ISO 18115-1:2023 表面化学分析 — 用語集 — Part 1: 一般用語と分光法で使用される用語 | ページ 19

16.1

プラズマ

〈GDS〉 イオン、電子、中性粒子からなるガス

注記 1:ガスは グロー放電 (16.2) で弱くイオン化されます。

16.2

グロー放電

気体中を電流が通過することによって生じる現象で、発光、低い電流密度 (約 0.01 A/m ² ～ 1,000 A/m ² )、およびイオン化ポテンシャルを超える電位を特徴とします。ガスの濃度は高いが、火花の可能性を下回っている

注記 1:グロー放電表面分析機器では、サンプル物質は、陽イオンと高エネルギー中性種による 表面衝撃 (3.2) を介してガス放電中に導入されます。スパッタリングされた原子は、放電中の衝突によって励起され、イオン化されます。

注記 2:分析用グロー放電装置は通常、10 Pa ～ 2 000 Pa の範囲の圧力のアルゴン中で動作します。

16.3

異常グロー放電

<GDS> 電流の増加に電圧の増加が伴う電流/電圧領域で動作する グロー放電 (16.2)

注記 1: 通常のグロー放電 (16.5) を参照。

注記 2:表面化学分析に使用されるグロー放電装置は、通常、通常モードではなく異常モードで動作します。これは、異常な動作によってサンプルの露出 面 (3.2) 全体が スパッタリング (9.3) され、信号強度が増加するためです。

16.4

ブーストされたグロー放電

<GDS> グロー放電 (16.2) は、 一次手段に加えてエネルギーを プラズマ (16.1) に結合する二次手段によって維持され、強化された分析信号を提供する場合があります。

注記 1: グロー放電を増強する形態には、マイクロ波および高周波場の使用 (高周波励起が唯一の電源である非増強高周波グロー放電と混同しないでください)、および追加のプラズマ電子の注入が含まれます。フィラメントまたは他の電子源を使用して。

16.5

通常のグロー放電

<GDS> グロー放電 (16.2) は、 電流の増加に伴う電圧の変化がほとんどまたはまったく検出できない、電流/電圧領域で動作します。

注記 1: 異常グロー放電 (16.3) を参照。

注記 2:表面化学分析に使用されるグロー放電装置は、通常、通常モードでは動作しません。これは、露出したサンプル 表面 (3.2) の一部がスパッタされずに残り、信号強度が許容できないほど弱くなる可能性があるためです。このような機器は通常、異常モードで動作します。

16.6

パルスグロー放電

<GDS> グロー放電 (16.2) では、分析性能を向上させるために、1 つ以上の放電動作パラメーターが時間の経過とともに意図的に変更されます。

注記 1:最も一般的なパルスグロー放電には、方形波または同様の関数に従った、 プラズマ (16.1) を維持する電力の 変調 (12.61) が含まれます。しかしながら、他の形式のパルスグロー放電も可能である。

注記 2:パルス DC グロー放電とパルス高周波グロー放電の両方が考案されています。

16.7

ジェットアシストグロー放電源

ジェット増強グロー放電源

<GDS> グロー放電 (16.2) 装置。プラズマサポートガスの高速ジェットをサンプル 表面 (3.2) に直接向ける手段を組み込んでおり、強化された分析信号を提供することを目的としています。

注記 1:この形式のグロー放電装置は、主にグロー放電原子吸光分光光度法に使用されています。ジェットは、サンプル表面から光吸収が測定される 負のグロー (16.20) の領域へのスパッタリングされた材料の輸送を促進することにより、原子吸収を高めます。

注記 2:ジェット増強グロー放電装置は、サンプル表面に形成されるクレーターは通常平らではないため、 深さのプロファイリング (3.34) にはほとんど役に立ちません。

16.8

アノード

<GDS, DC 動作> グロー放電 (16.2) デバイス内のより正に帯電した電極

注記 1: カソード (16.10) <GDS, DC 動作> を参照。

16.9

アノード

<GDS, rf 動作> 高周波電力を使用する グロー放電 (16.2) デバイスの rf サイク​​ルの大部分にわたって、より正に帯電する電極。

注記 1: カソード (16.11) を参照。

注記 2:表面化学分析に使用される典型的な高周波グロー放電装置に印加される高周波電力は正弦波かつ双極性であり、接地電位に対する時間平均電位はゼロです。アノードが高周波サイクル全体にわたって正に帯電しない理由は、 DC バイアスの大きさ (16.16) が通常、印加される高周波ピークツーピーク電位の 2 分の 1 よりわずかに小さいためです。

注記 3:アノードがより正に帯電する高周波サイクルの正確な部分は、ソースの形状およびその他の要因によって異なります。

16.10

陰極

<GDS, DC 動作> グロー放電 (16.2) 装置内のさらに負に帯電した電極

注記 1: アノード (16.8) を参照。

11/16

陰極

<GDS, RF 動作> 高周波電力を使用する グロー放電 (16.2) デバイスの、RF サイクルの大部分にわたってより負に帯電する電極。

注記 1:海 陽極 (16.9) 。

注記 2:表面化学分析に使用される典型的な高周波グロー放電装置に印加される高周波電力は正弦波かつ双極性であり、接地電位に対する時間平均電位はゼロです。 RF サイクル全体にわたってカソードがそれ以上負に帯電しない理由は、 DC バイアスの大きさ (16.16) が通常、印加される RF のピークツーピーク電位の 2 分の 1 よりわずかに小さいためです。

注記 3:カソードがさらに負に帯電する高周波サイクルの正確な部分は、ソースの形状およびその他の要因によって異なります。

16.12

二次陰極

<GDS> 開口部を含む導電性マスク。直流 グロー放電 (16.2) 装置内で非導電性サンプル 表面 (3.2 ) の スパッタリング (9.3) を 可能にするために使用されます。

注記 1:二次陰極は絶縁サンプル表面に直接接触して配置され、二次陰極と開口内のサンプル表面の両方がグロー放電にさらされます。二次陰極は 陰極電位 (16.10) に保持され、その表面がスパッタリングされます。二次陰極からスパッタされた材料の一部は、開口部内の絶縁サンプル表面に堆積し、その表面が導電性になります。これにより、絶縁サンプルのスパッタリングが発生します。

注記 2:非導電性サンプルを分析する場合、二次陰極技術は高周波グロー放電に代わる有用な手段となります。

16.13

シース

電極シース

＜ＧＤＳ＞電極 表面（３．２） に隣接する プラズマ（１６．１） の領域。電極からの距離とともに変化し、電極表面の電極電位に等しく、電極表面のプラズマ電位に近づくプラズマ 電位（１６．１８） によって特徴付けられる。十分に離れた距離にある周囲のプラズマ

注記 1:これらの用語は通常、RF グロー放電 (16.2) に適用されますが、DC グロー放電にも適用できます。

16.14

シース電位

<GDS> シース両端の電位降下 (16.13)

注記 1:表面化学分析では、この用語は通常、 陰極降下 (16.15) などの用語がよく使用される DC グロー 放電 ではなく、高周波グロー放電 (16.2) に適用されます。ただし、シース電位は DC グロー放電にも適用できます。

16.15

カソードケース

可能性のあるケース

<GDS> カソード(16.10) 表面と マイナスグロー(16.20) 間の電位差

注記 1:表面化学分析に通常使用される直流グロー 放電分光分析 (15.1) では、陰極降下は通常 200 V から 2 000 V の範囲にあり、陰極表面はより負になります。高周波 グロー放電 (16.2) では、陰極の降下は時間とともに変化し、ピークツーピーク値は通常 500 V ～ 2 000 V の範囲にあります。

16.16

DCバイアス

DCオフセット

自己バイアス

<GDS, 高周波動作> 高周波電力が印加された電極の 表面 (3.2) に発生する、グランドを基準とした時間平均電位

注記 1: DC バイアスは 、プラズマ (16.1) 電子と正に帯電したプラズマ イオンの移動度が大きく異なる結果として発生します。

注記 2: DC バイアスは、サンプル表面への スパッタリング (9.3) を 効果的に制限し、プラズマと接触している他の表面のスパッタリングを防ぎます。

注記 3:表面化学分析に使用される適切に設計された高周波 グロー放電 (16.2) 装置の場合、DC バイアスの大きさは、印加される高周波のピーク間電位差の 2 分の 1 よりわずかに小さくなります。

16.17

浮遊電位

<GDS> プラズマ中に浸漬された隔離された基板上に発生する電位 (16.1)

注記 1:絶縁された基板は、機器の他の部分に電荷を伝導できません。したがって、時間の経過とともに平均すると、その 表面 (3.2) への電子と正に荷電したイオンの 流束 (8.18) は等しくなります。電子は正に荷電したイオンよりもはるかに移動しやすいため、浮遊電位が プラズマ電位 (16.18) よりも数ボルト負である場合に等しい束が発生します。

16.18

プラズマ電位

<GDS> 接地電位などの適切な基準に対するプラズマ (16.1) の電位

注記 1:直流 グロー放電 (16.2) のプラズマ電位は、プラズマ内の場所によって異なります。高周波グロー放電のプラズマ電位は、高周波励起の位相に従って、プラズマ内の位置と時間の両方によって変化します。

16.19

アノードグロー

<GDS> アノード (16.8) にすぐ隣接する グロー放電 (16.2) の薄い発光領域

注記 1: 陰極層 (16.23) 、 陰極グロー (16.20) 、および 陽極層 (16.21) を参照。

注記 2:アノードのグローは、表面化学分析に使用されるグロー放電では目立たない場合があります。

16.20

負の輝き

<GDS> グロー放電 (16.2) の領域。ほとんどの光が放出され、表面化学分析の分析信号が通常そこから得られます。

注記 1: 陰極層 (16.23) 、 陽極層 (16.21) 、および 陽極グロー (16.19) を参照。

16.21

ポジティブコラム

<GDS> ファラデー (16.28) と アノード暗部 (16.25) の間の グロー放電 (16.2) の拡散発光領域

注記 1: カソード層 (16.23) 、 負のグロー (16.20) 、および アノードのグロー (16.19) を参照。

注記 2:表面化学分析用に操作されるグロー放電装置には、ガス圧力と電極間の間隔が狭いため、陽光柱は通常存在しません。

16.22

残光

<GDS> 維持放電電力の完全な停止後の グロー放電 (16.2) デバイス内に存在する崩壊プラズマ ( 16.1) の発光

16.23

陰極層

<GDS> アストン暗部 (16.26) と 陰極暗部 (16.27) の間の グロー放電 (16.2 ) の薄い発光領域

注記 1: ネガティブグロー (16.20) 、 ポジティブコラム (16.21) 、および アノードグロー (16.19) を参照。

注記 2:陰極層は、表面化学分析に使用されるグロー放電では目立たない場合があります。

16.24

暗い空間

<GDS> グロー放電 (16.2) の領域。周囲の領域に比べてほとんど光を発しないため、人間の目には暗く見えます。

16.25

陽極暗部

<GDS> グロー放電 (16.2) における 陽光柱 (16.21) と 陽極グロー (16.19) の間の 暗部 ( 16.24)

注記 1: アストン暗空間 (16.26) 、 陰極暗空間 (16.27) 、および ファラデー暗空間 (16.28) を参照。

16.26

アストンのダークスペース

<GDS> グロー放電 (16.2) 内の カソード (16.10) のすぐ隣にある非常に薄い 暗部 ( 16.24)

注記 1: 陰極暗空間 (16.27) 、 ファラデー暗空間 (16.28) 、および 陽極暗空間 (16.25) を参照。

注記 2:表面化学分析に使用される グロー放電分光分析法 (15.1) では、アストン暗部は目立たないことがよくあります。

16.27

陰極暗部

<GDS> グロー放電 (16.2) における 陰極層 (16.23) と 負のグロー (16.20) の 間の 暗部 ( 16.24)

グレード 1 から入門まで: アストン暗部 (16.26) 、 ファラデー暗部 (16.28) 、および アノード暗部 (16.25) を参照してください。

注記 2:表面化学分析に使用される グロー放電分光分析 (15.1) では、陰極暗部は通常、 陰極 (16.10) 表面と負グローの間の空間全体を占めているように見えます。

注記 3: DC グロー放電分光分析では、陰極暗部は大きな正の空間電荷と強い電場によって特徴付けられます。この状況は、高周波サイクルの大部分にわたる高周波グロー放電でも発生します。その結果、陰極暗部では荷電粒子の効率的な加速が起こります。

16.28

ファラデー暗空間

<GDS> グロー放電 (16.2) における 負のグロー (16.20) と 陽柱 (16.21) の間の 暗部 (16.24)

注記 1: アストン暗部 (16.26) 、 陰極暗部 (16.27) 、および 陽極暗部 (16.25) を参照。

16.29

電子衝撃イオン化

〈GDS〉 原子、分子、イオンと電子の衝突によるイオン化

注記 1:たとえば、M + e ⁻ → M ⁺ + 2e ⁻ここで, M ⁺は遷移金属イオンです。

注記 3:表面化学分析に使用される グロー放電 (16.2) では、通常、電子衝撃イオン化が プラズマ (16.1) 内で発生する総イオン化の大部分を占めます。したがって、これは グロー放電質量分析にとって非常に重要な物理メカニズムです (15.2) 。

16.30

ペニングイオン化

<GDS> 電子的に 励起された状態にある原子との衝突によるイオン化 (3.53)

注記 1:たとえば、Ar ^ms + M → Ar + M ⁺ + e ⁻ここで, ar ^ms は準安定 Ar 原子、M は遷移金属です。

注記 3:ペニングイオン化の確率は、励起状態の衝突相手の励起状態の寿命に直接関係します。このため、ペニングイオン化は通常、準安定種との衝突によって発生します。

注記 4:表面化学分析に使用される グロー放電 (16.2) では、最も一般的に使用される放電ガスである Ar の準安定エネルギー準位が十分に高いという事実のため、ペニングイオン化は通常重要なイオン化機構である。ほとんどの原子 分析物のイオン化ポテンシャル (3.4) 。

16.31

熱化電子

<GDS> プラズマ (16.1) 内で衝突した後、プラズマ温度に対応する平衡エネルギー分布を持つ電子

16.32

一次電子

<GDS> 陰極暗部 (16.27) から 負グロー (16.20) 領域に入り、陰極暗部内の強い電場によって加速され、その結果、最も高い 運動エネルギー (3.35) を持つ電子。プラズマ内に存在する電子の運動エネルギー

注記 1: 二次電子 (16.33) を参照。

注記 2: この用語は 、AES (11.1) 、電子プローブ微量分析、および SEM では異なる定義がされています。

16.33

二次電子

<GDS> 一次電子と 熱化電子 (16.31) の 運動エネルギーの中間の運動エネルギー (3.35) を持つ電子。 一次電子 (16.32) のイオン化または不完全な熱化によって生成されます。

注記 1:この用語は、12.2 では一般的な使用のために異なる定義がされています。どちらの定義も、コンテキストに応じて GDS​​ (15.1) で使用されます。

16.34

電子衝撃励​​起

〈GDS〉電子との衝突による原子、分子、イオンの電子励起

注記 1:たとえば、M + e ⁻ → M* + e ⁻ここで, M* は電子 励起状態にある遷移金属です (3.53) 。

注記 2: 表面化学分析に使用される グロー放電 (16.2) では、電子衝撃励​​起が電子励起の大部分を占めると考えられています。したがって、これは グロー放電発光分光分析にとって非常に重要な物理メカニズムです (15.3) 。

16.35

一括転送

料金交換

<GDS> 原子、分子、またはイオンから別の原子、分子、またはイオンへの電荷の移動

16.36

非対称電荷移動

非対称電荷交換

<GDS> 原子、分子、またはイオンと、異なる 化学種 の別の原子、分子、またはイオンとの間の 電荷移動 (16.35)

注 1:たとえば、Ar ⁺ + M → Ar + M ⁺ *ここで, M は GDS (15.1) アプリケーションでは遷移金属であることが多く、M ⁺ * は電子的に励起されたイオン状態にあります。

注記 2:一般に、エネルギーの重複と反応 断面積に関する量子力学的考察の影響 (4.7) により、 非対称電荷移動は対称電荷移動 (16.37) よりも効率が低くなります。

16.37

対称電荷転送

対称電荷交換

<GDS> 原子、分子、またはイオンと、同じ 化学種 の別の原子、分子、またはイオンの間の 電荷移動 (16.35) (3.5)

注 1:たとえば、Ar ⁺ + Ar → Ar + Ar ⁺ 。この反応は、分析 グロー放電 (16.2 ) の陰極暗空間 (16.27 ) における効率的なメカニズムであると考えられており、その結果、サンプル 表面 (3.2) に向かう高速 Ar 原子の大集団が生じます。これらの高速 Ar 原子は、サンプルの スパッタリングに大きく寄与する可能性があります (9.3) 。

16.38

組み換え

イオンと電子の再結合

<GDS> 正味の正電荷を持つイオンに電子を追加し、その結果、1 素電荷単位より負の正味電荷が得られること

注記 1:イオンと電子のみの衝突を伴い、追加の粒子を放出しないイオン-電子再結合プロセスでは、エネルギーと運動量を同時に保存することはできない。このため、再結合は、別の電子や 表面 (3.2) などの 3 番目の衝突相手の関与、または光子の放出によってのみ進行します。

16.39

放射再結合

<GDS> 光子の放出を伴う イオン-電子再結合 (16.38)

16.40

豊かさの感受性

<GDMS> 質量m で記録された最大イオン電流と、隣接する質量で記録された同じ種から生じるイオン電流の比 ( m ± 1)

[出典:IUPAC]

16.41

イオンビーム比

<GDMS> 分析物 (3.4) イオンの強度をマトリックス イオンの強度で割ったもの。両方とも同位体存在量について補正されています。

16.42

排出量収量

<GDOES> 時間積分された光放出信号から、指定された波長での信号バックグラウンドを、対象の時間間隔でスパッタされた発光素子の質量で引いた商。

16.43

自己陶酔

<GDOES> 発光種と光検出器の間に位置する、発光種と同一の種による発光の吸収

注記 1: 自己吸収により、非線形の検量線が生成されます。さらに、光子の吸収確率がピーク最大値付近で最大になるため、スペクトルのピークが広がります。

16.44

自己反転

<GDOES> スペクトル ピークの中心近くで強度の極小値を生成する激しい 自己吸収 (16.43)

16.45

バックグラウンド相当濃度

<GDS> バックグラウンドがない場合に、測定されたバック グラウンド強度と同等のシグナル強度 (3.17) を生成するサンプル中の元素の濃度。

注記 1: GDS (15.1) では、結果は質量分率で表されることが多いため、バックグラウンド相当濃度は通常これらの単位で表されます。

16.46

予備燃焼

プレスパッタリング

<GDS, バルク材料> 信号登録の前に、 定常状態のスパッタリング (9.27) を 確立し、分析信号を安定させるために使用される スパッタリング (9.3) プロセス。

注記 1: 予備燃焼は グロー放電を安定させるために使用されます (16.2) 。

16.47

プレバーン

プリスパッタリング期間

<GDS, バルク材> プレバーニング(16.46) が行われる期間

注記 1: 予備燃焼は グロー放電を安定させるために使用されます (16.2) 。 GDOES (15.3) の一般的なプレバーン時間は 30 秒から 60 秒の範囲ですが、 GDMS (15.2) のプレバーン時間はさらに長くなる可能性があります。

注記 2:プレバーンに使用されるグロー放電条件は、通常、信号登録時に使用される条件と同一です。ただし、一部のアプリケーションでは異なる場合があります。

16.48

相対感度係数

RSF

元素の <GDMS> 係数。その元素の質量ピークの測定強度をマトリックス元素の質量ピークの測定強度で割ったものを乗算して、サンプル中のその元素の質量分率をマトリックス要素の質量分率

注記 1:特定の GDMS (15.2) 機器の場合、周期表内のすべての元素の相対感度係数は通常、約 1 桁以内に収まるため、校正用の 標準物質 (5.1) を使用せずに半定量 GDMS 分析が可能になります。 。ただし、定量的 GDMS 分析では、特定の GDMS 機器を使用してそのマトリックス内の対象元素の相対感度係数を測定するために、サンプルと同様のマトリックスを持つ標準物質を使用する必要があります。

16.1

plasma

<GDS> gas consisting of ions, electrons, and neutral particles

Note 1 to entry: Gases are weakly ionized in glow discharge (16.2) .

16.2

glow discharge

phenomenon that results from the passage of electrical current through a gas and that is characterized by emission of light, a low current density (about 0,01 A/m² to 1 000 A/m²), and a potential that is above the ionization potential of the gas but below the sparking potential

Note 1 to entry: In glow discharge surface-analytical instruments, sample material is introduced into the gaseous discharge via bombardment of the surface (3.2) by positive ions and energetic neutral species. Sputtered atoms are then excited and ionized by collisions in the discharge.

Note 2 to entry: Analytical glow discharge devices are usually operated in argon at a pressure in the range 10 Pa to 2 000 Pa.

16.3

abnormal glow discharge

<GDS> glow discharge (16.2) operated in a current/voltage regime in which an increase in current is accompanied by an increase in voltage

Note 1 to entry: See normal glow discharge (16.5) .

Note 2 to entry: Glow discharge devices used for surface chemical analysis are usually operated in the abnormal mode, rather than the normal mode. This is because abnormal operation provides sputtering (9.3) of the entire exposed surface (3.2) of the sample, as well as increased signal intensities.

16.4

boosted glow discharge

<GDS> glow discharge (16.2) sustained by a secondary means of coupling energy into the plasma (16.1) in addition to the primary means, sometimes providing enhanced analytical signals

Note 1 to entry: Forms of boosting the glow discharge include the use of microwave and rf fields (not to be confused with unboosted rf glow discharge, in which rf excitation is the only power source), as well as the injection of extra plasma electrons by means of filaments or other electron sources.

16.5

normal glow discharge

<GDS> glow discharge (16.2) operated in a current/voltage regime in which an increase in current is accompanied by little or no detectable change in voltage

Note 1 to entry: See abnormal glow discharge (16.3) .

Note 2 to entry: Glow discharge devices used for surface chemical analysis are not usually operated in the normal mode. This is because a portion of the exposed sample surface (3.2) remains unsputtered and signal intensities can be unacceptably weak. Such devices are usually operated in the abnormal mode.

16.6

pulsed glow discharge

<GDS> glow discharge (16.2) in which one or more of the discharge operating parameters are intentionally varied in time in order to provide improved analytical performance

Note 1 to entry: The most common pulsed glow discharge involves modulation (12.61) , in accordance with a square-wave or similar function, of the electrical power maintaining the plasma (16.1) . However, other forms of pulsed glow discharge are possible.

Note 2 to entry: Both pulsed-DC and pulsed-rf glow discharges have been devised.

16.7

jet-assisted glow discharge source

jet-enhanced glow discharge source

<GDS> glow discharge (16.2) device incorporating a means of directing high-velocity jets of plasma-support gas directly towards the sample surface (3.2) , intended to provide enhanced analytical signals

Note 1 to entry: This form of glow discharge device has been used predominantly for glow discharge atomic absorption spectrophotometry. The jets enhance atomic absorption by aiding the transport of sputtered material from the sample surface into the region of the negative glow (16.20) in which light absorption is measured.

Note 2 to entry: Jet-enhanced glow discharge devices find little use for depth profiling (3.34) because the craters formed on the sample surface are not usually flat.

16.8

anode

<GDS, DC operation> more positively charged electrode in a glow discharge (16.2) device

Note 1 to entry: See cathode (16.10) <GDS, DC operation>.

16.9

anode

<GDS, rf operation> electrode that is more positively charged over a large fraction of the rf cycle in a radio-frequency-powered glow discharge (16.2) device

Note 1 to entry: See cathode (16.11) .

Note 2 to entry: The rf power applied to a typical rf glow discharge device that is used for surface chemical analysis is sinusoidal and bipolar, with a time-averaged electric potential of zero relative to ground potential. The reason that the anode is not more positively charged over the entire rf cycle is that the magnitude of the DC bias (16.16) is usually slightly less than one-half of the applied rf peak-to-peak potential.

Note 3 to entry: The precise fraction of the rf cycle over which the anode is more positively charged depends upon the source geometry and other factors.

16.10

cathode

<GDS, DC operation> more negatively charged electrode in a glow discharge (16.2) device

Note 1 to entry: See anode (16.8) .

16.11

cathode

<GDS, rf operation> electrode that is more negatively charged over a large fraction of the rf cycle in a radio-frequency-powered glow discharge (16.2) device

Note 1 to entry: See anode (16.9) .

Note 2 to entry: The rf power applied to a typical rf glow discharge device that is used for surface chemical analysis is sinusoidal and bipolar, with a time-averaged electric potential of zero relative to ground potential. The reason that the cathode is not more negatively charged over the entire rf cycle is that the magnitude of the DC bias (16.16) is usually slightly less than one-half of the applied rf peak-to-peak potential.

Note 3 to entry: The precise fraction of the rf cycle over which the cathode is more negatively charged depends upon the source geometry and other factors.

16.12

secondary cathode

<GDS> electrically conductive mask, containing an aperture, used to allow sputtering (9.3) of an electrically non-conductive sample surface (3.2) in a direct-current glow discharge (16.2) device

Note 1 to entry: The secondary cathode is placed in direct contact with the insulating-sample surface, and both the secondary cathode and the surface of the sample within the aperture are exposed to the glow discharge. The secondary cathode is held at cathode (16.10) potential, resulting in sputtering of its surface. Some of the material sputtered from the secondary cathode is deposited on the insulating-sample surface within the aperture, causing that surface to become electrically conductive. This results in sputtering of the insulating sample.

Note 2 to entry: When electrically non-conductive samples shall be analysed, the secondary-cathode technique provides a useful alternative to an rf glow discharge.

16.13

sheath

electrode sheath

<GDS> region of plasma (16.1) adjacent to an electrode surface (3.2) , characterized by a plasma potential (16.18) that changes with distance from the electrode, being equivalent to the electrode potential at the electrode surface and approaching the plasma potential of the surrounding plasma at sufficiently large distances

Note 1 to entry: These terms are usually applied to an rf glow discharge (16.2) , though they can also be applied to a DC glow discharge.

16.14

sheath potential

<GDS> electric potential drop across a sheath (16.13)

Note 1 to entry: In surface chemical analysis, this term is usually applied to an rf glow discharge (16.2) , rather than to a DC glow discharge, for which terms such as cathode fall (16.15) are much more commonly employed. However, sheath potential can also be applied to a DC glow discharge.

16.15

cathode fall

fall potential

<GDS> electric potential difference between the cathode (16.10) surface and the negative glow (16.20)

Note 1 to entry: In direct-current glow discharge spectrometry (15.1) typically used for surface chemical analysis, the cathode fall is usually in the range 200 V to 2 000 V, with the cathode surface being more negative. In an rf glow discharge (16.2) , the cathode fall is time-varying, with a peak-to-peak value normally in the range 500 V to 2 000 V.

16.16

DC bias

DC offset

self bias

<GDS, rf operation> time-averaged electric potential, relative to ground, developed on the surface (3.2) of the electrode to which the rf power is applied

Note 1 to entry: The DC bias arises as a result of the very different mobilities of the plasma (16.1) electrons and the positively charged plasma ions.

Note 2 to entry: The DC bias effectively limits sputtering (9.3) to the sample surface, preventing sputtering of other surfaces in contact with the plasma.

Note 3 to entry: For a properly designed rf glow discharge (16.2) device used for surface chemical analysis, the magnitude of the DC bias is slightly less than one-half of the applied rf peak-to-peak potential difference.

16.17

floating potential

<GDS> electric potential that develops on an isolated substrate immersed in a plasma (16.1)

Note 1 to entry: An isolated substrate cannot conduct charge to other parts of the instrument. Therefore, averaged over time, the fluxes (8.18) of electrons and positively charged ions to its surface (3.2) shall be equal. Given that electrons are much more mobile than positively charged ions, equal fluxes arise when the floating potential is typically a few volts more negative than the plasma potential (16.18) .

16.18

plasma potential

<GDS> electric potential of plasma (16.1) relative to an appropriate reference such as ground potential

Note 1 to entry: The plasma potential of direct current glow discharge (16.2) varies with location in the plasma. The plasma potential of an rf glow discharge varies with both location in the plasma and time, according to the phase of the rf excitation.

16.19

anode glow

<GDS> thin luminous region of a glow discharge (16.2) immediately adjacent to the anode (16.8)

Note 1 to entry: See cathode layer (16.23) , negative glow (16.20) , and positive column (16.21) .

Note 2 to entry: The anode glow may not be noticeable in a glow discharge used for surface chemical analysis.

16.20

negative glow

<GDS> region of a glow discharge (16.2) from which most light is emitted and from which analytical signals for surface chemical analysis are usually derived

Note 1 to entry: See cathode layer (16.23) , positive column (16.21) , and anode glow (16.19) .

16.21

positive column

<GDS> diffuse, luminous region of glow discharge (16.2) between the Faraday (16.28) and anode dark spaces (16.25)

Note 1 to entry: See cathode layer (16.23) , negative glow (16.20) , and anode glow (16.19) .

Note 2 to entry: The positive column is usually absent in glow discharge devices operated for surface chemical analysis, owing to the gas pressure and the small separation between the electrodes.

16.22

afterglow

<GDS> luminescence of the decaying plasma (16.1) present in a glow discharge (16.2) device after complete cessation of the sustaining discharge power

16.23

cathode layer

<GDS> thin luminous region of glow discharge (16.2) between the Aston dark space (16.26) and the cathode dark space (16.27)

Note 1 to entry: See negative glow (16.20) , positive column (16.21) , and anode glow (16.19) .

Note 2 to entry: The cathode layer may not be noticeable in a glow discharge used for surface chemical analysis.

16.24

dark space

<GDS> region of a glow discharge (16.2) that emits little light compared to the surrounding regions, thereby appearing dark to the human eye

16.25

anode dark space

<GDS> dark space (16.24) between the positive column (16.21) and the anode glow (16.19) in a glow discharge (16.2)

Note 1 to entry: See Aston dark space (16.26) , cathode dark space (16.27) , and Faraday dark space (16.28) .

16.26

Aston dark space

<GDS> very thin dark space (16.24) immediately adjacent to the cathode (16.10) in a glow discharge (16.2)

Note 1 to entry: See cathode dark space (16.27) , Faraday dark space (16.28) , and anode dark space (16.25) .

Note 2 to entry: In glow discharge spectrometry (15.1) used for surface chemical analysis, the Aston dark space is often not noticeable.

16.27

cathode dark space

<GDS> dark space (16.24) between the cathode layer (16.23) and the negative glow (16.20) in a glow discharge (16.2)

Note 1 to entry: See Aston dark space (16.26) , Faraday dark space (16.28) , and anode dark space (16.25) .

Note 2 to entry: In glow discharge spectrometry (15.1) used for surface chemical analysis, the cathode dark space usually appears to occupy all of the space between the cathode (16.10) surface and the negative glow.

Note 3 to entry: In DC glow discharge spectrometry, the cathode dark space is characterized by a large positive space charge and a strong electric field. This situation also occurs in an rf glow discharge over a large majority of the rf cycle. As a result, efficient acceleration of charged particles occurs in the cathode dark space.

16.28

Faraday dark space

<GDS> dark space (16.24) between the negative glow (16.20) and the positive column (16.21) in a glow discharge (16.2)

Note 1 to entry: See Aston dark space (16.26) , cathode dark space (16.27) , and anode dark space (16.25) .

16.29

electron impact ionization

<GDS> ionization resulting from collision of an atom, molecule, or ion with an electron

Note 1 to entry: For example, M + e⁻ → M⁺ + 2e⁻ここで, M⁺ is a transition metal ion.

Note 3 to entry: In a glow discharge (16.2) used for surface chemical analysis, electron impact ionization usually accounts for a large fraction of the total ionization occurring in the plasma (16.1) . Therefore, it is a very important physical mechanism for glow discharge mass spectrometry (15.2) .

16.30

Penning ionization

<GDS> ionization resulting from collision with an atom that is in an electronically excited state (3.53)

Note 1 to entry: For example, Ar^ms + M → Ar + M⁺+ e⁻ここで,ar^ms is a metastable Ar atom and M is a transition metal.

Note 3 to entry: The probability of Penning ionization is directly related to the excited-state lifetime of the excited-state collision partner. For this reason, Penning ionization usually occurs through collisions with metastable species.

Note 4 to entry: In a glow discharge (16.2) used for surface chemical analysis, Penning ionization is usually an important ionization mechanism, owing to the fact that the metastable energy levels of Ar, the discharge gas most commonly employed, lie sufficiently above the ionization potentials of most atomic analytes (3.4) .

16.31

thermalized electrons

<GDS> electrons which, following collisions in the plasma (16.1) , have an equilibrium energy distribution corresponding to the plasma temperature

16.32

primary electron

<GDS> electron that enters the negative glow (16.20) region from the cathode dark space (16.27) , having been accelerated by the strong electric field within the cathode dark space, thereby having a kinetic energy (3.35) that is among the highest of the kinetic energies of any electrons present within the plasma

Note 1 to entry: See secondary electron (16.33) .

Note 2 to entry: This term is defined differently for AES (11.1) , electron probe microanalysis, and SEM.

16.33

secondary electron

<GDS> electron with a kinetic energy (3.35) intermediate between the kinetic energies of primary and thermalized electrons (16.31) , produced through ionization or incomplete thermalization of primary electrons (16.32)

Note 1 to entry: This term is defined differently for general use in 12.2. Both definitions are used in GDS (15.1) , depending on the context.

16.34

electron impact excitation

<GDS> electronic excitation of an atom, molecule or ion resulting from collision with an electron

Note 1 to entry: For example, M + e⁻ → M* + e⁻ここで, M* is a transition metal in an electronically excited state (3.53) .

Note 2 to entry: In a glow discharge (16.2) used for surface chemical analysis, electron-impact excitation is believed to account for most of the electronic excitations. Therefore, it is a very important physical mechanism for glow discharge optical emission spectrometry (15.3) .

16.35

charge transfer

charge exchange

<GDS> transfer of charge from an atom, molecule or ion to another atom, molecule or ion

16.36

asymmetric charge transfer

asymmetric charge exchange

<GDS> charge transfer (16.35) between an atom, molecule or ion and another atom, molecule or ion of a different chemical species (3.5)

Note 1 to entry: For example, Ar⁺ + M → Ar + M⁺* ここで, M is often a transition metal in GDS (15.1) applications and M⁺* is in an electronically excited, ionic state.

Note 2 to entry: Generally, asymmetric charge transfer is less efficient than symmetric charge transfer (16.37) , owing to the effects of energy overlap and quantum-mechanical considerations on reaction cross sections (4.7) .

16.37

symmetric charge transfer

symmetric charge exchange

<GDS> charge transfer (16.35) between an atom, molecule or ion and another atom, molecule or ion of the same chemical species (3.5)

Note 1 to entry: For example, Ar⁺ + Ar → Ar + Ar⁺. This reaction is believed to be an efficient mechanism in the cathode dark space (16.27) of an analytical glow discharge (16.2) , resulting in a large population of fast Ar atoms directed toward the sample surface (3.2) . These fast Ar atoms can contribute significantly to sample sputtering (9.3) .

16.38

recombination

ion-electron recombination

<GDS> addition of an electron to an ion with a net positive charge, resulting in a net charge that is one elementary charge unit more negative

Note 1 to entry: Energy and momentum cannot be simultaneously conserved in an ion-electron recombination process that involves the collision of only an ion and an electron and that releases no additional particles. For this reason, recombination proceeds only through the involvement of a third collision partner, such as another electron or a surface (3.2) , or through the release of a photon.

16.39

radiative recombination

<GDS> ion-electron recombination (16.38) involving the release of a photon

16.40

abundance sensitivity

<GDMS> ratio of the maximum ion current recorded at a mass m to the ion current arising from the same species recorded at an adjacent mass (m ± 1)

[SOURCE:IUPAC]

16.41

ion beam ratio

<GDMS> intensity of the analyte (3.4) ion divided by the intensity of the matrix ion, both corrected for isotopic abundance

16.42

emission yield

<GDOES> quotient of the time-integrated optical emission signal minus the signal background at a specified wavelength by the mass of the emitting element sputtered in the time interval of interest

16.43

self-absorption

<GDOES> absorption of emitted light by a species, identical to the emitting species, positioned between the emitting species, and the optical detector

Note 1 to entry: Self-absorption results in nonlinear calibration curves. Further, it produces broadened spectral peaks because the probability of photon absorption is at a maximum near the peak maximum.

16.44

self-reversal

<GDOES> severe self-absorption (16.43) that produces a local minimum of intensity near the centre of a spectral peak

16.45

background equivalent concentration

<GDS> concentration of an element in a sample that would produce, in the absence of the background, a signal intensity (3.17) equivalent to the measured background intensity

Note 1 to entry: In GDS (15.1) , results are often expressed in mass fractions and so the background equivalent concentration is usually expressed in these units.

16.46

preburning

presputtering

<GDS, bulk materials> process of sputtering (9.3) , prior to signal registration, employed to allow steady state sputtering (9.27) to be established and analytical signals to stabilize

Note 1 to entry: Preburning is used for stabilizing the glow discharge (16.2) .

16.47

preburn

presputtering period

<GDS, bulk materials> period during which preburning (16.46) occurs

Note 1 to entry: Preburning is used for stabilizing the glow discharge (16.2) . Typical preburn times for GDOES (15.3) range from 30 s to 60 s, while those for GDMS (15.2) can be much longer.

Note 2 to entry: Glow discharge conditions used for preburn are usually identical to those employed during signal registration. However, for some applications, they can be different.

16.48

relative sensitivity factor

RSF

<GDMS> coefficient for an element by which the measured intensity of a mass peak for that element, divided by the measured intensity of a mass peak for a matrix element, is multiplied to yield the mass fraction of that element in the sample divided by the mass fraction of the matrix element

Note 1 to entry: For a given GDMS (15.2) instrument, the relative sensitivity factors for all elements in the periodic table usually fall within approximately one order of magnitude, making semiquantitative GDMS analysis possible without the use of reference materials (5.1) for calibration. However, quantitative GDMS analysis requires the use of reference materials with a matrix similar to that of the sample in order to measure the relative sensitivity factors for the elements of interest in that matrix using that particular GDMS instrument.