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原理：空心阴极灯两个电极间加上一定电压时，阴极灯开始辉光放电，电子从空心阴极射向阳极，并与周围惰性气体碰撞使之电离。带正电荷的惰性气体离子在电场作用下连续轰击阴极表面，阴极表面的金属原子发生溅射，溅射出来的金属原子在阴极区受到高速电子及离子流的撞击而激发，从而辐射出具有特征谱线的锐线光谱。
灯工作电流的大小直接影响灯放点的稳定性和锐线光的输出强度。灯电流小，使能辐射的锐线光谱线窄，使测量灵敏度高。但灯电流太小时使透过光太弱，需提高光电倍增管灵敏度的增益，此时会增加噪声，降低信噪比；若灯电流过大，会使辐射的光谱产生热变宽和碰撞变宽，灯内自吸收增大，使辐射锐线光的强度下降，背景增大，使灵敏度下降，还会加快灯内惰性气体的消耗，缩短灯的使用寿命。
空心阴极灯结构及材料：
阴极
大多数为纯金属或合金，对于一些贵金属，则将其制成薄片衬在支持电极上。阴极在中间为空桶形状，空心阴极灯因此得名。
阳极
为一焊有钽片或钛丝的钨棒，因为钽片或钛丝具有吸气作用，在高温下可以吸收少量有害气体。
屏蔽层
为防止阴阳极的击穿，在阴阳极间设有屏蔽层。
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