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空心陰極燈和氘燈的性能
空心陰極燈主要用來(lái)提供被測(cè)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(qiáng)度達(dá)到線性校正要求,。
普通的空心陰極燈的結(jié)構(gòu)如下圖1所示,。
當(dāng)空心陰極燈通過(guò)內(nèi)部的低壓氣體在兩個(gè)電極之間產(chǎn)生放電現(xiàn)象時(shí),,陰極會(huì)受到大量電子,、加速?zèng)_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(qiáng),,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(huì)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(huì)自發(fā)回到基態(tài),,同時(shí)發(fā)射出特定波長(zhǎng)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*性能,必須仔細(xì)選擇一切設(shè)計(jì)參數(shù),。
空心陰極燈的設(shè)計(jì)特點(diǎn)
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(diǎn),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(duì)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?/div>
陰極的直徑也是非常重要的,因?yàn)闊舻陌l(fā)射強(qiáng)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(dòng)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(qiáng)度。氬氣只用于氖氣的發(fā)射線與被測(cè)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(huì)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(shí)則無(wú)法持續(xù)放電,,此時(shí)燈的壽命即達(dá)到終點(diǎn)。雖然燈仍然能點(diǎn)亮,,但已經(jīng)不能發(fā)射出被測(cè)元素的共振線了,。
3. 陽(yáng)極
陽(yáng)極即為一種簡(jiǎn)單的能提供放電轟擊電壓的普通電極。陽(yáng)極材料一般使用鋯,,因?yàn)樗且环N“吸氣劑”,。這種特點(diǎn)會(huì)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(shí)必須使用石英材料,。高于此波長(zhǎng)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(gè)適宜的高溫,。
處理步驟可以使極性反轉(zhuǎn),,以便鋯陽(yáng)極轉(zhuǎn)變?yōu)殛帢O。對(duì)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(qǐng)除掉雜質(zhì)氣體,。在放電時(shí)會(huì)有一層鋯停留在燈的封套上。
在靠近陽(yáng)極附近會(huì)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zui后純凈的氣體充滿整個(gè)燈,,然后進(jìn)行封閉。處理完的燈仍需進(jìn)行幾小時(shí)的測(cè)試,。
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