La spectrométrie à décharge luminescente (GDS) est une méthode analytique permettant de déterminer directement la composition élémentaire des échantillons solides. Un échantillon plat préparé est placé sur la source de décharge luminescente, la source est évacuée et remplie d’argon. Un champ électrique constant est appliqué entre l’échantillon (cathode) et le corps de la lampe mis à la terre (anode).

Ces conditions entraînent la formation spontanée d’une décharge stable et autoentretenue, appelée décharge luminescente. Le courant appliqué est régulé par l’alimentation et la tension de la lampe est maintenue constante par la régulation de la pression d’argon.

As soon as the plasma is initiated, inert gas ions formed in the plasma are accelerated by the electric field toward the cathode. Grâce à un processus appelé pulvérisation cathodique, l’énergie cinétique est transférée des ions de gaz inerte aux atomes de la surface de l’échantillon, ce qui provoque l’éjection de certains de ces atomes de surface dans le plasma.

Une fois que les atomes sont éjectés dans le plasma, ils sont soumis à des collisions inélastiques avec des électrons énergétiques ou des atomes d’argon métastables. L’énergie transférée par de telles collisions provoque l’excitation électrique des atomes pulvérisés. Les atomes excités se relâchent rapidement dans un état d’énergie inférieure en émettant des photons.

La longueur d’onde de chaque photon est déterminée par la configuration électronique de l’atome à partir duquel il a été émis. Chaque élément ayant une configuration électronique unique, chaque élément peut être identifié par sa signature spectrochimique unique ou son spectre d’émission.

Un spectromètre est utilisé pour mesurer les signaux d’émission de la décharge luminescente. To ensure that the media within the spectrometer is transparent to ultra-violet and visible light (160-460 nm), the entire optical system is purged with argon. Les matrices de dispositif à couplage de charges photosensibles (CCD) sont positionnées dans le plan focal de manière à ce que le spectre d’émission complet soit enregistré entre 160 et 460 nm.

Les matrices CCD convertissent le spectre en un signal électrique, qui est numérisé et traité pour éliminer le signal de courant d’obscurité, normaliser la réponse des pixels, étendre la plage dynamique et éliminer la pixellisation. Puisque le nombre de photons émis par chaque élément est proportionnel à sa concentration relative dans l’échantillon, les concentrations en analyte peuvent être déduites par étalonnage avec des échantillons de référence de composition connue.