一、定义与核心特性
氘灯是一种充有高纯氘气的热阴极弧光放电灯,作为关键的紫外光源,能辐射出160~400nm波长范围的连续光谱,广泛应用于分析仪器领域。相较于普通氢灯,氘灯具有更长的使用寿命,且在短波紫外区域的发射强度是氢灯的3~5倍,即便成本更高,仍是短波紫外光谱分析的优选光源。其光谱特性受超精细相互作用影响,与氢灯存在细微差异,但波长偏差仅为纳米级小数,常规光谱仪难以分辨。
二、结构与工作原理
氘灯主要由石英外壳(或玻璃外壳搭配石英出光口)、阴极(灯丝)、挡光片、光栅、阳极及屏蔽罩组成。阴极负责发射热电子,挡光片可避免阴极电弧光斑干扰,光栅能汇聚光束以提升强度,屏蔽罩则防止热电子溅射,保障光源稳定性。
工作时需先对阴极预热约20秒,待灯丝达到高温后,阳极施加300~500V启辉电压,激发阴极与阳极间形成电弧。电弧与灯内氘气分子发生非弹性碰撞,使氘分子跃迁至高能态,当分子返回基态时释放能量,形成连续紫外辐射。启辉后电压降至85~200V维持放电,工作电流通常为300mA左右,功率约30W。灯丝电压分为预热电压(通常略高于工作电压)和工作电压,不同厂家参数略有差异。
三、主要应用领域
氘灯是分析仪器的核心光源,广泛应用于多个领域:在仪器分析中,适配紫外-可见分光光度计、高效液相色谱仪(HPLC)紫外检测器、原子吸收光谱仪、电泳仪等;在环境监测领域,用于SOx/NOx分析仪检测有害气体;在医疗领域,可辅助血液检查等临床诊断;在食品安全与痕量分析中,助力重金属、痕量元素的精准检测,检出限可达μg/L级别。
四、使用要点与发展趋势
使用氘灯时需注意:频繁启停会加速老化,应合理规划使用时长;新灯辉光呈蓝紫色并伴有臭氧味,随寿命衰减会逐渐变为浅蓝、紫色、粉色直至白色,可通过目视或监测阳极电压判断能量状态。优质氘灯保证使用寿命约2000小时,输出稳定性偏差最大值可达±0.3%/h。
当前,氘灯正朝着高亮度、长寿命、模块化方向发展,陶瓷-金属封接工艺提升了密封性,智能电源控制系统实现参数精准调控,微型化技术则推动便携式检测仪器的革新。