空心阴极灯

原子吸收光谱仪如何正确选择使用空心阴极灯工作电流

基本概念

占空比是指高电平在一个周期之内所占的时间比率。方波的占空比为50%，占空比为0.5，说明正电平所占时间为0.5个周期。

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灯和高强度空心阴极灯都是原子吸收仪的光源，只是性能不同罢了。

误区之一：

本人作为原子吸收仪第一代设计者、生产者，从事该项目已三十余年，对影响原子吸收仪性能指标的各组成部分不客气地說有比较深入的了解，特别是影响仪器指标最大因素之一的原子吸收仪光源部分---空心阴极灯；早在82年光谱学会成立的时侯，本人就曾发表过一篇论文：“短脉冲供电占空比与能量、灵敏度、线性的研究”，以后的几年，国內所有原子吸收仪生产厂都将原子吸收仪改成短脉冲供电，占空比也多数为1：5，或1：4，甚而有的1：20；然而，生产空心阴极灯厂家沒有与时俱进，依然仍用占空比1：1时给定的工作电流，这就造成了近年来多有用户在选择使用空心阴极灯看到其标称的工作电流拿过来就用，以至轻者大大地缩短灯的使用寿命，重者将灯烧坏，造成了一定的混乱。找其原因，一方面生产空心阴极灯厂应当声明标定的工作电流适用那种占空比供电；另一方面生产原子吸收仪的厂家更应当特别声明自家厂生产的原子吸收仪空心阴极灯供电的占空比，并且要给出空心阴极灯使用的电流范围。只有这样才不会无谓的缩短灯的寿命或烧坏元素灯。

误区之二

原子吸收仪能量是与空心阴极灯平均电流成正比，而且生产空心阴极灯的工厂给定的工作电流也恰恰是平均电流，但是不同的原子吸收仪由于占空比不同需要的平均电流也就不同；以占空比1：1和1：5俩台仪器为例，若其放大倍数相同和光路均差不多等近似条件，那么同样能使仪器满度的话，理论上它们的平均电流应为占空比1：1时是9毫安,而占空比1：5时才是3毫安；也正因为如此，又一般仪器给定的都是平均电流，并且占空比为1：1的仪器给定平均电流的最大电流范围到20毫安,这是合理的；然而占空比为 1：5的仪器平均电流仍然给定平均电流的最大电流范围到20毫安，那就不合理了，设计者就有照猫画虎之嫌。更可笑的是有些生产厂家在招标书中搞猫腻，竟然把这也作为一个参数，欺骗用户不懂内情和真正的设计意图，去限制那些仪器设计合理的厂家。

也正是因为有些厂家设计的仪器灯电流范围到20 毫安，而有些灯生产厂给定的工作电流又恰是拾几毫安,甚至到20多毫安,再加上七、八、九十年代的资料也给定是十几毫安,结果轻者大大缩短灯的使用寿命，重者把灯烧毁，使用户造成不应有的损失，我曾经多次接待过这样的用户，让人感到十分痛惜。

正确选择使用空心阴极灯的工作电流：

工作电流与灯的结构、尺寸、空心阴极材料（元素种类），调制方式（频率、占空比）等有关，因此首先，要搞清楚所选用的空心阴极灯给定的工作电流是按占空比多少给定的，如若不明确的话可以看这台仪器给定的工作电流范围，一般从几毫安到十几或二十几毫安时，----这就是说是按占空比1：1计算的工作电流；若给定的工作电流是1---几毫安(一般小于10毫安)时，则此时灯是按占空比1：5（或1：4）给定的工作电流。

其次，要搞清楚自己所使用的仪器灯稳流器是用占空比多少供电的，这很容易从说明书中知道。选择灯工作电流的原则和方法是：假定你的仪器是占空比1：5的，而某灯的工作电流给出的是5---15毫安,——这就是说此灯给出灯电流是按1：1占空比给定的；那么我们首先要把它变成1：5时的工作电流---被3除一下，即1---5毫安, 然后取其最大工作电流的三分之一到三分之二就是我们应当使用的工作电流：1.5毫安---3毫安,此时即使你使用了最大的工作电流5毫安也不会烧毁空心阴极灯，只不过会缩短灯的使用寿命而已。若你的仪器占空比为1：n时，则工作电流等于最大工作电流除上（1+n）/ 2即可。

这里还要说明的是：所以短脉冲供电可以提高灯的寿命是因为：

灯的寿命 = 电流（毫安）* 时间（h）=1000 ----5000毫安*小时。

这其中的电流恰恰是平均电流，而短脉冲供电占空比1：5的平均电流较占空比1：1平均电流理论上小三倍，即寿命提高三倍。这也是目前大家都用短脉冲供电的原因之一。

（虽然短脉冲供电占空比1：5的平均电流较占空比1：1平均电流理论上是小三倍，但是，实际上由于种种原因小不到三倍，即寿命提高也不到三倍。）

短脉冲供电占空比1：5的空心阴极灯的平均电流：

工作电流1---4 毫安的元素：Bi 、 In 、 Lu 、 Mg 、 Hg 、 Se 、 Ag 、 Te 。工作电流1---5 毫安的元素：Cd 、 Cs 、 Ca 、 Cr 、 Cu 、 Mn 、 K 、 Rb 、Na 、 Tl 、 Sn 、 Zn 、 Pb。

工作电流2---5 毫安的元素： As。

工作电流2---6 毫安的元素：Al 、 B 、 Eu 、 Gd 、 Au 、 Li 、 Sr。

工作电流2---7 毫安的元素： Sb 、 Be。

工作电流2---8 毫安的元素： Co 、 Dy 、 Er 、 Ga 、 Ge 、 Hf 、 Ho 、 Ir 、Fe 、 La 、 Mo 、 Nd 、 Ni 、 Nb 、

Pd 、 Pt 、 Pr 、 Re 、 Rh 、 Ru 、 Sm 、 Sc 、 Si 、 Ta 、 Tb 、 Tm 、Ti 、 W 、 U 、Yb 、 Zr 、 Ba 、V。

短脉冲供电占空比1：1的空心阴极灯的平均电流：

工作电流3---12 毫安的元素：Bi 、 In 、 Lu 、 Mg 、 Hg 、 Se 、 Ag 、 Te 。工作电流3--15 毫安的元素： Cd 、 Cs 、 Ca 、 Cr 、 Cu 、 Mn 、 K 、 Rb 、Na 、 Tl 、 Sn 、 Zn 、 Pb 。

工作电流3---15 毫安的元素：As 。

工作电流6--18 毫安的元素： Al 、 B 、 Eu 、 Gd 、 Au 、 Li 、 Sr 。

工作电流6---21 毫安的元素：Sb 、 Be 。

工作电流6--24 毫安的元素：Co 、 Dy 、 Er 、 Ga 、 Ge 、 Hf 、 Ho 、 Ir 、Fe 、 La 、 Mo 、 Nd 、 Ni 、 Nb 、Pd 、 Pt 、 Pr 、 Re 、 Rh 、 Ru 、Sm 、 Sc 、 Si 、 Ta 、 Tb 、 Tm 、 Ti 、 W 、 U 、Yb 、 Zr 、 Ba 、V。

这里需要说明的是工作电流只是空心阴极灯的工作电流范围，要想得到最佳工作电流只要最大工作电流的三分之一到三分之二即可。

其次，为了其它一些目的，如追求灵敏度，可以使用小于工作电流范围的工作电流，一样得到满意的结果。

但是，一般不要用工作电流范围外的大电流，那样会轻者大大缩短灯的使用寿命，重者把灯烧毁，造成不应有的经济损失。尤其是在短脉冲供电占空比1：5的平均电流时，特别应当注意，因此仪器设计厂家也就不该给出大于10毫安的工作电流范围，用户也就避免了此种现象发生。