Svetilka z votlo katodo je vir svetlobe, ki se uporablja predvsem v znanstvene namene. Te svetilke v resnici ne obstajajo zunaj laboratorijskih nastavitev, kar pomeni, da jih večina ljudi nikoli ne bo videla. Večino časa se žarnica z votlo katodo uporablja kot metoda uglasitve določenih svetlobnih frekvenc. Te frekvence se uporabljajo za preučevanje sestave materialov in prilagajanje sistemov, ki temeljijo na svetlobi, kot so laserji. Odvisno od materialov, uporabljenih pri njihovi izdelavi, plinov, ki jih črpajo vanje in zunanjih vplivov, lahko svetilka z votlo katodo sveti v skoraj vseh barvah spektra.
Zasnova svetilke z votlo katodo se zelo razlikuje od standardne luči. Večina teh svetilk je sestavljena iz štirih glavnih delov. Anoda in katoda prevzameta moč in jo sprostita. Povezani so z veliko stekleno cevjo, ki je napolnjena s snovjo, imenovano puferski plin. Ta plin je lahko katera koli oblika inertnega plina, običajno žlahtni plin, kot so neon, helij ali argon.
Ko moč vstopi v žarnico skozi anodo, se pomika skozi plin do katode. Ta začne vzbujati puferski plin in se spremeni v plazmo. Plazma bombardira katodo in povzroči proces, imenovan razprševanje. To se zgodi, ko visokoenergetski delci odbijejo atome s trdnega predmeta. Ti razpršeni atomi in plazma se vedno bolj odbijajo in pridobivajo energijo.
Ko se energija začne razpršiti, materiali začnejo oddajati fotone. Ti fotoni so svetloba, ki jo ustvari svetilka. Različni materiali oddajajo različne valovne dolžine vidne svetlobe. Spekter fotonov se lahko analizira, da se določi natančna sestava plinov in razpršenih materialov. Ta postopek se lahko uporablja za analizo sestave neznanega materiala ali preverjanje obstoja snovi v vzorcu.
Poleg tega se lahko za uglasitev določenih valovnih dolžin svetlobe uporablja žarnica z votlo katodo. Ko je sistem, ki temelji na svetlobi, zasnovan znotraj določenih parametrov, se začetna poraba energije in nastavitve valovne dolžine pogosto testirajo na eni od teh svetilk, preden gre v svetlobni sistem. To je predvsem vprašanje stroškov; načrtovani sistemi so pogosto zelo zapleteni in dragi, zato se parametri testirajo na cenejših žarnicah.
V tem primeru je svetilka z votlo katodo nastavljena tako, da uporablja iste materiale, ki se uporabljajo v sistemu, ki temelji na svetlobi. Ko moč teče skozi žarnico, se preuči valovna dolžina svetlobe. Ko se moč, ki se dovaja v sistem, dvigne in dol, se valovna dolžina spremeni. Z uporabo te metode lahko znanstveniki določijo natančne zahteve po moči in materiale, potrebne za večji sistem, preden ga dejansko zgradijo.