Was ist eine Hohlkathodenlampe?
Eine Hohlkathodenlampe ist eine Lichtquelle, die hauptsächlich für wissenschaftliche Zwecke verwendet wird. Diese Lampen gibt es nicht wirklich außerhalb von Laborumgebungen, was bedeutet, dass die meisten Leute noch nie eine gesehen haben. Meistens wird eine Hohlkathodenlampe verwendet, um bestimmte Lichtfrequenzen abzustimmen. Diese Frequenzen werden verwendet, um die Zusammensetzung von Materialien zu untersuchen und lichtbasierte Systeme wie Laser abzustimmen. Abhängig von den verwendeten Materialien, den in sie gepumpten Gasen und äußeren Einflüssen kann eine Hohlkathodenlampe in nahezu jeder Farbe des Spektrums leuchten.
Das Design einer Hohlkathodenlampe unterscheidet sich stark von dem einer Standardlampe. Die meisten dieser Lampen bestehen aus vier Hauptteilen. Eine Anode und eine Kathode nehmen Strom auf und setzen ihn frei. Sie sind mit einem großen Glasrohr verbunden, das mit einer Substanz gefüllt ist, die als Puffergas bezeichnet wird. Dieses Gas kann irgendeine Form von Inertgas sein, üblicherweise ein Edelgas wie Neon, Helium oder Argon.
Wenn Strom durch die Anode in die Lampe eintritt, gelangt er durch das Gas zur Kathode. Dadurch wird das Puffergas angeregt und in Plasma umgewandelt. Das Plasma bombardiert die Kathode und löst einen Prozess aus, der als Sputtern bezeichnet wird. Hierbei schlagen energiereiche Teilchen Atome von einem festen Gegenstand ab. Diese zerstäubten Atome und das Plasma springen immer mehr herum und gewinnen Energie.
Wenn sich die Energie aufzulösen beginnt, beginnen die Materialien Photonen zu emittieren. Diese Photonen sind das von der Lampe erzeugte Licht. Unterschiedliche Materialien geben unterschiedliche Wellenlängen des sichtbaren Lichts ab. Das Spektrum der Photonen kann analysiert werden, um die genaue Zusammensetzung der Gase und gesputterten Materialien zu bestimmen. Mit diesem Verfahren kann die Zusammensetzung eines unbekannten Materials analysiert oder das Vorhandensein einer Substanz in einer Probe überprüft werden.
Zusätzlich kann eine Hohlkathodenlampe verwendet werden, um bestimmte Lichtwellenlängen abzustimmen. Wenn ein auf Licht basierendes System mit bestimmten Parametern entworfen wird, werden die anfänglichen Einstellungen für Stromverbrauch und Wellenlänge häufig an einer dieser Lampen getestet, bevor es an das Lichtsystem geht. Dies ist in erster Linie ein Kostenproblem. Die entworfenen Systeme sind oft sehr komplex und teuer, daher werden die Parameter an den kostengünstigeren Lampen getestet.
In diesem Fall wird die Hohlkathodenlampe so eingerichtet, dass dieselben Materialien verwendet werden, die in dem auf Licht basierenden System verwendet werden. Wenn Energie durch die Lampe fließt, wird die Wellenlänge des Lichts untersucht. Wenn die in das System eingespeiste Leistung steigt und fällt, ändert sich die Wellenlänge. Mithilfe dieser Methode können Wissenschaftler den genauen Energiebedarf und die für das größere System benötigten Materialien ermitteln, bevor sie es tatsächlich aufbauen.