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空心阴极灯

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空心阴极灯是中国的一个科技名词。

汉字是世界上最古老的文字之一[1],已有六千多年的历史。从仓颉造字的古老传说到公元前1000多年前甲骨文的发现,汉字有着深厚的历史底蕴。后来的演变经历了几千年的漫长历程,在形体上逐渐由图形变为笔画,象形[2]变为象征,复杂变为简单;在造字原则上从表形、表意到形声。

目录

名词解释

空心阴极灯(hollow cathode lamp ),为了解决原子吸收法的实际测量问题,1955年由A.Walsh提出,它是一种特殊形式的低压辉光放电锐线光源,因为空心阴极灯发射锐线光源,满足了原子吸收光谱法的条件。

光源

光源的作用是发射被测元素基态原子所吸收的特征共振线,故称为锐线光源(nartow-linesource)。

对光源的基本要求是:发射辐射波长的半宽度要明显小于吸收线的半宽度,辐射强度足够大,稳定性好,背景信号低(低于共振辐射强度的1%),使用寿命长等。常用被测元素作为空心阴极灯的阴极。

定义

空心阴极灯(hollow cathode lamp;HCL)最常用的锐线光源。它是一种低压气体放电管,主要有一个阳极(钨棒)和一个空心圆筒形阴极(由被测元素的金属或合金化合物构成)。阴极和阳极密封在带有光学窗口的玻璃管内,内充低压(几百帕)的惰性气体(氖气或氩气)。

结构及材料

阴极

大多数为纯金属或合金,对于一些贵金属,则将其制成薄片衬在支持电极上。阴极在中间为空桶形状,空心阴极灯因此得名。

阳极

为一焊有钽片或钛丝的钨棒,因为钽片或钛丝具有吸气作用,在高温下可以吸收少量有害气体(如氢气)。

屏蔽层

为防止阴阳极的击穿,在阴阳极间设有屏蔽层。

发光原理

空心阴极灯(hollow cathode lamp,HCL)是一种特殊形式的低压气体放电光源,放电集中于阴极空腔内。当在两极之间施加200V-500V电压时 [2] ,便产生辉光放电。在电场作用下,电子在飞向阳极的途中,与载气原子碰撞并使之电离,放出二次电子,使电子与正离子数目增加,以维持放电。正离子从电场获得动能。如果正离子的动能足以克服金属阴极表面的晶格能,当其撞击在阴极表面时,就可以将原子从晶格中溅射出来。除溅射作用之外,阴极受热也要导致阴极表面元素的热蒸发。溅射与蒸发出来的原子进入空腔内,再与电子、原子、离子等发生第二类碰撞而受到激发,发射出相应元素的特征的共振辐射。与此同时,HCL所发射的谱线中还包含了内充气、阴极材料和杂质元素等谱线。

因为灯内填充气体压力低,压力变宽很小;阴极温度较低,热变宽也很小;同时,因为气体密度低,自吸变宽也不存在。HCL基本满足发射谱线的半宽度窄、谱线强度大且稳定、谱线背景小、操作方便和经久耐用等锐线光源的基本要求。并且,当采用较大的灯电流时,HCL所发射谱线半宽度变宽和谱线强度增高,此时检测器的负高压降低,吸光度读数稳定。

使用注意事项

①注意极性不能接反。

②为了使灯发光强度稳定,在工作电流下预热10-30min。

③灯长期不用,应定期点燃,一般在工作电流下预热1h。

④长期搁置,灯内有杂质存在,可以采用反接去气法。颠倒电极用大电流点灯30min。

多元素灯

多元素空心阴极灯:将多种金属粉末按一定的比例混合并压制和烧结,可制得多元素空心阴极灯,作为阴极。最多可达七种元素,如 Al-Ca-Cu-Fe-Mg-Si-Zn。只要更换波长,就能在一个灯上同时进行几种元素的测定。缺点是辐射强度、灵敏度、寿命都不如单元素灯。组合越多,光谱特性越差,谱线干扰也大。

优缺点

在正常工作条件下,空心阴极灯是一种实用的锐线光源。空心阴极灯发射的光谱主要是阴极元素的光谱,因此用不同的被测元素作阴极材料,可制成各种被测元素的空心阴极灯。缺点是测一种元素换一个灯,使用不便。

参考文献