Una lampada a catodo cavo è una sorgente luminosa utilizzata principalmente per scopi scientifici. Queste lampade non esistono realmente al di fuori delle impostazioni di laboratorio, il che significa che la maggior parte delle persone non ne avrà mai vista una. La maggior parte delle volte, una lampada a catodo cavo viene utilizzata come metodo per sintonizzare frequenze luminose specifiche. Queste frequenze vengono utilizzate per esaminare la composizione dei materiali e sintonizzare i sistemi basati sulla luce, come i laser. A seconda dei materiali utilizzati nella loro costruzione, dei gas pompati al loro interno e delle influenze esterne, una lampada a catodo cavo può brillare in quasi tutti i colori dello spettro.
Il design di una lampada a catodo cavo è molto diverso da quello di una lampada standard. La maggior parte di queste lampade è composta da quattro parti principali. Un anodo e un catodo prendono rispettivamente l’energia e la rilasciano. Sono collegati a un grande tubo di vetro riempito con una sostanza chiamata gas tampone. Questo gas può essere qualsiasi forma di gas inerte, solitamente un gas nobile come neon, elio o argon.
Quando l’energia entra nella lampada attraverso l’anodo, si sposta attraverso il gas al catodo. Questo inizia ad eccitare il gas tampone e si trasforma in plasma. Il plasma bombarda il catodo e induce un processo chiamato sputtering. Questo è quando le particelle ad alta energia fanno cadere gli atomi da un oggetto solido. Questi atomi sputacchiati e il plasma rimbalzano sempre di più, guadagnando energia.
Quando l’energia inizia a dissiparsi, i materiali iniziano a emettere fotoni. Questi fotoni sono la luce generata dalla lampada. Materiali diversi emettono diverse lunghezze d’onda della luce visibile. Lo spettro dei fotoni può essere analizzato per determinare l’esatta composizione dei gas e dei materiali polverizzati. Questo processo può essere utilizzato per analizzare la composizione di un materiale sconosciuto o verificare l’esistenza di una sostanza all’interno di un campione.
Inoltre, una lampada a catodo cavo può essere utilizzata per sintonizzare specifiche lunghezze d’onda della luce. Quando un sistema basato sulla luce viene progettato entro determinati parametri, l’utilizzo iniziale dell’energia e le impostazioni della lunghezza d’onda vengono spesso testati su una di queste lampade prima che vada al sistema di illuminazione. Questo è principalmente un problema di costo; i sistemi progettati sono spesso molto complessi e costosi, quindi i parametri vengono testati sulle lampade meno costose.
In questo caso la lampada a catodo cavo è predisposta per utilizzare gli stessi materiali utilizzati nel sistema a luce. Quando la potenza scorre attraverso la lampada, viene esaminata la lunghezza d’onda della luce. Man mano che la potenza alimentata nel sistema aumenta e diminuisce, la lunghezza d’onda cambia. Utilizzando questo metodo, gli scienziati sono in grado di determinare i requisiti esatti di alimentazione e i materiali necessari per il sistema più grande prima di costruirlo effettivamente.