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2016重大科学仪器专项之“空心阴极灯”
19:50:13 点击 959 次
回顾历史，在上世纪60年代，中国已经研制出自己的空心阴极灯，与国外基本同时起步。如今，HCL国产厂商主要是有色金属研究院、曙光明、河北衡水宁强光源等，国外厂商主要有贺利氏、珀金埃尔默、安捷伦(原瓦里安)等。近年来，中国市场HCL年销售量约为10万支，其中国产产品占据了95%左右的市场份额。
　　2月19日，科技部网站发布关于发布重大科学仪器设备开发专项2016年度指南的通知，本指南共设置了关键核心部件、高端通用科学仪器和专业重大科学仪器3类任务，下设10个重点方向。其中核心关键部件开发与应用中包括：源部件、探测器与传感器、分析分离与控制部件。而空心阴极灯项目列于源部件项目的第一位,
为原子吸收光谱仪和原子荧光光谱仪等仪器提供核心部件。据业内人士说，该考核指标稍高于进口产品的指标，对于目前国产空心阴极灯相关企业来说，具有一定难度，但是，是完全可以达到的(具体指标详见文后)。　　回顾历史，在上世纪60年代，中国已经研制出自己的空心阴极灯，与国外基本同时起步。如今，HCL国产厂商主要是有色金属研究院、曙光明、河北衡水宁强光源等，国外厂商主要有贺利氏、珀金埃尔默、安捷伦(原瓦里安)等。近年来，中国市场HCL年销售量约为10万支，其中国产产品占据了95%左右的市场份额。　　但是，在高端空心阴极灯方面，国产产品还存在一定差距。“与进口HCL比较，国产HCL在外观、一致性方面有一定的差距，但是，性能方面的差距非常之小，而长期稳定性已经完全没有问题。”
生产工艺或生产技术方面是否还存在一些难点?对此，有色院李中建说，“HCL生产过程中手工作业的比例较大，但是，我们已经在不断改进，尝试投入更多的自动化生产设备。在生产工艺上还需要继续提高，以克服一致性、噪音问题，以及整体的设计工艺。所以说，今年国家科学仪器重大专项支持的到来，对于促进国产HCL产业发展是一个非常好机遇。”　　空心阴极灯产品概况　　空心阴极灯(HCL)是原子吸收、原子荧光光谱仪必不可少的组成部分。原子荧光的灯和原子吸收的灯原理是一样的，但是结构上有一定的区别。　　原子吸收的空心阴极灯有单元素灯、多元素灯、高性能灯和多阴极灯。最常用的空心阴极灯由一个钨(W)棒阳极和含金属元素或其合金的空心圆柱杯阴极组成。两极之间充满低压的惰性气体(Ne或Ar气)，密封在一种特性玻璃筒里，应用辉光放电和阴极溅射原理将HCL点亮。充Ne气的HCL呈橘红色，充Ar气的HCL呈浅蓝色。　　单元素灯阴极由1种金属元素或其合金构成。多元素灯阴极由2～7种金属元素合金或混合物构成;优点是可以在不换灯情况下连续测定多种元素，缩短预热时间和换灯的麻烦;缺点：比单元素发射强度弱，有些元素搭配不当会造成相互影响，并可能降低寿命。多阴极灯由一个阳极放置中间位置，其周围放置6种金属元素6个阴极。其原理与单元素(HCL)相同，其价格昂贵。　　高性能灯除了和普通HCL一样有1个阴极和1个阳极外，还增加了一对辅助电极。辅助电极间通过几百mA的低压直流电，使其产生电离的气体原子流，使从空心阴极溅射出来的金属原子与之碰撞后进一步激发，从而提高共振线的强度。这种灯光强度比普通HCL强几倍到几十倍，不产生谱线变宽，适用于As、Sb、Bi、Se、Ag、Cd、Pb或某些稀土元素。　　难以替代的空心阴极灯　　空心阴极灯是原子吸收、原子荧光光谱仪的关键核心部件，而原子吸收、原子荧光光谱仪的市场规模都相对较大，仪器生产商数量非常多。其中，原子吸收光谱仪器是现代分析检测实验室必备的重要检测手段，有着广泛的应用。据现有不甚完整的资料显示，近年来中国市场原子吸收光谱仪器年销售量约为5000多台。据初步统计，目前全国有AAS生产厂家达20家，国外在华厂商近10家。如普析通用、东西分析、上海光谱、北京海光、北京瑞利，岛津、珀金埃尔默、德国耶拿、安捷伦、赛默飞、日立等。　　而原子荧光光谱仪是我国少数具有自主知识产权、技术水平超过进口的分析仪器。目前国内外生产AFS的主要仪器厂商有10多家，有北京海光、北京吉天、北京瑞利、普析通用、廊坊开元、东西分析、金索坤、江苏天瑞、卓信博澳、欧罗拉等。近年来，原子荧光光谱仪每年销售量大致在台。　　原子吸收、原子荧光光谱法是元素分析领域现行标准方法的主力军。现有各国颁布各类原子吸收光谱分析的标准共计2600多个，中国颁布的国家标准和行业标准近800个。原子荧光光谱法在各个领域中先后建立了相关的国家标准、行业标准和地方标准，截至2011年5月为止已建立的各项标准己达111项。正是这些标准的建立，有力推动了原子吸收、原子荧光光谱仪的推广和普及，现已成为众多实验室常规的分析仪。　　未来对HCL的需求与国家经济的发展状况息息相关。“目前，采购、使用原子吸收、原子荧光光谱仪的用户多是基层单位和工业企业。”对于基层单位和工业企业，日常检测的元素比较固定，且数量不多，对这样的用户原子吸收光谱仪器具有最好的性价比。而对于As、Hg等元素的检测，原子荧光具有ICP-MS都不具有的优势，方法简便、灵敏度高，并且在仪器价格和使用成本上具有很大的优势，适合地级市等小型实验室及检测中心的使用，符合中国经济发展的现状，是元素分析非常必要的补充仪器。　　由于原子吸收、原子荧光光谱仪在未来的不可替代性，这样大的一个‘用户群’也为HCL打下了坚实的基础，使得HCL也同样具有了不可替代性。可预见，未来20年内HCL行业都会平稳发展。撰稿：刘丰秋
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主营产品或服务:公司主要经营雾化器，空心阴极灯，标准溶液，适应吸收管, 各类标准样品/空心阴极灯/矩管/泵管/雾化器/燃烧头/标准溶液/元素灯/石英吸收管/石墨管/空压机
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制作维护：原子吸收光谱（AAS）
主题：【分享】空心阴极灯的工作原理与构造
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ID：ldgfive
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发表于： 09:49:32
今天在网上看一个关于&空心阴极灯的工作原理与构造&的文章,感觉不错,贴上来分享一下简述空心阴极灯的工作原理。& & 在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。&
为什么原子吸收光谱法需要使用待测元素材料相同的锐线光源?& & 锐线光源是指能发射出谱线半宽度很窄(O．2nm)辐射线的光源。& & 原子吸收分析需要锐线光源是基于下述原因：& & 当试样喷人火焰经原子化后，原子呈分散状态(多普勒变宽)，当不同频率的光通过被测元素的原子蒸气时，所产生的吸收线并不是一条理想的几何直线，而是具有一定宽度的吸收线。& & 在原子吸收分析中，将原子蒸气所吸收的全部辐射能量称为积分吸收，从理论上讲，如果能测得由连续波长光源获得的积分吸收，即可计算出待测元素的含量。但目前仪器还不能准确地测出积分吸收。& & 在分析中发现：在通常原子吸收分析条件下，吸收线中心频率的峰值吸收系数K取决于多普勒变宽，而当测定温度恒定时，多普勒变宽为常数，对一定的待测元素其振子强度也是常数，所以极大吸收系数K就仅与单位体积中原子蒸气中吸收特征(中心)辐射的基态原子数Ⅳ0成正比。& & 要测得极大吸收系数K一是必须使光源发射线的中心频率与吸收线的中心频率相重合；二是必须使光源发射线的宽度小于中心吸收线的宽度。而要实现这两点，使用一个与待测元素相同材料的空心阴影灯即可很好的实现。因为待测元素材料的灯发出的中心频率，必定与待测元素吸收线的中心频率相重合。而空心阴影灯可以发出谱线半峰宽度很窄的辐射线。所以在原子吸收光谱分析中必须使用待测元素相同材料判做的空心阴极灯。
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2经验，加分理由：好文共赏
16:27:47 Last edit by tianyamingye
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我也有些灯的资料共享：光源的功能是发射被测元素基态原子所吸收的共振辐射：1)发射共振宽度要明显小于吸收线的宽度，“锐线光源”2)有足够的发射强度3)光谱纯度高4)背景小，自吸收小5)稳定性高，寿命长
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ID：yuduoling
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这个也算是基础知识普及吧
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空心阴极灯的放电是“辉光放电”管内充有一定压力的惰性气体Ne或Ar 窗口材料为透过率最大的物质，&250nm透紫玻璃；&250nm人造石英
happy爱米粒
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ID：xgy2005
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之前一直忽略灯的知识，看来是时候补补了，谢谢各位分享
Jun Nan Li
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说到HCL，让我想起之前用过的PE800，在做重金属Cr时出现了下面的图谱：于是乎我就开始找原因呀，自动清洗&
更换石墨炉& & 擦拭石墨锥，都无济于事。& & & & & & 最后 打开HCL位置的盖子，出现了下面的情况（图片不清晰尽请谅解）：在云母屏蔽片上出现了跳火现象，更改灯电流强度，没用。与工程师联系得知灯产生了拉弧现象。挂了......(特殊说明：该灯并非是PE800原代的进口产品，使用时间仅为8个月)
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阴极灯通常用mA.h来表示使用时间，不知5楼的版友样品量有多大，具体使用了多少毫安.小时？
Jun Nan Li
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原文由 悠D(ihqs) 发表:阴极灯通常用mA.h来表示使用时间，不知5楼的版友样品量有多大，具体使用了多少毫安.小时？老师，当时没注意这个灯的电流数值，但粗略计算使用时间约为1200h。
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如果用5mA灯电流5*mA.h，差不多，一般参考寿命5000mA.h原文由 Jun Nan Li(yqfxy) 发表:原文由 悠D(ihqs) 发表:阴极灯通常用mA.h来表示使用时间，不知5楼的版友样品量有多大，具体使用了多少毫安.小时？老师，当时没注意这个灯的电流数值，但粗略计算使用时间约为1200h。
Jun Nan Li
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原文由 悠D(ihqs) 发表:如果用5mA灯电流5*mA.h，差不多，一般参考寿命5000mA.h原文由 Jun Nan Li(yqfxy) 发表:原文由 悠D(ihqs) 发表:阴极灯通常用mA.h来表示使用时间，不知5楼的版友样品量有多大，具体使用了多少毫安.小时？老师，当时没注意这个灯的电流数值，但粗略计算使用时间约为1200h。学习了&原子吸收光谱（AAS）
主题：【已应助】汞空心阴极灯原理
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ID：baochai
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发表于： 16:23:59
纯金属汞在常温下是液态的，汞的空心阴极灯是怎么做成的呢？很疑惑，请知道的大侠帮忙解释一下，谢谢！
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冰山 加 3 积分，
2经验，加分理由：有趣的话题
19:27:41 Last edit by v2984502
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ID：yang_qingwen
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会不会与某些阴极灯一样，也是由两种或两种以上元素组成的？
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ID：baochai
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原文由 冰山(yang_qingwen) 发表:& &
会不会与某些阴极灯一样，也是由两种或两种以上元素组成的？ 您是指的钠灯和钾灯这种低熔点的元素灯吗？可是如果是由两种以上的元素组成，发射的光线会不会有干扰呢？很疑惑。
喝一碗凉茶
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ID：yanglianjun666
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应该是合金来制作的。
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ID：hsz123456
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应该是钠汞齐合金〔名称:钠汞齐;sodium amalgam NaxHgx 钠和汞的合金。含钠约1%~10%。钠的含量在1%以下的是液体;1%~2.5%的成面团状;2.5%以上的是固体。银白色。〕制成的。
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ID：anping
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汞阴极灯有二种类型的：（1）用于原子吸收上的。此类汞灯的阴极是用钛汞齐合金制成的。特点：发射的光谱稳定；缺点：发射能量较弱。（2）用于原子荧光上的。此类汞灯的阴极（其他材料）里面灌注了液态汞。特点：发射谱线较强。缺点：发射谱线噪声大。值得注意的是，液态汞在常温下可能会在灯壳内流动，但是一旦灯启辉后，这些液态汞立刻就会气化而发出光谱。
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原文由 夕阳(anping) 发表:汞阴极灯有二种类型的：（1）用于原子吸收上的。此类汞灯的阴极是用钛汞齐合金制成的。特点：发射的光谱稳定；缺点：发射能量较弱。（2）用于原子荧光上的。此类汞灯的阴极（其他材料）里面灌注了液态汞。特点：发射谱线较强。缺点：发射谱线噪声大。值得注意的是，液态汞在常温下可能会在灯壳内流动，但是一旦灯启辉后，这些液态汞立刻就会气化而发出光谱。 学习了，谢谢！
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原文由夕阳(anping)发表:汞阴极灯有二种类型的：（1）用于原子吸收上的。此类汞灯的阴极是用钛汞齐合金制成的。特点：发射的光谱稳定；缺点：发射能量较弱。（2）用于原子荧光上的。此类汞灯的阴极（其他材料）里面灌注了液态汞。特点：发射谱线较强。缺点：发射谱线噪声大。值得注意的是，液态汞在常温下可能会在灯壳内流动，但是一旦灯启辉后，这些液态汞立刻就会气化而发出光谱。学习啦，老师就是知识渊博。我啥时试试AFS的汞灯：看肉眼是否能看到流动的液态汞？原子吸收光谱仪如何正确选择使用空心阴极灯工作电流--《分析试验室》2007年S1期
原子吸收光谱仪如何正确选择使用空心阴极灯工作电流
【摘要】：
【作者单位】：
【关键词】：
【分类号】：O657.31【正文快照】：
原子吸收分光光计又称原子吸收光谱仪(以下简称原子吸收仪),它使用的光源称为元素灯又称空心阴极灯。目前,有二电极普通空心阴极灯,三电极高性能空心阴极灯和高强度空心阴极灯。普通空心阴极灯又分为单元素和多元素空心阴极灯。但是,不管是普通空心阴极灯,还是高性能空心阴极
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