[其他]高性能空心阴极灯

说明书

本发明涉及原子吸收光谱分析和原子荧光光谱分析用的一种高性能空心阴极放电光源装置。

目前，作为原子吸收光谱分析用的光源主要是封闭型普通空心阴极灯。这种灯以一个阳极和一个空心阴极为基本结构，如美国专利文献US3，264，511和苏联专利文献SU803，047。在密封的硬质玻璃或石英玻璃灯壳内封入一个一端开口的空心圆柱形空心阴极和一个阳极，阴极内径为2－5毫米，其中心线与灯中心线重合，灯内充有压强为300－－2000帕的惰性气体，例如氖或氩气。灯的一端正对空心阴极口的位置是一个光学玻璃窗或石英玻璃窗，可以透过相应元素原子共振线辐射。空心阴极全部或部分由待发射原子共振线的元素构成。这种类型灯的阳极和阴极之间放电的结果，由于阴极溅射作用产生原子蒸气，同时也提供产生原子光谱的激发能量，至少使蒸气中部分原子被激发。这种类型灯的优点在于其结构简单、使用方便、可在各种原子吸收分光光度计上直接使用。这种类型灯的主要缺点是放电过程产生的这两种作用不能分开控制。改变放电参数，如放电电流将同时对上述两种作用产生影响。如果不希望因自吸和共振变宽引起谱线宽度增加，就必须限制产生原子蒸气的量到相当小的程度。因此限制了可以应用的放电电流的大小，同时也限制了可以加到原子蒸气上的激发能。其结果是，如果希望得到尖锐的谱线，这种类型灯的输出光强就受到限制。

美国专利文献US3，433，963和US3，517，188曾描述了Sullivan--Walsh型高强度空心阴极放电灯。Z.V.Gelder［Appl.Spectrosc.（22），581，1968］对以上高强度灯做了改进，制出了Gelder型高强度空心阴极放电灯。

美国专利文献US4，158，790描述了可更换阴极的高强度空心阴极灯。但是上述高强度空心阴极放电灯的特点均利用了两个分开的放电过程。其中之一是空心阴极放电，靠溅射作用从空心阴极内壁产生原子蒸气，并使负辉区的部分原子蒸气激发。另一放电过程是低压大电流放电，使已溅射出的原子进一步被激发。

上述几种高强度空心阴极放电灯的结构特点是均增加了带有易发射电子氧化物涂层的热丝阴极，以提供低压大电流放电电流。因此，上述几种高强度空心阴极放电灯的主要优点是输出的光强度高，通常比普通空心阴极灯强4－17倍（Sullivan-Walsh型）。其缺点是结构复杂，除主电源外还要另外设置加到辅助阴极的辅助电源和热丝阴极的加热电源，给其制造、使用及使用这种灯的原子吸收分光光度计或原子荧光分光光度计的设计带来很大的不便。由于需要提供三种供电电源，使原子吸收分光光度计或原子荧光分光光度计的体积增大，成本增高。而且灯本身的损耗大、寿命短，并且均不能直接用于现有的各种原子吸收分光光度计或原子荧光分光光度计上。

R.M.Lowe（Spectrochimica  Acta，26B，201－205，1971）提出了Lowe型高强度空心阴极放电灯。该高强度空心阴极放电灯包括一个灯壳和一个两端开口的空心圆柱形空心阴极作为主阴极，在主阴极的上下各安装带有中心孔的平面屏蔽板，一个圆盘状阳极作为公共阳极安放在主阴极的下方，使公共阳极正对着作为主阴极的空心阴极圆柱体的一端开口，涂有易发射电子氧化物涂层的热丝阴极作为辅助阴极安装在公共阳极与主阴极的一侧并与主阴极平行。辅助阴极上安装一个屏蔽管，在屏蔽管向着主阴极一侧的上部接近顶端处开一个孔。在主阴极上下各安装一个带中心孔的屏蔽板的作用是引导放电从辅助阴极通过主阴极的中心部分到达公共阳极。该高强度空心阴极灯的优点就在于结构上比上述所有的高强度空心阴极灯相对简单，输出的光强高，通常比普通空心阴极灯强10－100倍，但是，由于仍有一个带有易发射电子氧化物涂层的热丝阴极作为辅助阴极，所以仍需要设置三种供电电源，同样给制造、使用及使用这种灯的原子吸收分光光度计或原子荧光分光光度计的设计带来很大不便。同样，由于有三种供电电源使原子吸收分光光度计或原子荧光分光光度计的体积增大、成本高，灯本身的损耗快、寿命短。同样，也不能直接用于现有的各种原子吸收分光光度计及原子荧光分光光度计上。

本发明的目的是提供一种用于原子吸收分光光度计或原子荧光分光光度计的高输出光强的空心阴极光源，可直接用于现有原子吸收分光光度计或原子荧光分光光度计上，而且只用一种电源供电，无须其它辅助电源。

本发明的另一个目的是提供一种用于原子吸收光谱分析或原子荧光光谱分析的能发射高光谱质量的光源，使这种光源发射的谱线显著地减小了自吸和变宽，离子光谱谱线也显著减少。