空心陰極燈

空心陰極燈

空心陰極燈(hollow cathode lamp ),為了解決原子吸收法的實際測量問題,1955年由A.Walsh提出,它是一種特殊形式的低壓輝光放電銳線光源,因為空心陰極燈發射銳線光源,滿足了原子吸收光譜法的條件。

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

為一焊有鉭片鈦絲的鎢棒,因為鉭片或鈦絲具有吸氣作用,在高溫下可以吸收少量有害氣體(如氫氣)。

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)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。

相關詞條

熱門詞條

聯絡我們