单元素空心阴极灯是一种特殊形式的低压气体放电光源，放电集中于阴极空腔内。当在两极之间施加200V-500V电压时，便产生辉光放电。在电场作用下，电子在飞向阳极的途中，与载气原子碰撞并使之电离，放出二次电子，使电子与正离子数目增加，以维持放电。
正离子从电场获得动能，如果正离子的动能足以克服金属阴极表面的晶格能，当其撞击在阴极表面时，就可以将原子从晶格中溅射出来。除溅射作用之外，阴极受热也要导致阴极表面元素的热蒸发。溅射与蒸发出来的原子进入空腔内，再与电子、原子、离子等发生第二类碰撞而受到激发，发射出相应元素的特征的共振辐射。与此同时，HCL所发射的谱线中还包含了内充气、阴极材料和杂质元素等谱线。因为灯内填充气体压力低，压力变宽很小；阴极温度较低，热变宽也很小；同时因为气体密度低，自吸变宽也不存在。
在使用过程中，单元素空心阴极灯会出现一些故障，本文就来说说其故障的原因及解决方法：
故障一：阴极辉光变(充氖灯由橙红-粉红-白光)，充氢灯由淡紫变白。使发射线减弱，可能同时有背景发射。
原因：灯内有杂质气体；
解决办法：将灯在10-20mA电流下反向放电几分钟到半小时，如无效，再在80-150mA下反向放电，激活吸气剂。
故障二：屏蔽管发光。使发射减弱不稳定。
原因：溅射的金屑针状结晶或片状脱落，使阴极与屏蔽管接通。
解决办法：振动灯壳，使接通处断开。
故障三：阳极光闪动。
原因：阳极表面放电不均匀；
解决办法：一般不影响使用，如有影响，可在10—20mA下反向放电半小时。
故障四：阴极外侧和后部发光。使发射线略有减弱。
原因：屏蔽管与阴极距离过大，或有杂质气体。
解决办法：发射稳定仍可使用，必要时按1反向处理。
