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元素空心陰極燈是一種特殊形式的低壓輝光放電光源，放電集中于陰極空腔內。當在兩極之間施加幾百伏電壓時，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。濺射與蒸發出來的原子進入空腔內，再與電子、原子、離子等發生第二類碰撞而受到激發，發射出相應元素的特征的 共振輻射。
具有壽命長、自動化、易安裝、測試嚴、質量高、檢出限低、選擇多等多優良特點和優勢。在正常工作條件下，空心陰極燈是一種實用的銳線光源。空心陰極燈發射的光譜主要是陰極元素的光譜，因此用不同的被測元素作陰極材料，可制成各種被測元素的空心陰極燈。
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