空心陰極燈元素燈是一種特殊形式的低壓輝光放電銳線光源，它在分析化學、物理學、地質學等多個領域具有廣泛的應用。其工作原理基于高場電壓下的輝光放電。它主要由一個陽極（通常為合金鎢棒）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）組成，兩者密封在帶有光學窗口的玻璃管內，并內充低壓（幾百帕）的惰性氣體（如氖氣或氬氣）。當在兩極之間施加200V-500V的電壓時，便產生輝光放電。在電場作用下，電子從陰極發(fā)出并加速向陽極運動，途中與載氣原子碰撞并使之電離，產生的正離子再轟擊陰極表面，將被測元素原子從晶格中濺射出來。這些濺射出來的原子在空腔內與其他粒子碰撞而被激發(fā)，最終發(fā)射出相應元素的特征共振輻射。
一、發(fā)射譜線純正、銳利（窄譜線寬度）
特點：
發(fā)射的是待測元素的原子線光譜，而非連續(xù)光譜。
譜線寬度極窄（通常為0.002-0.005 nm），符合原子吸收光譜對“銳線光源”的要求。
主要發(fā)射該元素的共振線（z靈敏的吸收線），如鈉的589.0/589.6 nm，銅的324.7 nm。
優(yōu)勢：
與原子化器中基態(tài)原子的吸收線精確匹配，提高測量靈敏度。
減少非吸收背景干擾，提高分析的選擇性和準確性。
二、高光譜輻射強度與穩(wěn)定性
特點：
在適當的放電電流下，能提供足夠強的特征光輻射。
經過預熱后，光輸出強度非常穩(wěn)定，漂移小。
優(yōu)勢：
確保檢測信號強，信噪比高。
長時間測量時基線穩(wěn)定，保證數據的重復性和可靠性。
三、低自吸與自蝕效應
特點：
燈內工作壓力較低，陰極濺射產生的原子密度適中。
在推薦電流下工作，能有效避免因原子密度過高導致的自吸（Self-absorption）和自蝕（Self-reversal）現象。
優(yōu)勢：
防止譜線中心凹陷或變寬，保持譜線輪廓對稱、尖銳，確保定量分析的線性范圍寬。
四、結構設計獨特——空心陰極
核心結構：
陰極呈杯狀（空心圓筒），由待測元素或其合金制成。
陽極為鎢棒，置于陰極外部。
燈內充有低壓惰性氣體（如氖氣或氬氣，壓力約100-500 Pa）。
工作原理：
加電壓后，惰性氣體電離，正離子在電場作用下高速轟擊陰極內壁。
通過濺射作用，將陰極材料的原子噴射到放電區(qū)。
濺射出的原子與電子、離子碰撞而被激發(fā)，退激時發(fā)射出該元素的特征光譜。
優(yōu)勢：這種設計使放電集中在陰極腔內，有利于獲得高強度、穩(wěn)定的特征輻射。
五、元素專一性強
單元素燈：
陰極由單一元素或其合金制成，只發(fā)射該元素的特征譜線。
選擇性高，幾乎無光譜干擾。
多元素燈（復合燈）：
陰極由多種元素合金制成，可同時發(fā)射多種元素的譜線。
但元素間可能產生光譜重疊或相互影響，靈敏度通常低于單元素燈。
優(yōu)勢：可根據分析需求靈活選擇，單元素燈是常規(guī)分析的s選。
六、使用壽命長且可預測
特點：
正常使用條件下，壽命可達5000毫安·小時（mA·h）以上。
壽命可通過累計工作電流和時間估算。
優(yōu)勢：
性價比高，長期使用成本低。
使用壽命可管理，便于實驗室規(guī)劃和預算。
七、啟動快，操作簡便
特點：
通電后幾秒內即可點亮。
預熱時間短（通常5-30分鐘即可穩(wěn)定）。
可直接安裝在原子吸收光譜儀的燈架上，由儀器自動供電和控制。
優(yōu)勢：適合日常快速分析，提高工作效率。
八、適用元素范圍廣
覆蓋元素：
可制作超過70種元素的空心陰極燈，涵蓋絕大多數金屬和部分非金屬元素。
常見應用元素：Ag,Al,As,Au,B,Ba,Be,Bi,Ca,Cd,Co,Cr,Cu,Fe,K,Li,Mg,Mn,Mo,Na,Ni,Pb,Sb,Se,Sn,Sr,Tl,V,Zn等。
限制：對于難熔金屬（如W、Ta）或易氧化元素，制燈工藝復雜，性能可能受限。
九、需優(yōu)化工作參數
關鍵參數：
工作電流：直接影響發(fā)光強度和燈壽命。電流過高會縮短壽命并加寬譜線；過低則信號弱。
預熱時間：新燈或更換后需充分預熱以達到輻射穩(wěn)定。
優(yōu)勢：通過優(yōu)化參數，可在靈敏度、穩(wěn)定性和壽命之間取得最佳平衡。
十、維護簡單
特點：
無活動部件，結構堅固。
日常只需保持燈窗清潔（禁用有機溶劑擦拭），避免震動。
長期不用時應取出存放于干燥處。
優(yōu)勢：維護成本低，可靠性高。
