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原子荧光高性能空心阴极灯的结构、原理及使用注意事项

2022-09-06


光源是原子荧光光谱仪的重要组成部分,它的性能指标直接影响分析的检出限、精密度以及稳定性等性能。今天金索坤小编和您聊聊作为原子荧光光谱仪的光源的高性能空心阴极灯。

空心阴极灯是一种产生原子锐线发射光谱的低压气体放电管,其阴极形状一般为空心圆柱,由被测元素的纯金属或其合金制成,空心阴极灯由此得名,并以其空心阴极材料的元素名称命名,如铜空心阴极灯就是由铜作为空心阴极材料制成的。空心阴极灯的阳极是一个金属环,通常由钛制成兼作吸气剂用,以保持灯内气体的纯净。外壳为玻璃桶,窗口由石英或透过紫外线玻璃制成,管内抽成真空,冲入几百帕的低压惰性气体,通常是氖气或氩气,下图为空心阴极灯的示意图。


空心阴极灯示意图

空心阴极灯示意图

    高性能空心阴极灯(也叫做高强度空心阴极灯)目前广泛应用于原子荧光光谱仪产品。下图为高性能空心阴极灯的示意图。


原子荧光高性能空心阴极灯示意图

原子荧光高性能空心阴极灯示意图

高性能空心阴极灯在普通空心阴极灯中增加一对辅助电极,辅助电极是用电子逸出功小的氧化物制成的;或在阴极外涂一层易发射电子的材料。工作时辅助电极通过一定的低压直流电或交流电,两级间产生放电(或产生热电子辐射),放电通过空心阴极的端口,从空心阴极溅射出来的金属原子一部分是在阴极内激发发光,另一部分在阴极端口受到辅助电极放电的电子流碰撞激发发光,起到补充激发的作用。所以灯的辐射,一部分是由正常的空心阴极放电产生的,另一部分是由辅助阴极放电产生的。

在正常使用情况下,元素灯的使用时间总和为其寿命,计量单位为毫安·时(mA·h)。高熔点元素灯寿命大于5000 mA·h;低熔点元素寿命相对较低。在不影响测试性能的情况下,应尽量用小电流测试,可延长灯的使用寿命。

一般地说,高性能空心阴极灯的共振线强度比普通空心阴极灯增强几倍到几十倍。由于辅助放电的电压很低,电子动能不大,所以充入气体的谱线、被测原子跃迁到其他较高能级所产生的谱线以及离子线的强度都增加不大,而只有共振线得到加强。因此,高性能空心阴极灯能发出较纯的高强度共振谱线。


原子荧光使用的高性能空心阴极灯是原子荧光仪器常使用的耗材。日常需要注意使用和维护,才能让阴极灯发挥最佳效用以及延长使用寿命。需要注意以下事项:

1阴极灯在使用时不得超过最大额定电流,否则会使阴极材料大量溅射、热蒸发或阴极熔化,寿命缩短,甚至发生永久性损坏;

2、灯若长时间搁置不用,会因慢漏气、零部件放气等原因而不能正常使用,甚至不能点燃,所以每隔34个月,应将不常用的灯点燃23小时,以保障灯的性能,延长其寿命;

3、取放或拆卸灯时,应拿灯座,不要拿灯管,以防灯管破裂或污染窗口,导致光能量下降。如窗口有油污、手印或其他污物,可用脱脂棉蘸上13的无水乙醇和乙醚的混合液轻轻擦拭。


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