[发明专利]可增强发射谱线强度的磁控溅射空心阴极灯

说明书

本发明为一种可增强发射谱线强度的磁控溅射空心阴极灯，有灯管（1），在灯管（1）内设有筒状空心阴极（2）、环形阳极（3）及惰性气体（4），环形阳极（3）的内径大于筒状空心阴极（2），灯管（1）内部有至少20mT的恒定磁场（5），所述恒定磁场（5）N极与S极的垂直连线与筒状空心阴极（2）的轴线平行。通过恒定磁场控制电子以近似螺旋形轨迹飞向阳极，显著增大了电子在两极间的飞行距离，增加了与气体分子发生碰撞的几率，可产生更多的正离子轰击阴极表面，提高了空心阴极灯溅射率，增强空心阴极灯发射谱线强度，从而提高了检测灵敏度。

技术领域

本发明涉及一种空心阴极灯，尤其是一种可增强发射谱线的磁控溅射空心阴极灯。

背景技术

空心阴极灯（HCL）是原子荧光光谱分析中最常用的激发光源。现有空心阴极灯的结构是有灯管，在灯管内设有筒状空心阴极、环形阳极及惰性气体，环形阳极与筒状空心阴极同轴且内径小于或等于筒状空心阴极，惰性气体一般为几百帕的氩气或氖气。其主要原理是基于低压气体辉光放电现象，当阴阳极施加一定电压后，电子便在电场作用下飞向阳极，途中与灯内填充的氩气或者氖气原子碰撞而成为正离子，正离子从电场获得动能后撞击阴极，使原子从阴极表面溅射出来，溅射出的原子再与电子、原子、离子等发生第二类碰撞而受到激发，发射被测元素基态原子所吸收的特征共振线。可见，电子数量影响阴极溅射率，从而决定着空心阴极灯发射谱线强度，进而影响原子荧光光谱仪器灵敏度的重要指标。

当前，提高电子数量的手段主要集中于改进结构和改变供电方式两种途径。改进结构主要是在灯内增加易发射电子的辅助阴极，虽不影响空心阴极灯的使用寿命，但是提高了加工难度；改变供电方式主要是提高灯的瞬间功率或者平均功率，容易导致发射谱线强度波动、自吸甚至缩短使用寿命。

发明内容

本发明是为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供一种可增强发射谱线的磁控溅射空心阴极灯。

本发明的技术解决方案是：一种可增强发射谱线强度的磁控溅射空心阴极灯，有灯管，在灯管内设有筒状空心阴极、环形阳极及惰性气体，所述环形阳极的内径大于筒状空心阴极，所述灯管内部有至少20mT的恒定磁场，所述恒定磁场N极与S极的垂直连线与筒状空心阴极的轴线平行。

本发明通过恒定磁场控制电子以近似螺旋形轨迹飞向阳极，显著增大了电子在两极间的飞行距离，增加了与气体分子发生碰撞的几率，可产生更多的正离子轰击阴极表面，提高了空心阴极灯溅射率，增强空心阴极灯发射谱线强度，从而提高了检测灵敏度。无需在灯管内设置辅助阴极，结构简单、制作容易，同时本发明亦无需提高灯的瞬间功率或者平均功率，避免发生发射谱线强度波动、自吸及缩短使用寿命的现象。

附图说明

图1为本发明实施例结构示意图。

图2为本发明实施例的电子在电极间飞行轨迹示意图。

具体实施方式

本发明的一种可增强发射谱线强度的磁控溅射空心阴极灯如图1所示，同现有技术相同有灯管1，在灯管1内设有筒状空心阴极2、环形阳极3及惰性气体4，惰性气体4为小于10mmHg的氩气或氖气，与现有技术所不同的是环形阳极3的内径应大于筒状空心阴极2且在灯管1内尽可能大，灯管1内部有至少20mT的恒定磁场5，恒定磁场5N极与S极的垂直连线与筒状空心阴极2的轴线平行。形成恒定磁场5的方式有多种，可以如图1所示在灯管1外均匀缠绕磁感线圈6，通过控制通电电流使其在灯管1内部产生至少20mT的恒定磁场5，且恒定磁场5的N极与S极的垂直连线与筒状空心阴极2的轴线平行。亦可在灯管1的两侧设置永磁铁或电磁铁，此时永磁铁或电磁铁应设置在原子化器等接收池的后侧，避免影响光线接收。

工作原理：

空心阴极灯通电后，在两极间产生电场。由于环形阳极3内径大于筒状空心阴极2，则两极间的电场存在一个垂直于筒状空心阴极2纵轴的分量，分量大小与环形阳极3内径与筒状空心阴极内径之差成正比，电子在飞行过程中将受到此分量电场力的作用。同时，由于灯管1内的磁场方向平行于筒状空心阴极2的纵轴，电子在飞行过程中还将受到一个平行于环形阳极3平面的洛伦兹力。最终，电子在两个正交作用力下，将以如图2所示的近似螺旋形轨迹飞向环形阳极3。与常规空心阴极灯呈直线飞行的电子相比，电子在两极间的飞行距离显著增大，增加了与气体分子发生碰撞的几率，可产生更多的正离子轰击阴极表面，提高了空心阴极灯溅射率，增强空心阴极灯发射谱线强度。