空心陰極燈的設計特點

1． 陰極

陰極是由被分析元素或含有被分析元素的物質制成。如果金屬在空氣中穩(wěn)定并具有高熔點，則陰極材料一般使用純金屬（如銀）。如果金屬本身比較脆，則一般使用燒結的金屬粉末（如錳、鎢）。如果金屬本身在空氣中比較活潑，或具有較高的相對蒸汽壓，則一般使用金屬的氧化物或鹵化物（如鎘、鈉）。粉末技術也應用于制造含有多種被分析金屬的多元素燈。元素燈主要應用于原子吸收光譜儀（AAS），是原子吸收光譜儀的核心部件。

2． 封入的氣體

封入的氣體必須是單分子氣體以避免分子震動光譜，因而一般使用惰性的稀有氣體。封入氣體一般使用氖氣或氬氣，氖氣是*好的選擇。這是由于其具有更高的電離電位以便具有更高的發(fā)射強度。氬氣只用于氖氣的發(fā)射線與被測元素的發(fā)射線非常接近的情況下。用于氦氣的質量數較低不僅造成其濺射效應明顯較小，而且還會因其氣體快速耗盡造成燈的壽命縮短。通常對于單光束儀器，燈預熱時間應在30分鐘以上，才能達到輻射的銳性光穩(wěn)定。

3． 陽極

陽極即為一種簡單的能提供放電轟擊電壓的普通電極。陽極材料一般使用鋯，因為它是一種“吸氣劑”。這種特點會在下面“5處理”章節(jié)進行解釋。

4． 封套

電極通常使用含有石英或特種硼硅酸鹽玻璃制成的光路窗的玻璃進行封套的。光路窗的材料由元素燈的發(fā)射線決定的。由于大多數元素的發(fā)射線都低于300納米，此時必須使用石英材料。高于此波長的一般使用硼硅酸鹽玻璃。

5． 處理

處理步驟可以使極性反轉，以便鋯陽極轉變?yōu)殛帢O。對于雜質氣體氧氣和氫氣鋯電極是一種良好的“吸氣劑”，因此使用此電極能請除掉雜質氣體。在放電時會有一層鋯停留在燈的封套上。

空心陰極燈

空心陰極燈是一種氣體放電管，

鎢棒構成的陽極和一個圓柱形的空心陰極，空心陰極是由待測元素的純金屬或合金構成。  

當在正負電極上施加適當電壓（一般為200～500伏）時，在正負電極之間便開始放電，這時，電子從陰極內壁射出，經電場加速后向陽極運動。

電子在由陰極射向陽極的過程中，與載氣（惰性氣體）原子碰撞使其電離成為陽離子。帶正電荷的惰性氣體離子在電場加速下，以很快的速度轟擊陰極表面，使陰極內壁的待測元素的原子濺射出來，在陰極腔內形成待測元素的原子蒸氣云。

蒸氣云中的待測元素的原子再與電子、惰性氣體原子、離子發(fā)生碰撞而被激發(fā)，從而發(fā)射出所需頻率的光。陰極發(fā)射出的光譜，主要是陰極元素的光譜（待測元素的光譜，另外還雜有內充惰性氣體和陰極雜質的光譜）。

工作過程：高壓直流電（300V）---陰極電子---撞擊隋性原子---電離(二次電子維持放電)---正離子---轟擊陰擊---待測原子濺射----聚集空心陰極內被激發(fā)----待測元素特征共振發(fā)射線。

原子吸收光譜儀空心陰極燈工作電流的正確選擇

原子吸收光譜儀選用的元素燈本身質量的好壞直接影響測量的靈敏度及標準曲線的線性，有的燈背景過大而不能正常使用。燈在使用過程中會在燈管中釋放出微量氫氣，而氫氣發(fā)射的光是連續(xù)光譜，可稱為燈的背景發(fā)射。當關閉光閘調零，然后打開光閘，改變波長，使之離開發(fā)射的波長，在沒有發(fā)射線的地方，如仍有讀數這就是背景連續(xù)光譜。背景讀數不應大于5%，較好的等，比值應小于1%。所以選擇燈電流前應檢查一下燈的質量。燈工作電流的大小直接影響燈放點的穩(wěn)定性和銳線光的輸出強度。燈電流小，使能輻射的銳線光譜線窄，使測量靈敏度高。但燈電流太小時使透過光太弱，需提高光電倍增管靈敏度的增益，此時會增加噪聲，降低信噪比；如果燈不經常使用，則盡量每隔一定時間在額定工作電流下點燃30min。若燈電流過大，會使輻射的光譜產生熱變寬和碰撞變寬，燈內自吸收增大，使輻射銳線光的強度下降，背景增大，使靈敏度下降，還會加快燈內惰性氣體的消耗，縮短燈的使用壽命?？招年帢O燈上都標有較大使用電流，對大多數元素，日常原子吸收光譜儀分析的工作電流應保持額定電流的40%~60%較為合適，可保證穩(wěn)定、合適的銳線光強輸出。通常對于高熔點的鎳、鈷、鈦、鋯等的空心陰極燈使用電流可大些，對于低熔點易濺射的鉍、鉀、鈉、銣、鍺等的空心陰極燈，使用電流以小為宜。