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高性能空心陰極燈主要用來提供被測元素的銳線光譜。用于原子吸收光譜的高性能空心陰極燈發射的光譜必須足夠純凈、噪音低，輻射強度達到線性校正要求。陰極是由被分析元素或含有被分析元素的物質制成。如果金屬在空氣中穩定并具有高熔點，則陰極材料一般使用純金屬（如銀）。如果金屬本身比較脆，則一般使用燒結的金屬粉末（如錳、鎢）。如果金屬本身在空氣中比較活潑，或具有較高的相對蒸汽壓，則一般使用金屬的氧化物或鹵化物（如鎘、鈉）。粉末技術也應用于制造含有多種被分析金屬的多元素燈。
當高性能空心陰極燈通過內部的低壓氣體在兩個電極之間產生放電現象時，陰極會受到大量電子、加速沖向電極表面的帶電氣體離子（也就是充入氣體的離子）的轟擊。這些離子的能量非常強，以至于可以促使陰極材料的原子從表面脫離或“濺射”進入等離子區。濺射的離子在此處還會與其它高能的物質相互碰撞。碰撞的結果導致能量轉移，金屬原子躍遷至激發態。由于激發態不穩定，原子會自發回到基態，同時發射出特定波長的共振線。
高性能空心陰極燈的維護工作有如下幾點：
(1)打開燈電源開關后，應慢慢將電流調至規定值，驟然將燈電流升至規定值會使陰極表面發生噴射，影響燈的使用壽命，嚴重時還會使陰極遭道到破壞。
(2)如長期擱置不用，將會因漏氣、氣體吸附等原因而不能正常使用，甚至不能點燃。所以，每隔3-4個月，應將不常用的燈通電點燃2-3小時，以保持燈的性能并延長其使用壽命。
(3)使用一段時間以后會衰老，致使發光不穩，強度減弱，噪聲增大和靈敏度下降。在這種情況下可用激活器加以激活。或者把陰極和陽極反接后在規定的工作電流通電半小時。多數在經過激活處理后其使用性能在一定程度上得到恢復，延長燈的使用壽命。
(4)使用低熔點元素(如As、Se等)的高性能空心陰極燈時，應避免有較大的振動，用畢不能立即更換其他燈，需要冷卻后再換。
(5)取放或裝卸時，應拿燈座，不要拿燈管，更不要碰燈的石英窗口，以防止燈管破裂或窗口被沾污，異致光能量下降。如發現窗口有油污、手印或其他污垢，可用脫脂棉沾上酒精來輕輕擦試。
(6)一旦打碎，陰極物質暴露在外面，為了防止陰極材料上的某些有害元素影響人體健康，應按規定對有害材料進行處理，切勿隨便亂丟。
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