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空心陰極燈由陰極、陽極、支架、屏蔽層、逐級密封石英套、光窗組成，內充低壓惰性氣體，一般為氖氣或氬氣，陰極大多數為純金屬或合金，對于一些貴金屬，則將其制成薄片襯在支持電極上。
陰極在中間為空桶形狀，空心陰極燈因此得名。
陽極為一焊有鉭片或鈦絲的鎢棒，因為鉭片或鈦絲具有吸氣作用，在高溫下可以吸收少量有害氣體(如氫氣)。
空心陰極燈一般體積碩大。
原理不同
氘燈靠等離子體,始終讓氘燈處于一個穩(wěn)定的氘元素(D2或者重氫)電弧狀態(tài)下放電發(fā)光光源。氘燈工作時,即燈絲通電加熱后,發(fā)射出自由電子，陽極加上電壓，燈絲陰極發(fā)射的熱電子在電場加速下向陽極運動與氘氣分子實現非彈性碰撞繼而使氘氣分子激發(fā)，當氘分子分解成氧原子時多余的能量輻射光子。
由于電子能量的隨機性所以該輻射為一定波段的連續(xù)光譜，具體而言主要在190-400nm區(qū)域，低于190nm波長的紫外光難以被使用的原因是其波長段被氘燈外部的石英套所吸收。
空心陰極燈(hollowcathodelamp，HCL)是一種特殊形式的低壓氣體放電光源，放電集中于陰極空腔內。當在兩極之間施加200V-500V電壓時，便產生輝光放電。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，使電子與正離子數目增加，以維持放電。正離子從電場獲得動能。如果正離子的動能足以克服金屬陰極表面的晶格能，當其撞擊在陰極表面時，就可以將原子從晶格中濺射出來。除濺射作用之外，陰極受熱也要導致陰極表面元素的熱蒸發(fā)。濺射與蒸發(fā)出來的原子進入空腔內，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)射出相應元素的特征的共振輻射。與此同時，HCL所發(fā)射的譜線中還包含了內充氣、陰極材料和雜質元素等譜線。
使用不同
氘燈由于其可以發(fā)出190-400nm的連續(xù)光譜，基本可以覆蓋絕大多數樣品的吸收波長，也就是說一個氘燈即可滿足大多數樣品的分析工作。
空心陰極燈是低壓輝光放電銳線光源，利用不同元素發(fā)出不同的特種譜線，激發(fā)火焰中的待測原子，經光電倍增管接收，放大數據處理得到結果，不同的元素，需要不同的燈。
雖然也有多元素空心陰極燈，是將多種金屬粉末按一定的比例混合并壓制和燒結，作為陰極。多可達七種元素，如Al-Ca-Cu-Fe-Mg-Si-Zn。只要更換波長，就能在一個燈上同時進行幾種元素的測定。但是多元素空心陰極燈輻射強度、靈敏度、壽命都不如單元素燈。組合越多，光譜特性越差，譜線干擾也大。
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