Svjetiljka sa šupljom katodom izvor je svjetlosti koji se prvenstveno koristi u znanstvene svrhe. Ove lampe zapravo ne postoje izvan laboratorijskih postavki, što znači da ih većina ljudi nikada nije vidjela. Većinu vremena, lampa sa šupljom katodom koristi se kao metoda ugađanja specifičnih svjetlosnih frekvencija. Te se frekvencije koriste za ispitivanje sastava materijala i podešavanje u sustavima koji se temelje na svjetlu, kao što su laseri. Ovisno o materijalima korištenim u njihovoj konstrukciji, plinovima koji se u njih upumpavaju i vanjskim utjecajima, lampa sa šupljom katodom može zasjati u gotovo bilo kojoj boji spektra.
Dizajn svjetiljke sa šupljom katodom vrlo se razlikuje od dizajna standardnog svjetla. Većina ovih svjetiljki sastoji se od četiri glavna dijela. Anoda i katoda preuzimaju snagu i oslobađaju je. Spojeni su na veliku staklenu cijev koja je napunjena tvari koja se zove puferski plin. Ovaj plin može biti bilo koji oblik inertnog plina, obično plemeniti plin poput neona, helija ili argona.
Kada struja uđe u lampu kroz anodu, ona se kreće kroz plin do katode. To počinje pobuđivati puferski plin i on se pretvara u plazmu. Plazma bombardira katodu i inducira proces koji se naziva raspršivanje. To je kada čestice visoke energije otkinu atome s čvrstog objekta. Ti raspršeni atomi i plazma poskakuju sve više i više, dobivajući energiju.
Kako se energija počinje rasipati, materijali počinju emitirati fotone. Ovi fotoni su svjetlost koju stvara lampa. Različiti materijali daju različite valne duljine vidljive svjetlosti. Spektar fotona može se analizirati kako bi se odredio točan sastav plinova i raspršenih materijala. Ovaj se postupak može koristiti za analizu sastava nepoznatog materijala ili provjeru postojanja tvari unutar uzorka.
Osim toga, za ugađanje određenih valnih duljina svjetlosti može se koristiti lampa sa šupljom katodom. Kada je sustav koji se temelji na svjetlu dizajniran unutar određenih parametara, početna potrošnja energije i postavke valne duljine često se testiraju na jednoj od ovih svjetiljki prije nego što ode u sustav rasvjete. To je prvenstveno pitanje troškova; projektirani sustavi su često vrlo složeni i skupi, pa se parametri testiraju na jeftinijim svjetiljkama.
U ovom slučaju, šuplja katoda je postavljena tako da koristi iste materijale koji se koriste u sustavu koji se temelji na svjetlu. Kako struja teče kroz lampu, ispituje se valna duljina svjetlosti. Kako snaga koja se dovodi u sustav raste i dolje, valna duljina se mijenja. Koristeći ovu metodu, znanstvenici su u mogućnosti odrediti točne zahtjeve za snagom i materijale potrebne za veći sustav prije nego što ga stvarno konstruiraju.