空心陰極燈在光度計中的作用

       一）銳線光源

       1．空心陰極燈

       ① 工作原理空心陰極燈實際上是一種低壓輝光放電管，陽極為W棒，陰極為待測元素制成的空心圓筒，然后把兩個電極封存入玻璃或石英管內，管內充低壓惰性氣體（<10mmHg、Ne、Ar、He），當空心陰極燈“+"、“-"極接通電源后，陰、陽極發生放電:

       首先使內充惰性氣體在電場作用下電離，氣態離子快速運動，撞擊陰極表面，使之濺射出被測元素的自由原子，這些自由原子又與氣體離子碰撞而激發。這樣即發射出穩定的、強度足夠的、寬度很窄的元素特征譜線。

       由于空心陰極燈放電時的溫度和被濺射的原子濃度均較低，因此，Doppler變寬較小，另外，空心陰極燈是低壓密封的，這樣，使壓力變寬基本消除，所以空心陰極燈能輻射出半寬度約為10－3nm以下的特征譜線。

       ②原子吸收法對光源的要求

       a.發射線半寬度要窄，以提高分析測定的靈敏度。

       b.光源的發射線強度要大，而且背景要小。

       c.發射線強度要穩定，使測定具有良好的重現性，以提高測定的準確度。

       d.為了節省開支，燈的壽命越長越好。

       其實，要滿足這些條件，與供電電路有關，若以I表示發射譜線強度，燈電流為i則:I = K·in

       k——常數，n——與電極材料、所充氣體及所測譜線的波長有關，且n>1。

       所以，在原子吸收分光光度分析中要用一穩流裝置。以使燈電流的穩定度達0.1%-0.005%

       加大燈電流，可以增強發射線的強度，增加信噪比，提高靈敏度，然而，由于燈電流的增加，可能產生自吸變寬；同時，Doppler變寬增大，結果使測定靈敏度下降。另外，必將使燈的使用壽命縮短，為了解決這一矛盾，常采用的辦法是：改變供電方式。

       ③供電方式

       為了解決以上矛盾，常用短脈沖調制方式供電。雖然，脈沖電流的峰值可達幾百mA，但平均電流卻只有幾個mA，所以使Doppler變寬沒有增大，也不存在自吸，燈的壽命也不會縮短，但得到的發射線強度大大提高了，比直流電供電時增強50-800倍，自然提高了靈敏度。

       另外，原子吸收光譜分析主要通過測定具有特征波長的光被試樣原子蒸氣吸收的程度來定量的，那么，很顯然，如果火焰中產生其他發射信號，即：火焰發射，也將被放大器放大檢測，這樣必使測定產生負誤差。

       火焰發射有三種：

       ① 火焰氣體及基體元素產生的背景發射。如：300-500nm，空氣—乙炔有強烈的帶狀特征輻射。

       ② 火焰光度計中火焰中產生的CO，C2，CN等分子及自由基所發射的線狀和帶狀光譜。

       ③ 被測元素在火焰溫度下激發產生的輻射線。

       由于火焰發射的影響，在檢測器上測得的光強：

       所以，有必要把光源發射與火焰發射區分開來。如果，檢測器只接收交流信號，而不放大直流信號，則我們用短脈沖調制供電方式把光源發射調劑成一定頻率的單色光，而火焰發射仍為直流信號，若我們在光路上安一個選頻放大器，它只放大交流信號，所以，我們用短脈沖調制供電即可消除了火焰發射的干擾，使測得的光強度為：

       所以，對空心陰極燈實行脈沖調制供電可提高原子吸收分光光度法的準確度。

       原子吸收光譜分析的一大弊端就是每測一種元素要更換一種空心陰極燈，為了避免換燈的麻煩，減少預熱消耗時間，現在又發展了多元素燈。