[發明專利]可增強發射譜線強度的磁控濺射空心陰極燈

有效

• 申請號: 202010160324.7
• 申請日: 2020-03-10
• 公開（公告）號: CN111293032B
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發明（設計）人: 張碩;姚子偉
• 申請（專利權）人: 國家海洋環境監測中心
• 主分類號: H01J61/067
• 分類號: H01J61/067;H01J61/09;H01J61/16
• 代理公司: 大連非凡專利事務所 21220
• 代理人: 閃紅霞

本發明為一種可增強發射譜線強度的磁控濺射空心陰極燈，有燈管（1），在燈管（1）內設有筒狀空心陰極（2）、環形陽極（3）及惰性氣體（4），環形陽極（3）的內徑大于筒狀空心陰極（2），燈管（1）內部有至少20mT的恒定磁場（5），所述恒定磁場（5）N極與S極的垂直連線與筒狀空心陰極（2）的軸線平行。通過恒定磁場控制電子以近似螺旋形軌跡飛向陽極，顯著增大了電子在兩極間的飛行距離，增加了與氣體分子發生碰撞的幾率，可產生更多的正離子轟擊陰極表面，提高了空心陰極燈濺射率，增強空心陰極燈發射譜線強度，從而提高了檢測靈敏度。

技術領域

本發明涉及一種空心陰極燈，尤其是一種可增強發射譜線的磁控濺射空心陰極燈。

背景技術

空心陰極燈（HCL）是原子熒光光譜分析中最常用的激發光源?，F有空心陰極燈的結構是有燈管，在燈管內設有筒狀空心陰極、環形陽極及惰性氣體，環形陽極與筒狀空心陰極同軸且內徑小于或等于筒狀空心陰極，惰性氣體一般為幾百帕的氬氣或氖氣。其主要原理是基于低壓氣體輝光放電現象，當陰陽極施加一定電壓后，電子便在電場作用下飛向陽極，途中與燈內填充的氬氣或者氖氣原子碰撞而成為正離子，正離子從電場獲得動能后撞擊陰極，使原子從陰極表面濺射出來，濺射出的原子再與電子、原子、離子等發生第二類碰撞而受到激發，發射被測元素基態原子所吸收的特征共振線。可見，電子數量影響陰極濺射率，從而決定著空心陰極燈發射譜線強度，進而影響原子熒光光譜儀器靈敏度的重要指標。

當前，提高電子數量的手段主要集中于改進結構和改變供電方式兩種途徑。改進結構主要是在燈內增加易發射電子的輔助陰極，雖不影響空心陰極燈的使用壽命，但是提高了加工難度；改變供電方式主要是提高燈的瞬間功率或者平均功率，容易導致發射譜線強度波動、自吸甚至縮短使用壽命。

發明內容

本發明是為了解決現有技術所存在的上述技術問題，提供一種可增強發射譜線的磁控濺射空心陰極燈。

本發明的技術解決方案是：一種可增強發射譜線強度的磁控濺射空心陰極燈，有燈管，在燈管內設有筒狀空心陰極、環形陽極及惰性氣體，所述環形陽極的內徑大于筒狀空心陰極，所述燈管內部有至少20mT的恒定磁場，所述恒定磁場N極與S極的垂直連線與筒狀空心陰極的軸線平行。

本發明通過恒定磁場控制電子以近似螺旋形軌跡飛向陽極，顯著增大了電子在兩極間的飛行距離，增加了與氣體分子發生碰撞的幾率，可產生更多的正離子轟擊陰極表面，提高了空心陰極燈濺射率，增強空心陰極燈發射譜線強度，從而提高了檢測靈敏度。無需在燈管內設置輔助陰極，結構簡單、制作容易，同時本發明亦無需提高燈的瞬間功率或者平均功率，避免發生發射譜線強度波動、自吸及縮短使用壽命的現象。

附圖說明

圖1為本發明實施例結構示意圖。

圖2為本發明實施例的電子在電極間飛行軌跡示意圖。

具體實施方式

本發明的一種可增強發射譜線強度的磁控濺射空心陰極燈如圖1所示，同現有技術相同有燈管1，在燈管1內設有筒狀空心陰極2、環形陽極3及惰性氣體4，惰性氣體4為小于10mmHg的氬氣或氖氣，與現有技術所不同的是環形陽極3的內徑應大于筒狀空心陰極2且在燈管1內盡可能大，燈管1內部有至少20mT的恒定磁場5，恒定磁場5N極與S極的垂直連線與筒狀空心陰極2的軸線平行。形成恒定磁場5的方式有多種，可以如圖1所示在燈管1外均勻纏繞磁感線圈6，通過控制通電電流使其在燈管1內部產生至少20mT的恒定磁場5，且恒定磁場5的N極與S極的垂直連線與筒狀空心陰極2的軸線平行。亦可在燈管1的兩側設置永磁鐵或電磁鐵，此時永磁鐵或電磁鐵應設置在原子化器等接收池的后側，避免影響光線接收。

工作原理：

空心陰極燈通電后，在兩極間產生電場。由于環形陽極3內徑大于筒狀空心陰極2，則兩極間的電場存在一個垂直于筒狀空心陰極2縱軸的分量，分量大小與環形陽極3內徑與筒狀空心陰極內徑之差成正比，電子在飛行過程中將受到此分量電場力的作用。同時，由于燈管1內的磁場方向平行于筒狀空心陰極2的縱軸，電子在飛行過程中還將受到一個平行于環形陽極3平面的洛倫茲力。最終，電子在兩個正交作用力下，將以如圖2所示的近似螺旋形軌跡飛向環形陽極3。與常規空心陰極燈呈直線飛行的電子相比，電子在兩極間的飛行距離顯著增大，增加了與氣體分子發生碰撞的幾率，可產生更多的正離子轟擊陰極表面，提高了空心陰極燈濺射率，增強空心陰極燈發射譜線強度。