單元素空心陰極燈是一種特殊形式的低壓氣體放電光源，放電集中于陰極空腔內。當在兩極之間施加200V-500V電壓時，便產生輝光放電。在電場作用下，電子在飛向陽極的途中，與載氣原子碰撞并使之電離，放出二次電子，使電子與正離子數目增加，以維持放電。
正離子從電場獲得動能，如果正離子的動能足以克服金屬陰極表面的晶格能，當其撞擊在陰極表面時，就可以將原子從晶格中濺射出來。除濺射作用之外，陰極受熱也要導致陰極表面元素的熱蒸發。濺射與蒸發出來的原子進入空腔內，再與電子、原子、離子等發生第二類碰撞而受到激發，發射出相應元素的特征的共振輻射。與此同時，HCL所發射的譜線中還包含了內充氣、陰極材料和雜質元素等譜線。因為燈內填充氣體壓力低，壓力變寬很小；陰極溫度較低，熱變寬也很小；同時因為氣體密度低，自吸變寬也不存在。
在使用過程中，單元素空心陰極燈會出現一些故障，本文就來說說其故障的原因及解決方法：
故障一：陰極輝光變(充氖燈由橙紅-粉紅-白光)，充氫燈由淡紫變白。使發射線減弱，可能同時有背景發射。
原因：燈內有雜質氣體；
解決辦法：將燈在10-20mA電流下反向放電幾分鐘到半小時，如無效，再在80-150mA下反向放電，激活吸氣劑。
故障二：屏蔽管發光。使發射減弱不穩定。
原因：濺射的金屑針狀結晶或片狀脫落，使陰極與屏蔽管接通。
解決辦法：振動燈殼，使接通處斷開。
故障三：陽極光閃動。
原因：陽極表面放電不均勻；
解決辦法：一般不影響使用，如有影響，可在10—20mA下反向放電半小時。
故障四：陰極外側和后部發光。使發射線略有減弱。
原因：屏蔽管與陰極距離過大，或有雜質氣體。
解決辦法：發射穩定仍可使用，必要時按1反向處理。
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