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共有 118 人回复了该问答辉光放电光谱法(GD-OES)的原理和应用简介 时间:7月9日-19日
 回复ljhciq发表于:2012/7/8 20:43:50悬赏金额:180积分 状态:已解决
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        【线上讲座209期】辉光放电光谱法(GD-OES)的原理和应用简介

                            主讲人:denx5201314  直读光谱版面版主

                          活动时间:2012年7月9日——2012年7月19日

                                     
                      我们热烈欢迎denx5201314老师光临直读光谱版面进行讲座!



引言:
   
2012如果你还没机会Hold她-绝对是一种遗憾!
2012如果真的是世界末日来临,作为一个检验工作者是否会留下太多的遗憾,我想这个答案会有很多很多,纵观现代金属分析前沿,大家耳熟能详有原子吸收,X射线荧光,电感耦合等离子,火花直读等。那么你对辉光光谱有几多了解呢?你能说你Hold她了吗?
如果认为ICP-MS价格非常昂贵,那么GD-MS绝对是你不能想象的承受之重;如果认为ICP-MS的线性范围很牛X了,那么它相比GD-MS比却还要逊色一筹。GD-MS已经超越梦想遥不可及,那么现在隆重推出GD-AES来抚慰大家,满足大家的遗憾:
什么是GD-AES?它的原理是什么?它有哪些技术优点?它有哪些典型的行业应用?它的发展前景如何?绝对挑战你的知识神经,一切有图有真相!从此以后让你不再两眼“辉”盲。

   
   



提要

一、辉光放电原理


二、商业化辉光光谱仪

三、激发光源

四、检测光路系统

五、分析应用(基体和深度)

六、辉光放电光谱法(GD-OES)的优点及局限性

七、感谢




[marquee]欢迎大家前来与denx5201314老师一起就辉光放电光谱法的知识探讨进行交流~!以上为denx5201314老师所著,未经denx5201314老师和仪器信息网同意任何个人和单位禁止转载!!! [/marquee]


提问时间:2012年7月9日--7月19日
答疑时间: 2012年7月9日--7月19日



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请问:……



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虽然讲座的内容主要是对知识与经验的讲解、整理和总结,但是也凝聚着笔者大量心血,版权归denx5201314和仪器信息网所有。
本讲座是根据笔者对资料的理解写的,理解片面、错误之处肯定是有,欢迎大家指正。

denx5201314 回复于:2012/7/11 8:40:08
原文由 yonglinxu(yonglinxu) 发表:
1、深度的计算过程,大家都知道每个位置的百分含量是如何求得的,请楼主具体介绍下从百分含量如何计算到镀层深度的,可以以某个样品为例?
这个内容太多,简单的说就是通过溅射率进行校正计算,从而达到不同基体共线性,也就是在相同的激发参数下,元素的溅射率是一样。归一化主要是进行求权重,计算含量和深度。
2、分辨率的问题,你认为DC及RF的深度方向分辨率能到多少,哪个更好?
按我的理解RF比DC要好一些。特别是脉冲测定能更薄。
3、启动电压稳定时间问题,你认为多长时间能达到完全稳定?
如果是DC测定总量一般30秒就差不多了。
4、样品极表面的准确度问题,由于刚开始分析时总是存在分析条件的稳定问题,带来极表面分析会有一定的偏差,你认为极表面准确性如何,这个偏差如何可以降至最低?样口最表面的多少厚度你认为是不可信的?
如果表面厚度很高,这个点的影响还是可以忽略不计,个人认为5NM以下数据可能存在一定的偏差。
5、样品表面处理问题,一般镀层样品表面你们是如何处理的,如果是酒精等擦洗后如何确保样品表面无残留碳等问题?
一般就是用乙醇或丙酮清洗,拿海绵擦一次比较好。风干就行。
6、文中说激发坑很平坦,跟激发之前相比如何,有没有具体的数据,对于纯物质及合金物质有没有做过试验,以及有没有进行分析前后的粗糙度测定的确认?
这个应该有个比较的,不同的激发条件的坑形状是不同的,所以涂层的参数一般是厂家优化的结果。粗糙度测定的确认这个有文献进行比较,用表面形貌仪可以确定。
7、文中说RF-GD而言,样品厚度和几何形状相当重要,如果RF发生器在样品前置是不是厚度和几何形状就无影响了?
样品大小可能耦合的时间会不同,前置和后置的却别可能在能量损失方面处理有些不同。
8、你认为样品激发次数达到多少以后需要进行灯口维护,激发多少次以后需要更换阳极,多少次需要更换绞刀,多少次需要更换袖套?
一般样品激发5000次(LECO)需要进行换阳极,但是灯口维护这个看激发坑情况,如果发黑就要维护。铰刀估计好多年都可以不换,袖套那玩意太容易坏,不靠谱,长短不一。
9、你认为设备的维护要哪些要点是要注意的?
主要是灯口注意维护和保护透镜、换油,还有小样品激发,容易发热,一定注意。
10、对于深度分析,在实际分析中如何才能保证镀层厚度测定的准确性?

目前标准不多,标准物质不多,这个还需要多总结,不过厚度测定与测定的元素有关,轻元素的溅射率校正还存在问题,所以有一定的难度。
 回复  1# ljhciq  回复于:2012/7/8 20:44:44

辉光放电光谱法(GD-OES)的原理和应用简介




1
辉光放电原理


辉光放电(glow discharge是气体在低气压状态下的一种自持放电。当两极间电压较高时,稀薄气体中的残余正离子在电场中加速,有足够的动能轰击阴极,产生二次电子,经簇射过程产生更多的带电粒子,使气体导电。辉光放电的特征是电流强度较小(约几毫安),温度不高,故电管内有特殊的亮区和暗区,呈现瑰丽的发光现象。

辉光放电有亚正常辉光和反常辉光两个过渡阶段,放电的整个通道由不同亮度的区间组成,即由阴极表面开始,依次为:阿斯通暗区;阴极光层;阴极暗区(克鲁克斯暗区)负辉光区;法拉第暗区;正柱区;阳极暗区;阳极光层。如下图所示:



其中以负辉光区、法拉第暗区和正柱区为主体。这些光区是空间电离过程及电荷分布所造成的结果,与气体类别、气体压力、电极材料等因素有关,这些都可以从放电理论上作出解释。


辉光放电时,在放电管两极电场的作用下,电子和正离子分别向阳极、阴极运动,并堆积在两极附近形成空间电荷区。因正离子的漂移速度远小于电子,故正离子空间电荷区的电荷密度比电子空间电荷区大得多,使得整个极间电压几乎全部集中在阴极附近的狭窄区域内。这是辉光放电的显著特征,而且在正常辉光放电时,两极间电压不随电流变化。 在阴极附近,二次电子发射产生的电子在较短距离内尚未得到足够的能使气体分子电离或激发的动能,所以紧接阴极的区域不发光。而在阴极辉区,电子已获得足够的能量碰撞气体分子,使之电离或激发发光。其余暗区和辉区的形成也主要取决于电子到达该区的动能以及气体的压强(电子与气体分子的非弹性碰撞会失去动能)。

2 商业化辉光光谱仪

目前应用的商业化辉光光谱仪厂商主要有美国的Leco公司、德国的Spectro公司、法国的Horiba Jobin Yvon公司。仪器型号主要有Leco公司的GDS-750AGDS-850AGDS-500ASpectro公司的GDA-150GDA-750Jobin Yvon公司的Profiler HRProfiler 2Profiler THP。目前辉光光谱仪配备的检测器多为PMT/ HDD。国内主要的型号有GDA-750GDS-850AProfiler HR。如下图:




3
激发光源


目前光源主要还是Grimm型光源,常见的有直流和射频2种模式,辉光放电光源的另一个重要发展是射频辉光放电(rf-GD)灯的开发.传统的辉光放电是一种直流技术,作为放电阴极的待分析试样必须是导体或半导体,对于绝缘体样品只能采用辅助电极放电或将试样与导电物质(AgCu粉末)适当混合后进行分析.这样既费时,又使样品失去了许多重要的信息.但是采用rf-GD技术时,对绝缘试样如玻璃、陶瓷等也可以直接分析。这一技术极大地扩展了辉光放电分析的应用范围,但对rf-GD而言,样品厚度和几何形状相当重要,目前这种光源已广泛应用于光谱分析和质谱分析,并且取得了良好的效果。下图为Leco公司的光源详细的结构,主要由绝缘套,阳极,阴极托盘,O型环,冷却水系统,抽真空系统组成。其他光谱结构都比较类似。






4
检测光路系统


    辉光光谱仪的分光系统多为罗兰圆,检测器多为PMT,但是JY为专利生产的HDD(高动态的PMT),光路图如下。因为PMT相比CCD价格昂贵,所以辉光光谱仪一般通道数越多,价格越高。检测通道的数量受罗兰圆的直径约束。







5 分析应用

辉光放电光谱法(Glow discharge optical emission spectrometry采用的阳极尺寸多为为4mm,以下为激发坑的扫描图,可以看到激发坑很平坦,这样在深度分析的时候对分界层测定结果的影响就小。

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