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[[Datei:Mehrelement-Hohlkathodenlampe für bessere UV-Lichtdurchlässigkeit mit eingelassenem Quarzfenster.jpg|mini|Hohlkathodenlampe]]
Eine '''Hohlkathodenlampe''' (HKL) ist eine spezielle Bauform einer [[Glimmlampe]], eine Form von [[Gasentladungsröhre]], welche primär als optische Strahlungsquelle in einem [[Atomspektroskopie|Atomabsorptionsspektrometer]] (AAS) im Rahmen der instrumentellen [[Analytik]] eingesetzt wird. Die Hohlkathodenlampe fungiert im Atomabsorptionsspektrometer als Referenzlichtquelle mit einem definierten [[Lichtspektrum]]. Dieses genaue und bekannte Lichtspektrum hängt primär vom verwendeten Material an der [[Kathode]] der Lampe ab.<ref name="frau1"/>

== Aufbau ==
[[Datei:Hohlkathode Skizze.svg|mini|Prinzipdarstellung einer Hohlkathodenlampe. Im Inneren der Hohlkathode herrscht eine hohe Plasmadichte]]
Wesentlicher Bestandteil einer Hohlkathodenlampe ist die spezielle Bauform der [[Kathode]], welche aus einem kleinen metallischen Gefäß (Topf) geformt ist und, wie in nebenstehender Schnittdarstellung dargestellt, nach oben hin offen ist. Wie bei jeder Glimmlampe befindet sich neben der Kathode die [[Anode]] als zusätzliche [[Elektrode]] in einem üblicherweise mit [[Edelgas]] bei Unterdruck gefüllten Glaskörper. Auf einer Seite des äußeren Glaskörpers befindet sich ein spezieller [[Lampensockel]] für die Aufnahme der elektrischen Anschlüsse und die Halterung im AAS, auf der anderen Seite der mit [[Quarzglas]] abgedeckte Strahlenausgang.

Bei Anlegen einer hohen [[Gleichspannung]] aus einer Spannungsquelle im Bereich von einigen 100 [[Volt (Einheit)|V]] bei [[elektrischer Strom|Stromstärken]] von einigen 10 [[Ampere (Einheit)|mA]] kommt es zwischen der Kathode und der Anode zu einer [[Glimmentladung]]. Die [[Plasmadichte]] einer Glimmentladung ist aber für die Anwendung als Referenzlichtquelle in einem Atomabsorptionsspektrometer um einige Zehnerpotenzen zu gering – die nötige hohe Plasmadichte würde bei einer stabförmigen Kathode erst bei einer [[Bogenentladung]] auftreten, welche bei einer herkömmlichen Glimmlampe zur thermischen Zerstörung der Lampe führen würde. Abhilfe stellt die Form einer Hohlkathode dar.

Durch die Formung der Hohlkathode können im Innenbereich der Kathode deutlich weniger [[Ion]]en und [[Elektron]]en in den Außenbereich der Lampe diffundieren und dort durch [[Rekombination (Physik)|Rekombination]] für das Plasma verloren gehen. Ein weiterer Effekt zur Steigerung der Plasmadichte ist durch die veränderte [[elektrisches Potential|elektrische Potentialverteilung]] in der Hohlkathode bedingt, welche zu einer längeren Verweildauer von Ionen im Innenbereich führt. Primär durch diese beiden Effekte können im Inneren der Hohlkathode hohe Plasmadichten entstehen, ohne dass die hohe [[Leistungsdichte]] einer [[Bogenentladung]] benötigt würde.

== Anwendung ==
[[Datei:Hollow cathode lamp.JPG|mini|Revolvervorrichtung mit unterschiedlichen Hohlkathodenlampen in einem AAS]]
In der Atomabsorptionsspektrometrie werden elementspezifische Hohlkathodenlampen verwendet, die [[Kathode]] besteht aus dem Element des Analyten. Aus diesem Grund befinden sich in Analysegeräte meist eine größere Anzahl verschiedener Hohlkathodenlampen, welche in einer [[Werkzeugrevolver|Revolvervorrichtung]] für den jeweiligen Analyseschritt gewählt werden können.<ref name="ende1"/> Alternativ können zur AAS auch elektrodenlose [[Induktionslampe]]n eingesetzt werden, denn normale Hohlkathodenlampen zeigen unterhalb etwa 300 nm eine deutliche Intensitätsverschlechterung ihrer [[Spektrallinie|Emissionslinien]].

Im [[Spurenanalytik|Ultraspurenbereich]] weist man mit Hilfe eines Atomabsorptionsspektrometers mit Zinn-Hohlkathodenlampe z. B. Zinn nach (Graphitrohr- und Hydridtechnik der [[Atomspektrometrie]]), wobei mit der Graphitrohr-Atomabsorptionsspektrometrie [[Nachweisgrenze]]n von 0,2 µg/l erreicht werden. In der Hydridtechnik werden die Zinnverbindungen der Probelösung mittels [[Natriumborhydrid]] als gasförmiges [[Stannan]] (Zinnwasserstoff) in die Quarzküvette des Atomabsorptionsspektrometers überführt. Dort zerfällt das Stannan bei ca. 1000 °C in die Elemente, wobei der atomare Zinndampf spezifisch die Zinn-Linien einer Zinn-Hohlkathodenlampe absorbiert. Hier sind 0,5 µg/l als Nachweisgrenze angegeben worden.<ref>K. Cammann (Hrsg.), ''Instrumentelle Analytische Chemie'', Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg-Berlin, 2001, S. 4–47.</ref>

== Weblinks ==
{{commonscat|Hollow-cathode lamps}}

== Einzelnachweise ==
<references>
<ref name="frau1">{{Internetquelle | url= http://hohlkathoden.fraunhofer.de/de/grundlagen/hohlkathoden-glimmentladung/ | titel= Hohlkathoden-Glimmentladung | hrsg= Fraunhofer IST | datum= 2010 | zugriff=2014-02-08}}</ref>
<ref name="ende1">{{Internetquelle | url = http://www.uni-heidelberg.de/institute/fak12/AC/enders/lehre/curtius/AAS.pdf | titel = Atomabsorptions-Spektroskopie | autor = Markus Enders, Beate Termin | hrsg = Uni-Heidelberg | datum = 2002 | zugriff = 2014-02-08 | offline = ja | archiv-url = https://web.archive.org/web/20130319183917/http://www.uni-heidelberg.de/institute/fak12/AC/enders/lehre/curtius/AAS.pdf | archiv-datum = 2013-03-19 }}</ref>
</references>

[[Kategorie:Spektroskopie]]
[[Kategorie:Gasentladungslampe]]

Hohlkathodenlampe - Versionsgeschichte

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