专利名称：一种空心阴极灯的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种原子吸收光谱分析和原子荧光分析用的高性能空心阴极灯， 属于阴极放电光源装置。
背景技术：
从上世纪八十年代末已发明出空心阴极灯，专利号为88206736. 2的专利文献中 公开了“一种新的高性能空心阴极灯”，如图2所示主要由一个灯壳1和底座15，平面灯窗 4，主阴极7、辅助阴极10、公共阳极6构成，灯壳1固定于底座15上，灯壳1顶部是灯窗4， 主阴极7为圆筒形两端开口的空心阴极，被一个两端开口的台阶式陶瓷圆管5屏蔽，该空心 阴极通过辅助供电电源装置(实用新型专利CN88201089)控制调节主阴极7和辅助阴极10 的最佳放电参数，提高了待测元素特征谱线的发射强度，减少了谱线的自吸效应，降低了样 品的发射背景，提高了分析的信背比。但其所存在的问题是⑴主阴极7的下半部无屏蔽，当工作时主阴极7与阳极6 放电时，主阴极7的外表也产生辉光放电或弧光放电使放电不能集中于主阴极7孔内，造成 能量分散发光不稳定，影响利用光源分析的准确度；( 主阴极7的外表辉光发电或弧光放 电激发、溅射出金属粒子，造成灯壳及内部构件的污染，灯壳内表面黑暗；(3)辅助阴极10 和其导线钨棒11都无屏蔽，当工作时辅助阴极10与阳极6放电时，辅助阴极10外表也产 生辉光放电或弧光放电，使放电不能集中辅助阴极10孔内，造成提供给主阴极7的能量分 散。(4)辅助阴极10外表产生辉光或弧光放电激发、溅射出的金属粒子造成灯壳及内部构 件的污染，灯壳内表面黑暗，影响灯的使用效果及使用寿命。
发明内容本实用新型的目的是提供一种空心阴极灯，其可克服现有技术的缺陷，能增加主 阴极和辅助阴极及它们的连接导线屏蔽，提高主阴极发射谱线的质量和稳定，减少灯内污 染，延长灯的寿命；为现有的仪器提供一种高输出光强、高光谱质量的光源。为实现上述目的，本实用新型采取以下设计方案一种空心阴极灯，由玻璃灯壳、底座、平面灯窗、主阴极、辅助阴极和公共阳极构 成，玻璃灯壳一端为底座，另一端为平面灯窗，玻璃灯壳为圆柱形真空玻璃管，主阴极、辅助 阴极和公共阳极位于玻璃灯壳内，底座为平板四脚芯柱的底座，用于支撑固定主阴极、辅助 阴极和公共阳极，主阴极为两端开口圆管形，通过陶瓷屏蔽器的连接镍丝固定于底座的芯 柱上；所述的辅助阴极为圆筒形或圆管形，一端开口或两端开口，通过陶瓷屏蔽器的连接镍 丝固定于底座的芯柱上，其位于主阴极下端侧部，其轴心线与主阴极的轴心线相互垂直；所 述的公共阳极为金属圆盘形，中心有孔，通过陶瓷屏蔽管的连接固定于底座的芯柱上，其位 于主阴极上方并与主阴极同一轴心线上，在公共阳极上方靠近灯窗一端设置一个挡光器。所述的公共阳极为非平面圆盘形，其外周边有一周边沿，中心有一突起的喇叭状 圆孔，且其周边沿和突起的喇叭状圆孔向同一个方向延伸。[0008]所述的主阴极由单纯的金属材料或复合材料制成。该复合材料外层为金属镍、镍 合金、铜、铜合金、钛、钛合金或不锈钢中的一种材料层，内层为适于产生待发射元素原子共 振线的金属材料层。所述的辅助阴极用复合材料制成，该复合材料外层为金属镍、镍合金、铜、铜合金、 钛、钛合金或不锈钢中的一种材料层，内层为吸气剂层。所述主阴极的屏蔽器是由两个两端开口台阶式的圆管组成，其由玻璃、陶瓷、石英 玻璃的一种材料制成。所述辅助阴极的屏蔽器是一端开口或两端开口的圆筒形或圆管形，由玻璃、陶瓷、 石英玻璃的一种材料制成。所述挡光器为圆片形，中心开有孔，其由云母片制成。本实用新型空心阴极灯还设有两层可屏蔽主阴极并将公共阳极、辅助阴极空间隔 开的云母片层，云母片层通过中心开孔套在主阴极的屏蔽器上。本实用新型空心阴极灯主要提供测试分析中荧光分析，原子吸收分析或其它所需 要的光源。本实用新型的优点是1、结构简单合理，通过结构改进，增强光谱的光强，提高了光源的质量，保持光线 的稳定。2、采用带有吸气剂的辅助阴极，减少污染，提高氖气的纯度，提高光强，保持稳定 的光源信号，延长灯的使用寿命。3、增加主阴极和辅助阴极的屏蔽，使主阴极与阳极之间，辅助阴极与阳极之间放 电时起到较好的隔离效果，放电部位稳定、集中，主阴极发射的特征谱线增强，稳定性提高。
图1为本实用新型空心阴极灯的结构示意图。图2为现有技术高性能空心阴极灯的结构示意图。
以下结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步详细说明
具体实施方式
参阅图1所示，本实用新型空心阴极灯主要由玻璃灯壳1、底座20、平面灯窗3、主 阴极5、辅助阴极7和公共阳极4和挡光器6组合构成。所述的玻璃灯壳1可以是圆柱形真空玻璃管，内部为真空的，充入氖气，其底端为 底座20，上端为平面灯窗3。所述的主阴极5、辅助阴极7、公共阳极4和挡光器6位于灯壳内，底座20为平板 四脚芯柱的底座，用于支撑固定主阴极，辅助阴极、公共阳极和挡光器6。所述的主阴极5为两端开口的圆管形，由两个相同两头开口的台阶式陶瓷屏蔽管 10屏蔽，通过陶瓷屏蔽管连接镍丝固定在底座的芯柱上。主阴极用复合材料制成，复合材料 的外层为金属镍、镍合金、铜、铜合金、钛、钛合金或不锈钢中的一种，内层为适于产生待发 射元素原子共振线的金属材料，如砷、硒、碲、铋、铅、镉和锑等。所述的公共阳极4为圆盘形(非平面圆盘为佳)，中心有突起的圆孔，周边带沿，边沿和突起的圆孔向同一个方向伸延，其材料由钛金属片制成，通过套有屏蔽瓷管15连接镍 丝16 (有两组)固定于底座20的芯柱上，其位于主阴极上方且与主阴极同一轴心线上。所述的辅助阴极7为圆筒形，一端开口或两端开口，通过套有瓷管13的镍丝14连 接固定底座20的芯柱上，其外部安装有形状相符的屏蔽器8，其位于主阴极5下端侧部，其 轴心线与主阴极的轴心线相互垂直，公共阳极4上方与公共阳极平行且同一轴心线上设置 一个中心有孔的挡光器6。辅助阴极所用的复合材料的外层为金属镍、镍合金、铜、铜合金、 钛、钛合金或不锈钢中的一种，内层为吸气剂。该吸气剂可以是锆铝、钡铝、钛镍合金；锆铝 合金材料中的锆的含量为10-90Wt%，其余为铝。在辅助阴极7外套上一个与其形状相符的 屏蔽器8，以避免辅助阴极外部辉光放电和弧光放电。上述主阴极5、辅助阴极7、公共阳极及它们的导线镍丝12、14、16的屏蔽10、8、11、 13、15均由陶瓷材料制成，双层云母片固定，主阴极5的屏蔽器10又将公共阳极4与辅助阴 极7空间隔开，有利于放电平稳、集中。上述结构中的平面灯窗3通过过渡玻璃壳2在灯壳端口固定，平面灯窗3为石英， 或真空硬质玻璃制成。本实用新型的空心阴极灯中心有两层平行带有中心孔的云母片9套在两个两头 开口台阶式陶瓷圆管上，屏蔽主阴极，并将公共阳极4、辅助阴极7空间隔开，以避免阴、阳 极之间的非正常放电。本实用新型的空心阴极灯中的挡光器3由直径34毫米至48毫米、中心孔径为4毫 米至8毫米的云母片制成，其作用可部分阻挡非特征辐射杂散光射出窗外，也为避免溅射、 激发的金属污染灯窗。本实用新型的空心阴极灯与图2所示的现有技术空心阴极灯比较，主阴极5与公 共阳极4之间，主阴极5与辅助阴极7之间有较好的屏蔽，从而保证光源的集中和稳定减少 污染，加入吸气剂提高灯的载气的纯度改善光谱质量延长了灯的寿命。上述各实施例可在不脱离本实用新型的范围下加以若干变化，故以上的说明所包 含及附图中所示的结构应视为例示性，而非用以限制本实用新型申请专利的保护范围。以下是本实用新型的几个具体实施例实施例1如图1所示的空心阴极灯，主要由玻璃灯壳1、平面灯窗3、主阴极5、辅助阴极7、 公共阳极4、底座20、挡光器21构成，玻璃灯壳1为圆柱形真空玻璃管，其内部为真空的，充 入氖气，玻璃灯壳1的底端为底座20顶端为平面灯窗3，平面灯窗3光子石英玻璃片，通过 过滤玻壳2固定在灯壳1的端口。主阴极5、辅助阴极7和公共阳极4，挡光器21位于灯壳 1内。底座20为平面四脚芯柱的底座20，四个芯柱分别用于支撑主阴极与辅助阴极7，公共 阳极4和挡光器21。公共阳极4为圆盘形(非平面)，其外周边有一周边沿，中心有一突起的喇叭形状 的圆孔(边沿和突起的圆孔向同一个方向伸延)，其材料由钛金属片制成，通过套有屏蔽瓷 管15连接镍丝16，固定于底座20的芯柱上，公共阳极4位于主阴极7上方并与主阴极7同 一轴心，主阴极5为两端开口圆管形，由复合材料制成，复合材料的外层为镍，内层为纯金 属铅，主阴极5的外部由两个两端开口台阶式陶瓷圆管被相同两片有中心孔的云母片9套 住通过套有瓷管的镍丝连接固定在底座20的芯柱上。在主阴极7下端侧部固定有辅助阴
5极7，其轴心线与主阴极5轴线相互垂直，辅助阴极7为圆管形，两端开口，由复合材料制成， 复合材料外层为镍金属，内层为吸气剂，吸气剂为锆铝合金材料，其中锆的含量为20Wt%， 其余为铝(辅助阴极外部安装有形状相符的屏蔽器8)，通过陶瓷管13的连接14固定于底 座20的芯柱。位于灯窗3下方，公共阳极4上方与公共阳极4同一轴心线上安装一个用云 母片制成的挡光器21。上述主阴极5、辅助阴极7、公共阳极及它们的导线镍丝12、14、16的屏蔽8、10、11、 13、15均由陶瓷材料制成，双层云母片固定，主阴极7的屏蔽器，又将公共阳极与辅助阴极 空间隔开，有利于放电平稳、集中。本实施例所述的空心阴极灯结构合理与图1所示的空心阴极灯比较，主阴极5与 公共阳极4之间，主阴极2与辅助阴极7之间有较好的屏蔽，从而保证光源的集中和稳定减 少污染，加入吸气剂提高灯的载气的纯度改善光谱质量延长了灯的寿命。实施例2本实施例的空心阴极灯的结构与实施例1相似，主要由玻璃灯壳1、平面灯窗3、主 阴极5、辅助阴极7、公共阳极4、底座20、挡光器21构成。所不同的是公共阳极4由铣金属 片制成，主阴极5由复合材料制成，复合材料的外层为铜，内层为纯金属铋，辅助阴极7为圆 筒形，一端开口由复合材料制成，复合材料的外层为铜，内层为吸气剂，吸气剂为钛镍合金 材料，其中钛的含量为20Wt%，其余为镍。屏蔽器11、13、15均由石英材料制成。本实施例所述的空心阴极灯具有与实施例1相同优点。实施例3本实施例的空心阴极灯的结构与实施例1相似，主要由玻璃灯壳1、平面灯窗3、主 阴极5、辅助阴极7、公共阳极4、底座20、挡光器21构成。所不同的是公共阳极4由钛合金 材料制成，主阴极5为复合材料，其外层为钛，内层为纯金属碲，辅助阴极7为一端开口的圆 筒形由复合材料制成，其外层为钛合金，内层为吸气剂，吸气剂为钡铝合金材料，其中钡的 含量为20Wt%，其余的是铝。屏蔽器11、13、15由硬质玻璃材料制成。本实施例所述的空心阴极灯具有实施例1相同的优点。
权利要求1.一种空心阴极灯，由玻璃灯壳、底座、平面灯窗、主阴极、辅助阴极和公共阳极构成， 玻璃灯壳一端为底座，另一端为平面灯窗，玻璃灯壳为圆柱形真空玻璃管，主阴极、辅助阴 极和公共阳极位于玻璃灯壳内，底座为平板四脚芯柱的底座，用于支撑固定主阴极、辅助阴 极和公共阳极，其特征在于所述主阴极为两端开口圆管形，通过陶瓷屏蔽器的连接镍丝固 定于底座的芯柱上；所述的辅助阴极为圆筒形或圆管形，一端开口或两端开口，通过陶瓷屏 蔽器的连接镍丝固定于底座的芯柱上，其位于主阴极下端侧部，其轴心线与主阴极的轴心 线相互垂直；所述的公共阳极为金属圆盘形，中心有孔，通过陶瓷屏蔽管的连接固定于底座 的芯柱上，其位于主阴极上方并与主阴极同一轴心线上，在公共阳极上方靠近灯窗一端设 置一个挡光器。
2.根据权利要求1所述的空心阴极灯，其特征在于所述的公共阳极为非平面圆盘形， 其外周边有一周边沿，中心有一突起的喇叭状圆孔，且其周边沿和突起的喇叭状圆孔向同 一个方向延伸。
3.根据权利要求1所述的空心阴极灯，其特征在于所述的主阴极由单纯的金属材料 或复合材料制成。
4.根据权利要求3所述的空心阴极灯，其特征在于主阴极所用的复合材料外层为金 属镍、镍合金、铜、铜合金、钛、钛合金或不锈钢中的一种材料层；内层为适于产生待发射元 素原子共振线的金属材料层。
5.根据权利要求1所述的空心阴极灯，其特征在于所述的辅助阴极用复合材料制成， 该复合材料外层为金属镍、镍合金、铜、铜合金、钛、钛合金或不锈钢中的一种材料层，内层 为吸气剂层。
6.根据权利要求1所述的空心阴极灯，其特征在于所述主阴极的屏蔽器是由两个两 端开口台阶式的圆管组成，其由玻璃、陶瓷的一种材料制成。
7.根据权利要求1所述的空心阴极灯，其特征在于所述辅助阴极的屏蔽器是一端开 口或两端开口的圆筒形或圆管形，由玻璃、陶瓷的一种材料制成。
8.根据权利要求1所述的空心阴极灯，其特征在于所述挡光器为圆片形，中心开有 孔，其由云母片制成。
9.根据权利要求1所述的空心阴极灯，其特征在于还设有两层可屏蔽主阴极并将公 共阳极、辅助阴极空间隔开的云母片层，云母片层通过中心开孔套在主阴极的屏蔽器上。
专利摘要一种空心阴极灯，由灯壳、底座、灯窗、主、辅阴极和阳极构成，灯壳为真空玻璃管，主、辅阴极和公共阳极位于玻璃灯壳内，平板四脚芯柱的底座用于支撑固定主阴极、辅助阴极和公共阳极，主阴极为两端开口圆管，辅助阴极一或两端开口，主、辅阴极均通过屏蔽器的连接镍丝固定于底座的芯柱上，辅助阴极位于主阴极下端侧部，轴心线与主阴极的相互垂直；公共阳极为金属圆盘形，中心有孔，通过陶瓷屏蔽管的连接固定于底座的芯柱上；在公共阳极上方设置一个挡光器。其可克服现有技术的缺陷，能增加主阴极和辅助阴极及它们的连接导线屏蔽，提高主阴极发射谱线的质量和稳定，减少灯内污染，延长灯的寿命；为现有的仪器提供一种高输出光强、高光谱质量的光源。
文档编号H01J61/09GK201910402SQ20102054579
公开日2011年7月27日 申请日期2010年9月28日 优先权日2010年9月28日
发明者张宁, 张敏, 李中建, 郑永章, 郭增华, 郭长礼, 马贺英 申请人:北京有色金属研究总院