空心阴极灯和氘灯的性能

空心阴极灯主要用来提供被测元素的锐线光谱。用于原子吸收光谱的空心阴极灯发射的光谱必须足够纯净、噪音低，辐射强度达到线性校正要求。普通的空心阴极灯的结构如下图1所示。当空心阴极灯通过内部的低压气体在两个电极之间产生放电现象时，阴极会受到大量电子、加速冲向电极表面的带电气体离子（也就是充入气体的离子）的轰击。这些离子的能量非常强，以至于可以促使阴极材料的原子从表面脱离或“溅射”进入等离子区。溅射的离子在此处还会与其它高能的物质相互碰撞。碰撞的结果导致能量转移，金属原子跃迁至激发态。由于激发态不稳定，原子会自发回到基态，同时发射出特定波长的共振线。很多元素都具有多条共振线供分析使用。为了发挥灯的最优性能，必须仔细选择一切设计参数。空心阴极灯的设计特点1． 阴极阴极是由被分析元素或含有被分析元素的物质制成。如果金属在空气中稳定并具有高熔点，则阴极材料一般使用纯金属（如银）。如果金属本身比较脆，则一般使用烧结的金属粉末（如锰、钨）。如果金属本身在空气中比较活泼，或具有较高的相对蒸汽压，则一般使用金属的氧化物或卤化物（如镉、钠）。粉末技术也应用于制造含有多种被分析金属的多元素灯。阴极的直径也是非常重要的，因为灯的发射强度取决于电流密度。2． 封入的气体封入的气体必须是单分子气体以避免分子震动光谱，因而一般使用惰性的稀有气体。封入气体一般使用氖气或氩气，氖气是最好的选择。这是由于其具有更高的电离电位以便具有更高的发射强度。氩气只用于氖气的发射线与被测元素的发射线非常接近的情况下。用于氦气的质量数较低不仅造成其溅射效应明显较小，而且还会因其气体快速耗尽造成灯的寿命缩短。封入的低压气体耗尽是由于灯的表面材料吸收造成的。当封入的气体压力低于规定值时则无法持续放电，此时灯的寿命即达到终点。虽然灯仍然能点亮，但已经不能发射出被测元素的共振线了。3． 阳极阳极即为一种简单的能提供放电轰击电压的普通电极。阳极材料一般使用锆，因为它是一种“吸气剂”。这种特点会在下面“5处理”章节进行解释。4． 封套电极通常使用含有石英或特种硼硅酸盐玻璃制成的光路窗的玻璃进行封套的。光路窗的材料由元素灯的发射线决定的。由于大多数元素的发射线都低于300纳米，此时必须使用石英材料。高于此波长的一般使用硼硅酸盐玻璃。5． 处理处理步骤是制造高性能灯的关键。处理的主要目的就是去除污染进行纯化。处理的步骤主要包括抽真空并在灯的外部保持一个适宜的高温。处理步骤可以使极性反转，以便锆阳极转变为阴极。对于杂质气体氧气和氢气锆电极是一种良好的“吸气剂”，因此使用此电极能请除掉杂质气体。在放电时会有一层锆停留在灯的封套上。在靠近阳极附近会有一层黑色膜。这层活性膜能够吸收掉杂质气体，使灯中的气体纯化。直至最后纯净的气体充满整个灯，然后进行封闭。处理完的灯仍需进行几小时的测试。