基本介紹
- 中文名：空心陰極燈
- 外文名：hollow cathode lamp
- 原理：發射銳線光源
- 套用：原子螢光光譜法
- 材料：合金鎢棒
- 簡寫：HCL
背景知識,定義,結構及材料,陰極,陽極,禁止層,發光原理,使用注意事項,多元素燈,優缺點,
背景知識
光源
光源的作用是發射被測元素基態原子所吸收的特徵共振線，故稱為銳線光源（nartow-linesource）。
對光源的基本要求是：發射輻射波長的半寬度要明顯小於吸收線的半寬度，輻射強度足夠大，穩定性好，背景信號低（低於共振輻射強度的1%），使用壽命長等。常用被測元素作為陰極的空心陰極燈。
定義
空心陰極燈（hollow cathode lamp；HCL）最常用的銳線光源。它是一種低壓氣體放電管，主要有一個陽極（鎢棒）和一個空心圓筒形陰極（由被測元素的金屬或合金化合物構成）。陰極和陽極密封在帶有光學視窗的玻璃管內，內充低壓（幾百帕）的惰性氣體（氖氣或氬氣）。
結構及材料
陰極
大多數為純金屬或合金，對於一些貴金屬，則將其製成薄片襯在支持電極上。陰極在中間為空桶形狀，空心陰極燈因此得名。
陽極
禁止層
為防止陰陽極的擊穿，在陰陽極間設有禁止層。
發光原理
空心陰極燈（hollow cathode lamp，HCL）是一種特殊形式的低壓氣體放電光源，放電集中於陰極空腔內。當在兩極之間施加200V-500V電壓時，便產生輝光放電。在電場作用下，電子在飛向陽極的途中，與載氣原子碰撞並使之電離，放出二次電子，使電子與正離子數目增加，以維持放電。正離子從電場獲得動能。如果正離子的動能足以克服金屬陰極表面的晶格能，當其撞擊在陰極表面時，就可以將原子從晶格中濺射出來。除濺射作用之外，陰極受熱也要導致陰極表面元素的熱蒸發。濺射與蒸發出來的原子進入空腔內，再與電子、原子、離子等發生第二類碰撞而受到激發，發射出相應元素的特徵的共振輻射。與此同時，HCL所發射的譜線中還包含了內充氣、陰極材料和雜質元素等譜線。
發光原理圖（以銅為例）因為燈內填充氣體壓力低，壓力變寬很小；陰極溫度較低，熱變寬也很小；同時，因為氣體密度低，自吸變寬也不存在。HCL基本滿足發射譜線的半寬度窄、譜線強度大且穩定、譜線背景小、操作方便和經久耐用等銳線光源的基本要求。並且，當採用較大的燈電流時，HCL所發射譜線半寬度變寬和譜線強度增高，此時檢測器的負高壓降低，吸光度讀數穩定。
使用注意事項
①注意極性不能接反。
②為了使燈發光強度穩定，在工作電流下預熱10-30min。
③燈長期不用，應定期點燃，一般在工作電流下預熱1h。
④長期擱置，燈內有雜質存在，可以採用反接去氣法。顛倒電極用大電流點燈30min。
多元素燈
多元素空心陰極燈：將多種金屬粉末按一定的比例混合併壓制和燒結，可製得多元素空心陰極燈，作為陰極。最多可達七種元素，如 Al-Ca-Cu-Fe-Mg-Si-Zn。只要更換波長，就能在一個燈上同時進行幾種元素的測定。缺點是輻射強度、靈敏度、壽命都不如單元素燈。組合越多，光譜特性越差，譜線干擾也大。
優缺點
在正常工作條件下，空心陰極燈是一種實用的銳線光源。空心陰極燈發射的光譜主要是陰極元素的光譜，因此用不同的被測元素作陰極材料，可製成各種被測元素的空心陰極燈。缺點是測一種元素換一個燈，使用不便。
