Лампа с полым катодом представляет собой цилиндрический баллон, выполненный чаще всего из молибденового стекла. Внутри располагается полый катод цилиндрической формы, изготовленный из материала определяемого элемента или его сплава, и анод — в виде проволоки или штыря из вольфрама или циркония. Баллон наполнен инертным газом (аргоном или неоном) при давлении в несколько миллиметров ртутного столба. Выходное окно лампы обычно выполнено из кварца или увиолевого стекла, способных пропускать ультрафиолетовое излучение.
    Когда между анодом и катодом проходит постоянный ток при напряжении 400—600 В, газ, заполняющий лампу, ионизируется. Положительно заряженные ионы газа с большой скоростью ударяют в катод, выбивают из него атомы определяемого элемента и возбуждают их. Возбужденные атомы через короткое время возвращаются в основное состояние, излучая при этом свет определенной длины волны, характерной для спектра определяемого элемента. Именно это излучение и поглощается затем образующимися в атомизирующей ячейке нейтральными невозбужденными атомами определяемого элемента.
    Ток в лампе обычно составляет 3 - 40 мА. Для каждой лампы должно быть указано номинальное значение силы тока, превышение которого быстро разрушает лампу. По мере эксплуатации интенсивность излучения лампы уменьшается. Это связано с тем, что в процессе работы лампы с полым катодом происходит понижение давления инертного газа. Вследствие этого разряд становится менее стабильным, увеличиваются шумы, снижается интенсивность излучаемых линий.
    Для легкоплавких и легколетучих элементов катод лампы изготавливают из графита или металла с высокой температурой плавления, большим коэффициентом катодного распыления и малолинейчатым спектром излучения (обычно это медь или серебро). Легкоплавкий или легколетучий элемент вводится как примесь в виде микровключений в основной металл, что дает возможность поверхности катода длительное время сохранять постоянный элементный состав.
    Следует иметь в виду, что использование больших токов укорачивает срок службы лампы, особенно для легколетучих элементов, например таких, как кадмий, цинк. Тем не менее, при измерениях на пределе обнаружения, где особенно важно иметь низкий уровень шумов, полезно работать при токах выше рекомендуемых.
    С другой стороны, уменьшение тока может привести к увеличению той области концентраций исследуемого элемента, в которой калибровочный график линеен, однако при этом могут возрасти шумы.
    Рекомендуемые режимы работы для ламп с полым катодом:

• номинальный ток должен составлять 50%—75% от максимально допустимого

• при длительном хранении или перерыве в работе имеет место понижение давления инертного газа внутри баллона лампы, поэтому необходимо хотя бы 1 час в месяц прогревать их при номинальном значении тока.

Безэлектродные лампы высокочастотного разряда

При определении легколетучих и легкоплавких элементов (свинец, мышьяк, галлий, сурьма, висмут, селен, теллур, натрий и др.) все шире применяются безэлектродные лампы высокочастотного разряда. Такая лампа представляет собой небольшой сферический баллон (шарик), из-за чего они часто называются шариковыми лампами. Баллон изготавливают из кварца или специального стекла. Внутри него помещают несколько граммов легколетучего или легкоплавкого элемента или его соли. Для питания ламп применяют генераторы высокочастотного электромагнитного поля, работающие на частоте порядка 200 МГц. При включении поля в лампе в инертном газе возникает разряд и под действием выделяющегося тепла металл испаряется, его атомы возбуждаются, и возникает излучение, в спектре которого присутствуют преимущественно атомные линии.
    Интенсивность линий в спектре зависит от мощности питания. Для легколётучих элементов интенсивность резонансных линий может с увеличением мощности уменьшаться, так как при этом увеличивается парциальное давление паров элемента и резонансные линии в значительной мере самопоглощаются. Однако при оптимальных значениях подводимой мощности интенсивность резонансных линий таких ламп в 10—30 раз выше, чем у ламп с полым катодом. Срок службы шариковых ламп практически такой же, что и у ламп с полым катодом.

(продолжение следует)