空心陰極燈主要特點是穩(wěn)定性好，發(fā)射性強，測定靈敏度高，檢出限較低。空心陰極燈多主要運用于被測元素的銳線光譜，鄰近先光譜干擾消失。因此來說原子吸收光譜儀的空心陰極燈發(fā)射的光譜足以達(dá)到其要求。

　　空心陰極燈通過內(nèi)部的低壓氣體在兩個電極之間產(chǎn)生放電現(xiàn)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(jìn)入等離子區(qū)。濺射的離子在此處還會與其它高能的物質(zhì)相互碰撞。碰撞的結(jié)果導(dǎo)致能量轉(zhuǎn)移，金屬原子躍遷至激發(fā)態(tài)。由于激發(fā)態(tài)不穩(wěn)定，原子會自發(fā)回到基態(tài)，同時發(fā)射出特定波長的共振線。很多元素都具有多條共振線供分析使用。

　　空心陰極燈的設(shè)計特點可分為五個步驟，分別從陰陽兩極、氣體、封套、處理為主：

　　1、陰極

　　首先來說，陰極的組成的物質(zhì)是是被分析元素或含有被分析元素的物質(zhì)。如果金屬在空氣中穩(wěn)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(jié)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)。

　　2、陽極

　　陽極是一種簡單的能提供放電轟擊電壓的普通電極。陽極材料一般使用鋯(一種吸氣劑)。

　　3、 封入的氣體

　　封入的氣體必須為避免分子震動光譜，普遍情況下使用的是單分子氣體，所以一般使用惰性的稀有氣體。這是由于其具有更高的電離電位以便具有更高的發(fā)射強度。用于其他氣體來講質(zhì)量數(shù)較低，效應(yīng)小，而且還會因其氣體快速耗盡造成燈的壽命縮短。

　　封入的低壓氣體耗盡是由于燈的表面材料吸收造成的。當(dāng)封入的氣體壓力低于規(guī)定值時則無法持續(xù)放電，此時燈的壽命即達(dá)到終點。雖然燈仍然能點亮，但已經(jīng)不能發(fā)射出被測元素的共振線了。

　　4、封套

　　電極通常使用含有石英或特種硼硅酸鹽玻璃制成的光路窗的玻璃進(jìn)行封套的。光路窗的材料由元素?zé)舻陌l(fā)射線決定的。由于大多數(shù)元素的發(fā)射線都低于300納米，此時必須使用石英材料。高于此波長的一般使用硼硅酸鹽玻璃。

　　5、處理

　　處理步驟是制造高性能空心陰極燈的關(guān)鍵。處理的主要目的就是去除污染進(jìn)行純化，其主要包括抽真空并在燈的外部保持一個適宜的高溫。因為不僅僅可以使極性反轉(zhuǎn)，以便鋯陽極轉(zhuǎn)變?yōu)殛帢O。而且對于雜質(zhì)氣體氧氣和氫氣鋯電極是一種良好的吸氣劑，此使用此電極能請除掉雜質(zhì)氣體。在放電時會有一層鋯停留在燈的封套上。