Los componentes básicos de una lámpara de cátodo hueco de tipo blindado son un ánodo, un cátodo y una ventana de salida de vidrio o cuarzo, todos sellados en un cilindro de Pyrex lleno de un gas inerte (argón o neón) a una presión de 4 a 10 torr .
El gas de neón proporciona una mayor intensidad de líneas de elementos emitidos; El argón se usa solo cuando una línea de emisión de neón se encuentra muy cerca de una línea de resonancia del elemento del cátodo. Un alambre de ánodo se coloca a lo largo del cátodo cilíndrico. El cátodo es un cilindro hueco del elemento cuyo espectro se va a producir, o en algunos casos, una aleación o una mezcla de metales cuidadosamente seleccionada que no interfiere espectralmente.
Un escudo protector (no conductor) de mica alrededor de la parte exterior del cátodo, justo detrás del labio, evita descargas espurias alrededor de la parte exterior del cátodo. Las lámparas funcionan a corrientes inferiores a 30 mA.
Las lámparas de cátodo hueco emiten luz mediante el siguiente proceso. El gas de relleno se ioniza cuando se aplica un potencial eléctrico entre el ánodo y el cátodo. Los iones cargados positivamente chocan con el cátodo cargado negativamente y desalojan los átomos metálicos individuales en un proceso conocido como sputtering. Estos átomos de metal gaseosos se excitan a través del impacto con iones de gas de relleno, y la luz de las longitudes de onda específicas para ese elemento se emite cuando el átomo se desintegra desde el estado atómico excitado a un estado menos excitado o el estado electrónico de tierra.
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Una responsabilidad de AAS es la necesidad de una lámpara diferente para cada elemento a analizar. Las lámparas están disponibles para 65 elementos individuales (entre los metales solo las lámparas para Cs, Lu, Os, Th, U y los elementos radiactivos, más los gases nobles, los halógenos, C, N, O y S, no están disponibles). Hay veinte lámparas multielemento disponibles, sin embargo, los anchos de línea de emisión estrecha de las lámparas de cátodo hueco proporcionan una especificidad virtual para cada elemento.
Los perfiles de absorción y emisión atómica no siempre son tan estrechos como se suele esperar. La interferencia espectral puede experimentarse en separaciones de línea de 0.050 nm o menos. La superposición espectral solo puede superarse eliminando el elemento interferente o el analito deseado o, si es posible, utilizando otra línea de absorción para el análisis. Aquellos que produjeron las mejores sensibilidades de absorción atómica, pueden utilizarse para lograr señales de absorción atómica útiles cuando se intenta medir concentraciones más altas de un analito.