辉光放电质谱法（GDMS）被认为是目前对固体导电材料直接进行痕量及超痕量元素分析的最有效的手段。由于其可以直接固体进样，近20年来已广泛应用于高纯金属、合金等材料的分析。GDMS不仅具有优越的检测限和宽动态线性范围的优点，而且样品制备简单、元素间灵敏度差异小、基体效应低。GDMS以其优越的分析性能在电子学、化学、冶金、地质以及材料科学等领域里得到广泛应用，在高纯金属和半导体材料分析中已经显示出它的优越性，对它在绝缘体、粉末、液体、有机物和生物材料分析以及负离子测定中的应用也在积极进行研究和完善，发展前景十分广阔。

辉光放电(GD)属于低压下气体放电现象，历史上就作为一种有效的原子化和离子化源用于分析。在辉光放电质谱的离子源中被测样品作为辉光等离子体光源的阴极，在阴极与阳极之间充入惰性气体(一般为氩气)，并维持压力为10～1000 Pa。在电极两端加500～1500 V的高电压时，Ar电离成电子和Ar+，Ar+在电场的作用下加速移向阴极。阴极样品的原子在氩离子的撞击下，以5～15eV的能量从阴极样品上被剥离下来(阴极溅射)，进入等到离子体，在等离子体中与等离子体中的电子或亚稳态的Ar原子碰撞(Penning)电离，变成正离子：M+e-→M++2 e-，M+Ar*一M++Ar+ e-。已经证实在GD源中Penning离子化是居于主导地位的电离过程。
阴极溅射的产物为阴极材料的原子、原子团，也会产生二次离子和二次电子。阴极的溅射过程正是样品原子的产生途径，也是样品可进行深度分析的理论基础。大量的原子、离子和电子参与等离子体中的碰撞过程使辉光放电的机制十分复杂。在辉光放电形成的众多区域中，有两个对样品分析重要的区域，分别是“负辉区”和“阴极暗区”。阴极暗区为一靠近阴极表面的薄层区域，有较高的正离子密度，整个辉光放电的电压降几乎全部加在这个区域。负辉区一般占有辉光放电的大部分容积，几乎是一个无场的区域，电子承担着传导电流的作用。因此溅射产生的二次离子一般会被拉回到电极表面形成沉积而很难通过阴极暗区，而中性的原子则会通过扩散进入负辉区被激发或离子化，当然也可能在频繁的碰撞过程中返回，这是辉光放电的一个明显的特点。辉光放电源具有能产生固体样品中具有代表性组成的原子，同时具有产生这些原子的激发态和离子态的能力。因此辉光放电既可作为光源也可作为离子源被应用到固态样品的含量和深度分析中。辉光放电为质谱分析提供了两个重要的优点：阴极溅射和彭宁电离。阴极溅射提供了一种直接从固体样品中获得大批具有代表性组成的原子的手段；彭宁离子化过程在电离出被溅出原子进入质谱分析中起重要作用。