一种用于辉光放电光谱深度分析的激光实时测量新方法
辉光放电光谱仪
辉光放电光谱仪简介辉光放电光谱仪是一种用于测量物质辉光放电光谱的仪器。
它通过将物质置于辉光放电的条件下，利用光学原理和光谱技术，测量并分析物质在放电过程中所发射的光的波长和强度，从而获得物质的光谱信息。
辉光放电光谱仪主要由以下几个部分组成： - 光源系统 - 光学系统 - 探测系统 -控制与数据处理系统光源系统光源系统用于提供辉光放电的激发光源。
常用的光源包括：- 线性电子加速器：通过电子束轰击物质产生辐射 - 平行板电容放电器：通过高压电场激发气体放电 -悍气灯：通过高频射频电流激发气体放电光源系统的选择主要取决于待测物质的特性和实验需求。
光学系统光学系统由透镜、棱镜、光栅、滤光片等光学元件组成，用于收集和分析放电光谱。
在光谱的收集过程中，光学系统的主要功能包括： - 焦点调节：调整光源到焦点的距离，以获得清晰的光谱图像 - 光谱的谱线分离：通过使用衍射原理，将不同波长的光线分离出来 - 光谱的聚焦：将光线聚焦到探测器上通过优化光学系统的设计，可以提高光谱解析度和信噪比，从而提高测量的准确性和可靠性。
探测系统探测系统主要由光电探测器和放大器组成，用于接收和放大光信号。
常用的光电探测器有： - 光电二极管（PD）：用于检测较低强度的光信号 - 光电倍增管（PMT）：用于检测较高强度的光信号 - CCD（电荷耦合器件）：用于高灵敏度和高分辨率的光谱测量在探测系统中，放大器可用于放大探测器接收到的光信号，以增强信号的强度。
控制与数据处理系统控制与数据处理系统是辉光放电光谱仪的核心部分，它用于控制仪器的工作和处理测量得到的数据。
控制系统主要包括：- 电源控制：用于控制光源的工作状态和电流- 偏置控制：用于控制探测系统的偏置电压，以提高信噪比 - 仪器温度控制：保持仪器在一定的温度范围内，以提高测量的稳定性和准确性数据处理系统主要包括： - 数据采集和存储：采集并存储测量得到的光谱数据 - 数据分析和处理：对测量数据进行分析和处理，提取出所需的信息应用领域辉光放电光谱仪广泛应用于材料科学、化学、科研等领域。
法国JY射频辉光放电光谱仪(表面涂镀分析仪)简介
法国JY射频辉光放电光谱仪（表面涂镀分析仪）简介技术参数GD-Profiler系列包括2种型号，全部装备RF射频光源，每种型号均有多种选配件，用于满足不同用户的测试要求和预算。
GD-Profiler2可测试多种样品，有着极高的性价比，GD-Profiler HR是目前商品化的辉光光谱仪中性能最高的，二者均可分析导体和非导体的固体样品。
广泛应用于传统的镀锌/锡板（彩涂板）、汽车工业、航空航天、热处理（渗碳/渗氮）、陶瓷工业、玻璃工业、表面污染以及当前在欧美和日本科研与工业对半导体电子（液晶面板/硬盘/芯片）、新能源（锂电池/LED/光伏）研究与分析应用可以替代原来只能依赖的SIMS(二次离子质谱)或XPS（光电子能谱仪）。
与其相比之下GDS做到更高效、更快速、更经济等多方面优势，受到越来越多的科研工作者的认可与青睐，刮起一股从西方到东方席卷全球的辉光新风尚。
*RF射频发生器- 标准配置，符合E级标准，稳定性高，溅射束斑极为平坦，等离子体稳定时间极短，表面信息无任何失真。
*脉冲工作模式既可分析常见的涂、镀层和薄膜，也可以很好的分析热传导性能差和热易碎的涂、镀层和薄膜。
*多道(同时)型光学系统可全谱覆盖，光谱范围：110nm至800nm，包含远紫外，可分析C, H, O, N, Cl*Jobin Yvon 的原版离子刻蚀全息光栅保证了仪器有最大光通量，因而有最高的光效率和灵敏度*专利HDD® 检测器可进行快速而高灵敏的检测，动态范围达到10个量级*宽大的样品室方便各类样品的加载*功能强大的QUANTUMT XP软件可以多种格式灵活方便的输出检测报告*激光指点器(CenterLite laser pointer，专利申请中)可用于精确Jobin Yvon独有的单色仪(选配件)可极大的提高仪器的灵活性，可同时测定N+1个元素主要特点Jobin Yvon 所生产的辉光放电发射光谱仪(RF-GD-OES)采用射频(RF)光源，可以进行导体和非导体材料的基体、表面、逐层分析，是一种快速的、操作简单的分析手段。
辉光放电发射光谱法测定硅钢薄板中微量硼元素
辉光放电发射光谱法测定硅钢薄板中微量硼元素邓军华;曹新全;李化【摘要】通过对辉光放电发射光谱参数的优化,以铁元素为内标来消除基体效应,建立了测定硅钢薄板中微量硼元素的方法.优化的实验参数为:放电电压1200V,放电电流50 mA,预溅射时间40 s,积分时间1o s.校准曲线硼元素含量范围0.0001％～0.022％,相关系数大于0.999,测量结果与认定值一致,相对标准偏差小于10％.完全能够满足日常分析测试的要求.【期刊名称】《中国无机分析化学》【年(卷),期】2011(001)003【总页数】4页(P39-42)【关键词】辉光放电光谱法;硼;硅钢薄板【作者】邓军华;曹新全;李化【作者单位】鞍钢股份有限公司技术中心,辽宁鞍山114001;鞍钢股份有限公司质检中心,辽宁鞍山114009;鞍钢股份有限公司质检中心,辽宁鞍山114009【正文语种】中文【中图分类】O657.31;TH744.11+2硅钢薄板是电力、电讯和仪表工业中不可缺少的重要磁性材料,具有广阔的应用前景[1]。
而硼和氮、氧等元素有很强的亲和力,在γ相中与氮优先形成BN,防止热轧时A lN的析出。
硅钢中加入硼,可提高硅钢片的磁性能,减轻磁时效、降低铁损以及提高表面质量等[2]。
微量硼的测定方法有分光光度法、电化学分析法、分子荧光光谱法、电感耦合等离子体原子发射光谱法、石墨炉原子吸收光谱法等[3-6]。
在科研生产过程进行硼元素含量检测来监控B/N的比例是否满足要求。
而薄板试样钻屑加工困难,湿法分析操作繁琐,快速准确测定微量硼含量已成为难题。
辉光放电光谱技术目前在冶金分析领域正得到快速的发展[7-12],具有基体效应小,光谱干扰少,分析速度快,精密度好等特点。
通过优化光源参数对硅钢薄板中微量硼元素进行测定,试样加工简单,准确度高。
GDS-850A(dc光源,美国Leco):铜阳极直径4 mm,波长范围为119～600 nm。
高纯氩气,乙醇(AR级)。
辉光放电光谱分析技术的应用进展
辉光放电光谱分析技术的应用进展余兴【摘要】简单介绍了辉光放电光谱(GD-OES)的基本原理.对2000-2015年间辉光放电光谱在冶金行业、环境与有机物领域以及材料表面分析方面的应用进行了综述.钢铁材料与有色金属样品的成分分析为GD-OES的主要应用,有众多的研究报道;对于环境与有机物领域中的粉末与颗粒样品、液体样品以及气体与挥发性样品,GD-OES分别有相关分析应用尝试;同时,GD-OES作为一种重要的深度分析方法,在金属合金镀层、工艺处理层、纳米级薄层、有机涂层等材料表面分析方面都有具体的应用.对GD-OES的国内外标准进行了介绍.最后展望了辉光放电光谱的发展趋势.【期刊名称】《冶金分析》【年(卷),期】2016(036)002【总页数】15页(P7-21)【关键词】辉光放电光谱;应用;进展【作者】余兴【作者单位】钢铁研究总院,国家钢铁材料测试中心,北京100081【正文语种】中文辉光放电光谱(Glow discharge optical emission spectrometry，GD-OES)是一种基于惰性气体在低气压下的放电原理而发展起来的分析技术。
自1978年出现第一台商品化仪器以来[1]，在德国、法国和日本的金属生产和研究中心迅速普及开来。
因辉光放电光谱具有稳定性高、谱线锐、背景小、干扰少、能分层取样等优点[2-4]，已成为了一种用于各种材料成分分析(Bulk analysis)和深度分析(Depth profile analysis)的有效手段。
众多的相关报道表明，GD-OES以其优越的分析性能在冶金行业得到广泛应用，在材料表面分析领域显示出其在深度分析方面的技术优越性，而在环境、有机物领域的应用研究也在积极地开展和完善，发展前景广阔。
辉光放电光谱光源内维持一个低真空氩气环境(一般100～500 Pa)。
给样品施加负电压(一般500～1 500 V)，样品作为阴极。
在电场作用下，电离产生的氩离子(Ar+)在阴极与阳极间被加速。
辉光放电光谱的应用新进展
带 带
出一 ～带 述一
１ 前 言
吸收效 应小 的特 点 。所 以 Ｇ Ｄ—Ｏ Ｓ能 同时 分 析不 Ｅ
同 组 织 结 构 和 基 体 的 样 品 ， 立 元 素 含 量 范 围 很 宽 建 的 校 准 曲线 （ 达 １ 可 ０个 数 量 级 ） 同 时 在 分 析 中 不 易 ，
是 溶 液 分 析 ， 析 过 程 繁 琐 、 析 时 间 长 ； 花 源 原 分 分 火
辉 光放 电光 谱 由于低 的基 体 效应 在 、 高含 量元 素 和 不 同基 体 中元 素 的测 定 方
面 的 应 用 都 取 得 了 很 大 的 进 展 ； 时 在 纳 米 级 薄 膜 同 材 料 和 复 杂 涂 镀 层 深 度 分 析 方 面 的 应 用 也 得 到 进 一
受 到其 他元 素 的干 扰 ， 分 析 高含 量 元 素 方 面 也有 在
突 出表 现 。 下 面 分 别 介 绍 近 期 辉 光 放 电 光 谱 在 不 同 类 型 铸 铁 成 分 分 析 和 高 含 量 元 素 、 同 基 体 中 元 素 不
测 定方 面 的应用 。
来 。因辉 光 放 电光 谱 具 有 稳 定 性 高 、 线 锐 、 景 谱 背 小、 干扰 少 、 能分 层 取 样 等 优 点 ＿ ， 成 为 了一 种 ２ 已 ］
作 者 简 介 ：余 兴 ， ， ９ ６年 ６月 出生 ， 族 ， 士 ， 级 工 程 师 ， 男 １７ 汉 博 高 主要 从 事 冶 金 分 析 辉 光 放 电光 谱 质 谱 方 面 的研 究 。
Ｅ— ｉ：ｙ ｘｎ ａ ｉ＠ ｙ ｈ ｏ ｔ ｍ ． ｎ ｍａｌ ｕ ｉｇ ｃｓ ａｏ ． ｏ ｃ
复 杂 涂 镀 层 的 深 度 分 析 上 新 的应 用 进 展 进 行 了 阐 述 。 同时 ， 别 介 绍 了 辉 光 放 电光 谱 应 用 标 准 方 面 的动 态 和 针 对 分 工艺过 程应用推出的特定新仪器 。 关 键 词 辉 光 放 电 光 谱 成 分 分 析 深 度 分 析 应 用 标 准 新 仪 器
辉光放电质谱应用和定量分析
２０１２年２月Ｆｅｂｒｕａｒｙ２０１２岩 矿 测 试ＲＯＣＫＡＮＤＭＩＮＥＲＡＬＡＮＡＬＹＳＩＳＶｏｌ．３１，Ｎｏ．１４７～５６收稿日期：２０１１－１０－２４；接受日期：２０１１－１０－２９基金项目：中国计量科学研究院基础科研项目（ＡＫＹ１０３１）作者简介：徐常昆，硕士研究生，核燃料循环与材料专业。
Ｅ ｍａｉｌ：ｃｈａｎｇｋｕｎｘｕ＠ｇｍａｉｌ．ｃｏｍ。
通讯作者：周涛，博士，副研究员，从事化学计量与无机质谱研究工作。
Ｅ ｍａｉｌ：ｚｈｏｕｔａｏ＠ｎｉｍ．ａｃ．ｃｎ。
文章编号：０２５４５３５７（２０１２）０１００４７１０辉光放电质谱应用和定量分析徐常昆１，周 涛２ ，赵永刚１（１．中国原子能科学研究院，北京 １０２４１３；２．中国计量科学研究院，北京 １０００１３）摘要：辉光放电质谱（ＧＤＭＳ）是利用辉光放电源作为离子源的一种无机质谱方法。
ＧＤＭＳ采用固体进样，样品准备过程简单、分析速度快、基体效应小、线性范围宽，是痕量分析的一种重要分析手段，在国外已经成为高纯金属和半导体分析的行业标准方法。
ＧＤＭＳ可以进行深度分析，选择合适的放电条件，可以在样品表面获得平底坑，深度分辨率可以满足对微米量级的层状样品进行测量。
目前商业化的ＧＤＭＳ都是直流放电源，这些仪器需要用第二阴极法或混合法才能对非导电材料进行测量，从而限制了ＧＤＭＳ在非导体材料分析方面的应用。
ＧＤＭＳ放电源和单接收方式并不能满足同位素丰度精确测量的要求，在精确度要求不高的情况下，ＧＤＭＳ在固体样品同位素丰度的快速测量方面还是有一定的应用价值。
文章总结了近几年国内外ＧＤＭＳ在各领域的应用进展和定量分析技术发展方向。
ＧＤＭＳ已经成为一种高纯导电材料分析的重要方法；在深度分析、非导电材料分析、固体同位素丰度快速测量中有一定的应用前景。
在定量测量方面，由于受到基体、测量条件等影响因素较多，缺乏合适的基体匹配的标准物质用于校正，ＧＤＭＳ主要停留在定性和半定量分析阶段。
双激光位移传感器测量路面平整度系统的实现依据
：广 １ 竺 对激光器而言， 它属于当前新兴的—种光源和技术手段， 较之与传统 的光源和相关技术而言具 其 自身的明显优势。从实践来看 敬 备 Ｈ ｌ ｌ ’ ｌ ， ０ 主要利用的是受激发射原理以及在激光腔内所发生的滤波效直 因此促使 所发光波表现出一系列的优势特征。目 前来看灏咣 ０ 技术和检测设备 — ＼ 是当前最招 以及应用范围最为广泛的一种检测技术，它具有检测精度 ｙ２ ｙ｜ 高、效率高以及非接触在线检测等优点。 图 １ 图 ２ 究、 空间技术以及工业生产和国防建设 ， 发挥着举足轻重的作用。 近年 来聪蘑 该技术的不断完善和改进在 路面平整度检淤 ４ 与施工质量验收、 日 义 直接计算国际平整度指数 Ｉ Ｒ Ｉ。 常养护方面’ 也发挥着非常重要的作用。 ３ ． １加谏 Ｊ 量计十 ： ； ！ ｉ ４ 车辆 乖盲 赢 １双激 光位移传 感器 测量原理分 析 加速度计用于检测车体的垂直加速度姻过二次积分车体的动态垂直 对于双激光位移传感器而言 实践中其所采用的是激光三角法测量 震动和颠簸位移 。可通过对加速度计信号二次积分得到车体的动态垂直 原阻 由该测量系统发出激光束经 聚焦之后照射在被检测物体的表面然 震动和颠簸位移但 实际 匕 所测得的加速度信号的均值不为零， 经过二次 后再经过光线的漫反射作用肢咣线 从成像透镜成像传送到光敏元件接受 积分后 穆振幅值将产生严重偏移趋势叔 大的影响了测量结果的准确 界面之 匕 霜经 光电转换器将其转换成电信号， 电信号的大小只是与被检 程度。虽然零均值处理可以在一定程度 匕 改变这种情况 但 由于在采样的 测位置有一定的关系， 即当检测点的高度发生某种变化时艨 点的位置也 个样本中—般包含多个幅值的偏移为 了克服对加速度信号直接积分得 会随之发生相应的改变进 而引起传感器输出的信号变化。实践中我们可 到位移的不足， 可采用频谱转换法， 即加速度频谱转化为位移频谱来测量 以看到 传 感器能够号 馈跟踪设备相互配合应用， 同时可准确而 振动位移信号。 又 淇 表面自 次、 大 铹 参数 睑测出来。 该 黼 地 克 ３ ２双激光位移传感器ｆ 佥 坝 ’ ０ 道路纵断面高度原理 服了传统的接触式检测系统的缺 ， 不仅大幅度地提高了实际检测速度， 双澎 籀 钡０ 路面平皴 的原理如图 ２ 所示。 而目 还有效地保护了被测构件表面对于有效防ｌ Ｅ 测量头发生变形具有非 传感器 １ 和传感器 ２同等高度＇ 并固定在多功能道路检测车大梁 匕 的 常重要的作用。双激光位移传感器尕理 恿 过激光以某角度聚焦于被测物 同— 钥梁 匕 设 钢梁不发生任伺形变熊 莹 嚣 １和传感器 ２ 之间的距离 体的表面位置从 另—个角度对该物体上的激光点进行成 当该物体表 是 传感器 １测得的路面距传感器凄收器的距离为 Ｈ 。 并设路面距基准 面的激光照射位置不同时疾 际接受到的散射 、 反射光线角度也存在着一 平面的距离为 ｙ 感器 ２ 测得的路面距传感器接收器的距离为 Ｈ 与路 定的差异 同时可用 Ｃ Ｃ Ｄ 、 位敏 ０ 器等， 对光斑像位置ｉ 亍 测量对算 出 面距基准面的距离为 ｙ 水平面保持不变且 与刚性梁平行， 可以计 该物体表面的激光照射位置； 当该物体沿着激光方向移动时， 实际测量结 算出在位 置 １日 ＝ ＋ （ 一 ） ； 同样旌牲 ２ 日 寸 电可以计算 出： 果也会髓Ｉ 之 发生相应的改变进而实现以激光技术对物体位移进行测量之 ｙ ３ ＝ 妁＋ （ ２ 一 Ｈ≈ ） Ｉ 寸 ， 只需令 Ｉ ＝ ｌ 一 ２ ； ＝ ２ 一 Ｈ ； 式 中的 目标。 劝 高度变化因子反 映了路面平整度高度变化程度的大小。 ２ 系统硬件 从Ｅ 式可以看出该计算方法可以有效的消除车辆 自身的振动所引起 该 系统硬件音 盼 主要 提 两台激 穆 传感器、 两只加速度计、 信号采 的检测距离值的变化 当已知的开始位置点一定 ． 算出每个检测点距基 集器以及编码器、 分频器和工控ｃ 几 ＇ 同时夕 卜 力 口 —套 ２ ４ 伏电源系统。 准面的距离 可以绘制出平整度曲线 ５ ｌ 而算出路面的平整度。 在软件的实 图１ 为激光位移传感器钡 ｔ 量实物的原理图镜 头距地面的距离 ４ ０厘 现中’ 可以根据不同采集距离的要求提取不同的点作 为平整度的检测点， 米测 量的范围在 ＋ Ｑ １ 厘米＇ 钡 ０ 量精度 ０ ． １ 毫米。激光位移传感器将测得的 从而生成每段路面平整度的检测报告。 距离信号传送到控制器再 将实时采集距离信 息 传送至信号采集器加 速 结海 总而言之ｊ 百 过对双激光 斟 佥 测路面平整度实验的结果与手 度计测得车辆的振动偏离信 撇 大器中放大 传至 号采集相中， 信 的 号采集箱将各路的信号数据存放， 编码器同时测到车辆行驶的速度和距 平整度 结果十分 的接近 以及数 离再 由设置好的分频器按 照规定的距离段绐 采集箱发出佝 羞 信号的指 据的处 埋出色的完成路面平整度的检测 。 令从 而将信号传送到工控机中， 工控机 的平整度系统软件样 嘏 处理， 得 参考文献 到可视化的曲线和报表。由于车辆的前后 印以及车身 自身的振动对检 ［ １ 】 马 自军， 杨 双莲 ． 激 光位 移传 感 器测量 原理及 应 用研 究展 望 甘 肃科技 ， 移传感器上方加装了加速度 ２ ０ １ ２ （ ０ ２ ） ． 计加速度汁可以实时的采集到激光毖眵传感器的上下位移以及左右位移 【 ２ １ 万彬激 光， ｆ 主 移传感器在物体表面形状测量中的应用Ｉ 光机电信． ￣ － ２ ０ １ ０ 的变化 加速度计的安装必须安装在激光器的正上方， 以保证在车辆发生 （ １ 振动时， 钡 懈 的距离准确精度更高。 ｐ ］ 万真真辛 小佳， 王永清等． 一种用于辉光放电光谱深度分析的激光实时 测量新方法 光谱学与光 谱分析２ ０ １ １ 按照路面平整度的评价指标 Ｉ Ｒ Ｉ 的计算方法可知遣 检测平整度必 ［ ４ ］ 赵辉， 张海波 陶 卫激光 三角位移传感器分辨率不均 匀 性分析与参数优 须计算出路面的相对纵断面高程。采用激光位移传感器和加速度计组合 化 红外与激光工程２ ０ Ｏ 即 的方法—— 瞬 基准法可以测出被测路面的相对纵断面的高度， 即激光位 【 ５ 】 靳硕砌 宏海 激光位移传感器高速数据采集与处理 系统设计Ⅱ ｌ 宇宙计量 移传 黼撒 ０ 出车体到路面的高度变化加速度计测出车辆的振动颠簸变化 ￣ ． ， ２ ０ １ ０ （ １ 量通 过数撒 理可以测出被测路面相对纵断面的高程＇ 由此可 以按照定
辉光放电光谱仪新进展
采用直 流方 式 ， 以不能直 接用 于分 析非导 体材料 ， 所
Ｍａｃ ｓ 人 发展射 频 辉光 放 电技 术 ，使 辉 光放 电 ｒｕ 等
光谱 仪大大 扩宽分 析对象 的范 围 ，从 导体材 料 （ 如 金属 、合金 ）发展 到非导 体材 料 （ 地质 试样 、陶 如
瓷 材料 、高 分 子 聚 合物 ）【 。 因辉 光 放 电光 谱 仪 ３ 】 具 有基体 效 应小 、精 密度 高 、操 作简 便 以及 可直接 分析 固体等 优点 ［８ ６ ］ 广泛 应用于 半导体 、汽车 、 － ，被
上 目的 ，脉 冲 放 电形 式 应 用 高 短 期 功 率 ，加 强 原 小 ，灵敏 度 高 ， 较 高的信 噪 比 ，很高 的量子 效率 ， 有
由于 是个超 小 型和大 规模 集成 的元件 ，可 以制 成线
阵式和面阵式的检测器 ，能同时记录成千上万条谱 线 ，并大大 缩短 分光 系统 的 焦距 ，使 直读 光谱 仪 的
１ 光源的激发方式
在直流 （ ＤＣ）辉 光 放 电中被 分 析 的样 品作 为 阴极 ，所 以直流辉 光光谱 仪 只能分析 导体 材料 和半 导体 材料 ，对于 非导体材 料和 不导 电 的涂镀 层 无法 进行分 析 。但是现 在分析 的材料 中有 很大一 部分 都
属于 不导 电范 围， 如玻璃 、 陶瓷 、 彩涂 板 、 机层 等 。 有
关 键词
Ｇｒｍｍ 于 ２ ｉ ０世 纪 ６ 代 末设 计 一 种 光谱 分 Ｏ年
析 的 辉光 光 源 （ 之 为 Ｇｒ 称 ｉ 型） 】 ｍｍ ，并 应用 于 金属 样 品 的成 分 分析 。到 ７ ０年 代 后期 ，由于 材料 科 学 发展 的要 求 ， 辉光放 电技 术获得 进一 步 发展 ， 使 并推 出第一 台仪器 － ２ 】 。最初 的辉 光放 电光谱 仪 由于
辉光放电光谱仪
辉光放电光谱仪什么是辉光放电光谱仪辉光放电光谱仪是一种用于分析元素的仪器。
它是利用电场加速带电粒子，在气体放电管内发生电离与激发，从而发射特定的光谱线。
通过测量这些光谱线的波长和强度，可以确定不同元素在样品中的含量和相对比例。
辉光放电光谱仪的原理辉光放电光谱仪的原理是利用放电管内的电场和磁场产生的加速和螺旋磁场效应，使气体原子或分子中的电子跃迁到激发能级上，再通过跃迁到基态时发出的光子能级差，可以用来定位其本身的位置。
辉光放电光谱仪的组成辉光放电光谱仪主要由以下部分组成：放电源放电源是光谱仪的核心部件。
当高压电源加电后，产生的高电场使放电管内部的气体电离，产生激发态的离子和原子，从而发出光谱线。
光学系统光学系统主要包括反射镜、透镜、棱镜等。
它们的作用是将发出的光谱线收集起来，使光聚焦在检测器上。
检测器检测器主要用于测量原子或分子放出的发射光谱强度和波长。
控制系统控制系统包括相关的电路和软件，用于控制光学系统、放电源、检测器等各个部分的协同工作，实现数据的获取和处理。
辉光放电光谱仪的应用辉光放电光谱仪广泛应用于化学、物理、生物学等领域。
它可以用于分析各种材料中的元素含量和结构信息，包括气体、固体和液体等。
例如，在电子元器件制造过程中，通过使用辉光放电光谱仪检测元素的掺杂和含量，可以保证元器件品质的稳定性和可靠性；在食品安全领域，使用辉光放电光谱仪可以检测出含有重金属的食品，促进食品安全和卫生。
结论总之，辉光放电光谱仪是一种非常重要的工具，广泛应用于各种领域。
它无疑是现代科技不可或缺的一部分，为我们提供了各种便利和帮助。
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１０ ９ ０１１
摘
要
辉光放 电原子发射光谱仪可用 于物质表 面化学成分 随深度分布 的分析 ， 在镀 层分析 、金属材料 检
验等领 域有着广泛的应用 。 文章介绍了辉光深度分析的传统方法 和局 限性 以及实 时深 度测量技 术的近期研 究 ，提出了一种用于辉光放电光谱深度分析 的激光 实时测量新方 法。文 章采用激光位 移传感器 和根 据激光
射深度的实时测量 ，给出了实时深度测量 曲线 。
１ 辉光深度分析 的传统方法及其局 限性
辉光放 电光谱仪对样品进行溅射激发得到的基本信息是
元素谱线强度与溅射时间的关 系函数 ，而定量深度轮廓分析
辉光放电原子发 射光谱 仪 （ ｌｗ ｄｓｈ ｒｅｏ ｔ ａ ｅ ｓ ｇｏ ｉ ａｇ ｐｉ ｌ ｍｉ ｃ ｃ —
则需建立元素的百分含量与溅射深 度的 函数关 系［ 。目前 ９ 。
辉光放 电光谱仪商品仪器在进行样品定量深度 轮廓分析时多 采用 由瑞典科学家 Ｂ ｎ ｔｏ ｅ ｇｓｎ于 １９ 年 提出的 ＳＭＲ深度分 ９４ Ｉ 析方法ｌ １ 。由于涂镀层样 品具有多基体特性 ， 需要选择大量 不同基体的均匀块状标 准样 品来建立工作 曲线 。不同基体材 料的溅射 率不 同，使得同一含量元素在不 同基体 中的光谱 信
深度分析 的传统方法 中， 一直 以来前人大多用理论模 型和估
算的方式对溅射深度的测量进 行探讨 ，而对真正实 时测 量方
法 的研 究 还 处 于 摸 索 阶段 。实 时 深 度 测量 将 帮 助 我 们 了解 样 品表 面溅 射 深度 到底 发 生 了怎 样 的 变 化 ， 实 现 真 正 意 义 上 并
一
种用 于辉 光放 电光谱深 度分 析 的激光 实 时测量 新方 法
万真真 ，李小佳 ，王永清 ，施 宁。 ，孙荣 霞。
１ ．钢铁研究总院 ，国家钢铁材料测试中心 ， 北京 １０ ８ ００ １
２ 河北大学电子信息工程学院， ． 河北 保定
３ ．北京航空航天大学软件学院， 北京
０ １０ ７０ ２
深度 的测量都非 常关 键［３。但样 品溅射 深度 的实 时原位 测 １ － ３
量（ｎｓ ｕｄ ｐｈｍｅｓ ｒｍｅ ｔ［ 一 直难 以实现 ，能够实 时 ｉ ｔ ｅｔ ａｕｅ ｎ） ｉ ］ 原 位深度测量的新技术将 为定 量分析方法提供更为准确快速 的深度分析信息 。
本文采用激光实时深度测量系统对锌合金标准样 品进行 了溅
以及前人对激光实时深度测量技 术的研究 。详细介绍 了激光
实 时深 度 测 量 方 法 的 原 理 和 系统 设计 方 案 。本 文 采 用 激 光 位
移传感器 （ ｓｒ ｉ ｌ ｅ ｎ ｅｓｒ 和符合激光三 角测量 的 １ ｅ ｓ ａ ｍｅ ｔ ｎｏ） ａ ｄｐｃ ｓ
新 型 Ｇｒ ｍ 辉光 放 电等离 子体 激发 光源 （ ｒ －ｙ ｅｇｏ ｉ ｍ ｇｉ ｔｐ ｌｗ ｍｍ
的实时定量深度轮廓分析 。
ห้องสมุดไป่ตู้
引 言
现代表面分 析技 术被广泛应用于产品生产质量检 验 、 生 产工艺参数控制等分析领域 。目前有多种分析仪器 可进行表 面逐层分析 ， 辉光放 电光谱仪 （ － Ｅ ） 如 ＧＤ Ｏ Ｓ 、二次 离子质 谱
本文首先阐述了目 前辉光深度允折的传统方法和局限性
ｓ ｎｓｅｔ ｇａ ｈ Ｇ ＯＥ ） 近 年 来 出 现 的 用 于 物 质 表 面 ｉ ｐｃｒ ｒｐ ， Ｄ－ Ｓ 是 ｏ ｏ
化学成分检测的现代分析仪器 。Ｇ － Ｓ能够直接 分析固体 Ｄ ＯＥ 样品 ， 并且可以进行样品表 面逐 层分 析 ， 被成 功应用 于涂镀
层 、 硬 涂层 、金 属材 料检 验 等材 料 测 试 研 究 领 域 ｌ ］ 辉 光 超 ６。
收 稿 日期 ：２ １ －Ｏ２ 。 订 日期 ： Ｏ ｌ０—５ ０ Ｏｌ 一７ 修 ２ ｌ 一３１
基金项 目：国家科技部科学仪器设备升级改造专项课题 （Ｇ－０ ２９ 资助 Ｊ ２ ０—） 作者简介 ： 万真真 ，女，１ ８ ９ １年生 ， 钢铁研究总院博士研究生 ｅ ｉ ｍａｌ ｎ ｈｎ ｈｎ ２ ．ｏ － ｌ ｍａ ：ｅ ｉ ｚ ｅ ｚｅ ＠１６ ｃｒ ｗａ ｎ
关键词
辉光放 电原子发射光谱仪 ； 深度 轮廓分析 ； 激光测量 ； 实时深度测量 ； 辉光放电 ； 镀层
文 献标 识 码 ：Ａ Ｄ Ｉ ０ ３ ６／．ｓｎ １０ —５３ ２ １ ）９２ ３—６ Ｏ ：１． ９ ４ｊｉ ． ０ ００ ９ （０ １０ －５ ６０ ｓ
中 图分 类 号 ： ５ ． ０６ ７ ３
测量方法设计的辉光放电光源构成实时深度测量系统 ，详细 阐述 了系统 的设计 方案和技术 原理。系统的设
计结构能够实现在辉 光光谱分析 的同时进行 激光实时溅射深度 的测量。通 过实验验证 和分析 了激光 实时测 量样品溅射深度过程 中产生 的光源位移现象 。采用双激 光器 实时深度测量 系统 对锌合金标 准样 品进行 了溅 射深度的实时测量 ，给出了实时深度测量曲线。通过将溅射 面测量 曲线与参 考面曲线进行叠加 ， 得到 了样品 溅射坑深度 的实 际值 ，与 Ｄ ｋａ ８型表 面形貌仪测量结果一致 。 ｅｔｋ
第３卷， ９ １ 第 期 ２０ １１年 ９月
光
谱
学
与
光
谱
分
析
Ｖ １３ ， ｏ９ｐ２３—５ １ ｏ １Ｎ ． ，ｐ５ ６ ４ ． ２
Ｓ ｐｅ ｂｒ ０ １ ｅ ｔｍ ｅ ，２ １
Ｓｐ ｃ ｒ ｓ ｏ ｙ ａ ｄ Ｓ ｅ ｔａ ａ ｙ ｉ ｅ ｔｏ ｃ ｐ ｎ ｐ ｃ ｒ ｌＡｎ ｌ ｓｓ
ｄｓｈｒｅｓｕｃ） 成 实 时 深 度 测 量 系 统 。通 过 实 验 发 现 并 ｉ ａｇ ｏ ｒｅ构 ｃ
仪（ Ｉ ） ＳＭＳ 、俄歇电子 能谱 仪 （ Ｅ ） Ａ ｓ 、ｘ射线 光 电子 能谱 仪
（Ｐ ） ， Ｘ Ｓ 等 对这些基于样 品溅射 过程 的分 析技术来 说 ， 溅射
验证了激光实时测量样 品溅射过程 中出现 的光源位移现象 。