La spettrometria a scarica luminescente (GDS) è un metodo analitico per la determinazione diretta della composizione elementale di campioni solidi. Il campione piatto preparato viene montato sulla fonte delle scarica luminescente, la fonte viene messa sotto vuoto e riempita di argon. Un campo elettrico costante viene applicato tra il campione (catodo) e il corpo collegato elettricamente a terra della lampada (anodo).

Queste condizioni provocano la formazione spontanea di una scarica stabile e autosufficiente, chiamata scarica luminescente. La corrente applicata è regolata dall’alimentazione e la tensione della lampada viene mantenuta costante attraverso la regolazione della pressione dell’argon.

As soon as the plasma is initiated, inert gas ions formed in the plasma are accelerated by the electric field toward the cathode. Attraverso un processo chiamato polverizzazione catodica, l’energia cinetica viene trasferita dagli ioni di gas inerte agli atomi sulla superficie del campione, causando l’espulsione di alcuni di questi atomi superficiali nel plasma.

Dopo che gli atomi vengono espulsi nel plasma, sono soggetti a collisioni anelastiche con elettroni energetici o atomi di argon metastabili. L’energia trasferita da tali collisioni causa l’eccitazione elettrica degli atomi polverizzati. Gli atomi eccitati passano rapidamente a uno stato di energia inferiore emettendo fotoni.

La lunghezza d’onda di ciascun fotone è determinata dalla configurazione elettronica dell’atomo da cui è stato emesso. Poiché ogni elemento ha una configurazione elettronica unica, ciascun elemento può essere identificato in base alla sua firma spettrografica o al suo spettro di emissione specifico.

Uno spettrometro viene utilizzato per misurare i segnali di emissione dalla scarica 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. Gli array dei dispositivi ad accoppiamento di carica (CCD) fotosensibili sono posizionati sul piano focale in modo tale che lo spettro di emissione completo sia registrato da 160 a 460 nm.

Gli array CCD convertono lo spettro in un segnale elettrico, che viene digitalizzato ed elaborato per rimuovere il segnale di corrente oscura, normalizzare la risposta dei pixel, estendere la gamma dinamica ed eliminare i pixel. Poiché il numero di fotoni emessi da ciascun elemento è proporzionale alla sua concentrazione relativa nel campione, le concentrazioni di analiti possono essere dedotte mediante calibrazione con campioni di riferimento di composizione nota.