鉛等
14
種雜質元素。

2
．
3
非導體分析

由於在直流輝光放電中被分析樣品作為陰極，所以非導體樣品對於
GDMS
來
說不是理想的分析樣品類型。對於這類樣品除了採用射頻輝光放電直接分析外
(
塊狀或壓製成塊狀
)
，還可以將樣品
(
粉末
)
與導電材料
(
如
Cu
，
Ag
，石墨，
Ta
，
In
，
Ga
等
)
混合壓製成陰極或引入第二陰極進行測定，如表
3
所示。

射頻輝光放電質譜
(RF
—
GDMS)
由於可以直接分析非導體材料，
是近年來
GDMS
的重要研究方向之一，也獲得了一些應用
[18-19]
。它通過在樣品表面產生直流
自偏電壓，以維持穩定的濺射和離子化，從而可直接分析非導體材料。
Marcus
等使用射頻輝光質譜測定玻璃樣品中的主量及痕量元素，含量范圍從
50
．
37
％
(O)
～
25
μ
g
／
g(Au)
，
其分析結果與認定值十分符合。
GDMS
在測定粉末樣品時．
把
待測樣品與導體材料混合壓製成陰極的方法同火花源放電的制樣技術類似，由

Dogan
於
1972
年首次引人
GD
源．即樣品粉末和導體材料經混合均勻後，採用特製
的壓模製成針狀或片狀進行分析。
Tong
和
Harrison
「比較了
C
，
Cu
，
Ag
，
Fe
，
AI
及
Ta
等分別作為混合導體材料的特點．
石墨園濺射率低同時產生大量碳化物干擾
而被棄用，而
Al
和
Ta
由於具有吸收背景氣體的能力被認為適用於
GDMS
分析。
Woo
等利用實驗室自建的
GDMS
分析了
Al
2
O
3
。粉末和
Cu
粉末的混合樣品，氧化物的引
入導致相同的放電電壓和壓力下放電電流增大．而濺射率比純
Cu
樣品大幅度減
小，
並詳細討論了混合樣品的預濺射進程，
該法元索檢測限可達
0
．
1
μ
g
／
g
左右。
有報道使用
DCGDMS
分析土壤，
以
1
：
9
的比例土壤與
Ag
混合的標樣分析中，
51
種元
素的半定量結果可同時快速得出；與認定值比較．測量值平均相對偏差小於
40
蹦，外部重現性小於
10
％。對於塊狀非導體固體材料分析，也可採用
DC GDMS
直
接分析，此時必須在試樣前放一金屬片，中間開有小孔
(
孔徑為
3
～
12
mm)
，使樣
品部分暴露於
GD
中，即為第二陰極
(Secondary Cathode)
技術。該方法原先用於
中性質譜和二次離子質譜，
1993
年由
Milton
和
Hutton[20]
首次引入到
GDMS
中用於
分析非導體．此後得以普及應用。
Scheils
等研究表明，穩定的非導體試樣原子
化獲得直接與以下因素有美：放電電流、電壓、氣壓、陽極和陰極孔徑、第二陰
極材料和試樣特性
(
電阻和表面粗糙度
)
。
第二陰極技術是固體非導體材料很有價
值的痕量分析方法，
目前已成功地廣泛用於玻璃、
鐵礦、
土壤和沉積物。
、
Macor
陶瓷、
Zr0
2
、磷酸鹽等試樣中痕量元素的測定。

2
．
4
溶液分析

盡管輝光放電質譜為典型的固體分析方法，人們在
GDMS
用於溶液分析方面
也作了嘗試，
如表
3
所示。試圖將溶液直接進樣引入輝光放電中，但是這需要特
殊的裝置，
不如
ICPMS
那樣應用廣泛和成功。
最直接的方法是將少量
(1
～
100
μ
L)
的溶液樣品置於高純金屬的表面
(
針形、表面或空心陰極
)
乾燥成殘渣
,
在輝光放
電中濺射後分析。
在四極質量器的條件下，
Jakubowski
等使用該方法絕對檢出限
達到
1pg
。另一種方法為將溶液與高純金屬粉末
(
如
Ag)
混合、烘乾，最後壓製成
所需的形狀。該方法能夠得到穩定的信號，但檢出限明顯的高，在使用
200
μ
L
溶液的情況下，檢出限大約為
2
．
5
μ
g
／
g
。

2
．
5
氣體分析

由於使用分子氣體
(
如
N
2
、
O
2
。、空氣、水蒸氣
)
可以獲得穩定的輝光放電，
所以
GDMS
也能用於氣體分析，
如表
4
所示。
McLuckey
及其合作者報道了使用
GDMS
分析大氣樣品中痕量雜質。
Gordon
等
[21]
採用射頻輝光放電離子阱質譜和級聯質
譜對空氣中的有毒污染物進行實時監控。
GDMS
也被用於分析高爆炸性蒸汽。
Schelles
等採用第二陰極技術使用
GDMS
測定大氣中的顆粒物。

2
．
6
表面及深度分析

輝光放電質譜的原子化過程為陰極濺射過程，
樣品原子不斷地被逐層剝離，
質譜信息所反映的化學組成也由表及裡，
隨著濺射過程而變化，
因此
GDMS
可用於
深度分析。
與
GDAES
比較，
GDMS
具有更低的檢出限和更寬的元素覆蓋范圍的優點，
但是
GDMS
的濺射速度慢，一般在
0
．
OX
～
O
．
X
μ
m
／
min
，而輝光光譜的濺射速度

可達
X
μ
m
／
min
，
另外
GDMS
深度分析不如
GIX)ES
發展的成熟，
GDMS
定量分析基於
深度分析中卻不能採用。
Jakubowski
等釘採用絕對靈敏度因子的方法，
利用這種
方法成功地進行了實際試樣的深度分析。
輝光放電質譜深度分析的應用文獻迅速
增長，
其中不同類型金屬塗層分析占絕大多數，
但該技術也成功地應用於氧化物、
氮化物和一些其它的非金屬塗層分析。
李小佳
[22]
、
王穎
[23]
、
崔玉省
[24]
等人
對鍍鋅鋼板的鍍層進行了深入研究，
建立了鍍鋅鋼板鍍層的結構模型。
在深度分
析中也有報道應用第二陰極技術得到平坦的濺射坑，提高了
GDMS
的深度解析度。

小結

射頻輝光放電作為唯一能夠分析所有固體
(
如導體、半導體、非導體
)
的輝光
放電形式，
仍將是
GDMS
應用發展的重要領域。
目前，
研究者都是使用實驗室自製
的射頻輝光質譜，
限制了其使用的范圍。
越來越多的文獻顯示射頻輝光離子源的
靈敏度和穩定性已發展達到商品化儀器要求。隨著商品化的儀器的出現，
GDMS
已經在電子學、冶金、航空航天、化學、材料、地質等領域得到了廣泛的應用，
並在金屬和半導體分析中顯示出它的優越性，但是它的潛力仍沒有得到完全開
發，對絕緣體、粉末、液體、有機物和生物樣品的分析應用正在積極進行研究和
完善，類似的工作將開創
GDMS
應用的新領域。

⑦ 輝光放電制氫需要收集氫氣嗎

使用氫氣抄時要注意哪些事項
由於氫氣具有危險性，使用時要注意下列事項。
（1） 氫氣儲罐的位置應符合《氫氧站設計規范》、《氫氣站設計規范》和《建築設計防火規范》的有關規定，氫氣管道上要安裝阻火器。
（2） 室內必須通風良好，保證空氣中氫氣最高含量不超過1%（體積）。建築物頂部或外牆的上部設氣窗或排氣孔。排氣孔應朝向安全地帶，室內換氣次數每小時不得少於3次，局部通風每小時換氣次數不得少於7次。
（3） 在點燃氫氣之前，一定要先檢驗氫氣的純度，因為不純的氫氣點燃時可能發生爆炸。實驗測定，氫氣中混人空氣，在體積百分比為H2:空氣=（75. 0:25.0）~（4. 1:95. 8）的范圍內，點燃時都會發生爆炸。氫氣和氧化性氣體氣氣等在光照的條件下會爆炸。—旦接觸就爆炸。在做氫氣還原氧化物試驗的時候，要先排除裝置中的空氣，防止爆炸。
（4） 由於氫氣比空氣輕，漏氣會直接上升，如果滯留屋頂不易排出，遇火星就會引起爆炸。因此，有氫氣設備和管道存在的屋頂要有排風口，排風口應在最高處，