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元素空心陰極燈是一種特殊形式的低壓輝光放電光源，放電集中于陰極空腔內(nèi)。當(dāng)在兩極之間施加幾百伏電壓時(shí)，便產(chǎn)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(shù)目增加，以維持放電。正離子從電場獲得動(dòng)能。如果正離子的動(dòng)能足以克服金屬陰極表面的 晶格能，當(dāng)其撞擊在陰極表面時(shí)，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(dǎo)致陰極表面元素的熱蒸發(fā)。濺射與蒸發(fā)出來的原子進(jìn)入空腔內(nèi)，再與電子、原子、離子等發(fā)生第二類碰撞而受到激發(fā)，發(fā)射出相應(yīng)元素的特征的 共振輻射。
具有壽命長、自動(dòng)化、易安裝、測試嚴(yán)、質(zhì)量高、檢出限低、選擇多等多優(yōu)良特點(diǎn)和優(yōu)勢。在正常工作條件下，空心陰極燈是一種實(shí)用的銳線光源。空心陰極燈發(fā)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，可制成各種被測元素的空心陰極燈。
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