Eine Hohlkathodenlampe ist eine Lichtquelle, die hauptsächlich für wissenschaftliche Zwecke verwendet wird. Diese Lampen existieren nicht wirklich außerhalb von Laborumgebungen, was bedeutet, dass die meisten Menschen noch nie eine gesehen haben. Meistens wird eine Hohlkathodenlampe als Methode zur Abstimmung auf bestimmte Lichtfrequenzen verwendet. Diese Frequenzen werden verwendet, um die Zusammensetzung von Materialien zu untersuchen und in lichtbasierten Systemen wie Lasern abzustimmen. Abhängig von den verwendeten Materialien, den in sie gepumpten Gasen und äußeren Einflüssen kann eine Hohlkathodenlampe in fast allen Farben des Spektrums leuchten.
Das Design einer Hohlkathodenlampe unterscheidet sich stark von dem einer Standardleuchte. Die Mehrheit dieser Lampen besteht aus vier Hauptteilen. Eine Anode und eine Kathode nehmen Strom auf bzw. geben ihn ab. Sie sind mit einem großen Glasrohr verbunden, das mit einem sogenannten Puffergas gefüllt ist. Dieses Gas kann jede Form von Inertgas sein, normalerweise ein Edelgas wie Neon, Helium oder Argon.
Wenn Strom durch die Anode in die Lampe eintritt, bewegt er sich durch das Gas zur Kathode. Dies beginnt das Puffergas anzuregen und es wird zu Plasma. Das Plasma bombardiert die Kathode und induziert einen Prozess namens Sputtern. Dabei schlagen hochenergetische Teilchen Atome von einem festen Objekt. Diese zerstäubten Atome und das Plasma hüpfen immer mehr herum und gewinnen dabei Energie.
Wenn die Energie zu dissipieren beginnt, beginnen die Materialien Photonen zu emittieren. Diese Photonen sind das von der Lampe erzeugte Licht. Verschiedene 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. Dieses Verfahren kann verwendet werden, um die Zusammensetzung eines unbekannten Materials zu analysieren oder das Vorhandensein einer Substanz in einer Probe zu überprüfen.
Außerdem kann eine Hohlkathodenlampe verwendet werden, um bestimmte Lichtwellenlängen abzustimmen. Wenn ein lichtbasiertes System innerhalb bestimmter Parameter entworfen wird, werden der anfängliche Stromverbrauch und die Wellenlängeneinstellungen häufig an einer dieser Lampen getestet, bevor sie an das Lichtsystem übergeben werden. Dies ist in erster Linie eine Kostenfrage; Die entwickelten Systeme sind oft sehr komplex und teuer, daher werden Parameter an den kostengünstigeren Lampen getestet.
In diesem Fall ist die Hohlkathodenlampe so eingerichtet, dass dieselben Materialien verwendet werden, die im lichtbasierten System verwendet werden. Während der Strom durch die Lampe fließt, wird die Wellenlänge des Lichts untersucht. Wenn die in das System eingespeiste Leistung auf und ab steigt, ändert sich die Wellenlänge. Mit dieser Methode sind Wissenschaftler in der Lage, den genauen Energiebedarf und die benötigten Materialien für das größere System zu bestimmen, bevor sie es tatsächlich bauen.