空心陰極燈是一種特殊形式的低壓氣體放電光源,放電集中于陰極空腔內。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,與載氣原子碰撞并使之電離,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征的共振輻射。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。
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?。煌瑫r,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。并且,當采用較大的燈電流時,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。
衡量空心陰極燈性能的主要包括以下幾方面:首先是發射強度,與燈的結構、陰極材料的性質、載氣的性質、壓力等諸多因素有關;其次是燈的穩定性,即空心陰極燈發射強度的穩定性,除了與陰極材料性質、加工狀況、熱效應等因素有關外,燈的供電電源的穩定性將直接影響發射強度的穩定性;后是燈的使用壽命,燈的壽命取決于內充氣體的壓強,陰極金屬的逸散程度、慢漏氣、雜質氣體的存在以及燈殼體積等。燈在使用過程中,載氣被濺射出來的金屬原子所吸附,使載氣壓強逐漸降低,當降低到一定程度之后,燈將不能再使用??招年帢O燈的使用壽命通常為5000mAh,低熔點元素空心陰極燈壽命為3000mAh。