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空心陰極燈的設(shè)計特點
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更新時間：2018-10-26
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空心陰極燈主要用來提供被測元素的銳線光譜。用于原子吸收光譜的空心陰極燈發(fā)射的光譜必須足夠純凈、噪音低，輻射強度達(dá)到線性校正要求。
當(dāng)空心陰極燈通過內(nèi)部的低壓氣體在兩個電極之間產(chǎn)生放電現(xiàn)象時，陰極會受到大量電子、加速沖向電極表面的帶電氣體離子（也就是充入氣體的離子）的轟擊。這些離子的能量非常強，以至于可以促使陰極材料的原子從表面脫離或“濺射”進(jìn)入等離子區(qū)。濺射的離子在此處還會與其它高能的物質(zhì)相互碰撞。碰撞的結(jié)果導(dǎo)致能量轉(zhuǎn)移，金屬原子躍遷至激發(fā)態(tài)。由于激發(fā)態(tài)不穩(wěn)定，原子會自發(fā)回到基態(tài)，同時發(fā)射出特定波長的共振線。很多元素都具有多條共振線供分析使用。
為了發(fā)揮燈的優(yōu)性能，必須仔細(xì)選擇一切設(shè)計參數(shù)。
空心陰極燈的設(shè)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(zhì)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(jié)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(shù)也應(yīng)用于制造含有多種被分析金屬的多元素?zé)簟?/span>
陰極的直徑也是非常重要的，因為燈的發(fā)射強度取決于電流密度。
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(zhì)量數(shù)較低不僅造成其濺射效應(yīng)明顯較小，而且還會因其氣體快速耗盡造成燈的壽命縮短。
封入的低壓氣體耗盡是由于燈的表面材料吸收造成的。當(dāng)封入的氣體壓力低于規(guī)定值時則無法持續(xù)放電，此時燈的壽命即達(dá)到終點。雖然燈仍然能點亮，但已經(jīng)不能發(fā)射出被測元素的共振線了。
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(jìn)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(jìn)行封套的。光路窗的材料由元素?zé)舻陌l(fā)射線決定的。由于大多數(shù)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
處理步驟是制造高性能燈的關(guān)鍵。處理的主要目的就是去除污染進(jìn)行純化。
處理的步驟主要包括抽真空并在燈的外部保持一個適宜的高溫。
處理步驟可以使極性反轉(zhuǎn)，以便鋯陽極轉(zhuǎn)變?yōu)殛帢O。對于雜質(zhì)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(zhì)氣體。在放電時會有一層鋯停留在燈的封套上。
在靠近陽極附近會有一層黑色膜。這層活性膜能夠吸收掉雜質(zhì)氣體，使燈中的氣體純化。直至后純凈的氣體充滿整個燈，然后進(jìn)行封閉。處理完的燈仍需進(jìn)行幾小時的測試。
當(dāng)空心陰極燈通過內(nèi)部的低壓氣體在兩個電極之間產(chǎn)生放電現(xiàn)象時，陰極會受到大量電子、加速沖向電極表面的帶電氣體離子（也就是充入氣體的離子）的轟擊。這些離子的能量非常強，以至于可以促使陰極材料的原子從表面脫離或“濺射”進(jìn)入等離子區(qū)。濺射的離子在此處還會與其它高能的物質(zhì)相互碰撞。碰撞的結(jié)果導(dǎo)致能量轉(zhuǎn)移，金屬原子躍遷至激發(fā)態(tài)。由于激發(fā)態(tài)不穩(wěn)定，原子會自發(fā)回到基態(tài)，同時發(fā)射出特定波長的共振線。很多元素都具有多條共振線供分析使用。
為了發(fā)揮燈的優(yōu)性能，必須仔細(xì)選擇一切設(shè)計參數(shù)。
空心陰極燈的設(shè)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(zhì)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(jié)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(shù)也應(yīng)用于制造含有多種被分析金屬的多元素?zé)簟?/span>
陰極的直徑也是非常重要的，因為燈的發(fā)射強度取決于電流密度。
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(zhì)量數(shù)較低不僅造成其濺射效應(yīng)明顯較小，而且還會因其氣體快速耗盡造成燈的壽命縮短。
封入的低壓氣體耗盡是由于燈的表面材料吸收造成的。當(dāng)封入的氣體壓力低于規(guī)定值時則無法持續(xù)放電，此時燈的壽命即達(dá)到終點。雖然燈仍然能點亮，但已經(jīng)不能發(fā)射出被測元素的共振線了。
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(jìn)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(jìn)行封套的。光路窗的材料由元素?zé)舻陌l(fā)射線決定的。由于大多數(shù)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
處理步驟是制造高性能燈的關(guān)鍵。處理的主要目的就是去除污染進(jìn)行純化。
處理的步驟主要包括抽真空并在燈的外部保持一個適宜的高溫。
處理步驟可以使極性反轉(zhuǎn)，以便鋯陽極轉(zhuǎn)變?yōu)殛帢O。對于雜質(zhì)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(zhì)氣體。在放電時會有一層鋯停留在燈的封套上。
在靠近陽極附近會有一層黑色膜。這層活性膜能夠吸收掉雜質(zhì)氣體，使燈中的氣體純化。直至后純凈的氣體充滿整個燈，然后進(jìn)行封閉。處理完的燈仍需進(jìn)行幾小時的測試。
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