Tuščiavidurio katodo lempa yra šviesos šaltinis, pirmiausia naudojamas mokslo tikslais. Šios lempos iš tikrųjų neegzistuoja už laboratorijos ribų, o tai reiškia, kad dauguma žmonių jų niekada nebus matę. Dažniausiai tuščiavidurio katodo lempa naudojama kaip tam tikrų šviesos dažnių derinimo būdas. Šie dažniai naudojami medžiagų sudėties tyrimui ir šviesos sistemų, pvz., lazerių, derinimui. Priklausomai nuo jų konstrukcijoje naudojamų medžiagų, į jas pumpuojamų dujų ir išorės poveikio, tuščiavidurio katodo lempa gali šviesti beveik bet kokia spektro spalva.
Tuščiavidurės katodo lempos konstrukcija labai skiriasi nuo standartinės šviesos. Daugumą šių lempų sudaro keturios pagrindinės dalys. Anodas ir katodas atitinkamai įjungia galią ir jį atleidžia. Jie yra sujungti su dideliu stikliniu vamzdžiu, kuris užpildytas medžiaga, vadinama buferinėmis dujomis. Šios dujos gali būti bet kokios formos inertinės dujos, dažniausiai inertinės dujos, tokios kaip neonas, helis ar argonas.
Kai energija patenka į lempą per anodą, ji per dujas juda į katodą. Tai pradeda sužadinti buferines dujas ir virsta plazma. Plazma bombarduoja katodą ir sukelia procesą, vadinamą purškimu. Tai yra tada, kai didelės energijos dalelės numuša atomus nuo kieto objekto. Šie purškiami atomai ir plazma vis labiau šokinėja aplinkui, įgydami energijos.
Kai energija pradeda sklaidytis, medžiagos pradeda skleisti fotonus. Šie fotonai yra lempos generuojama šviesa. Skirtingos medžiagos skleidžia skirtingus matomos šviesos bangos ilgius. Fotonų spektras gali būti analizuojamas, siekiant nustatyti tikslią dujų ir purškiamų medžiagų sudėtį. Šis procesas gali būti naudojamas analizuojant nežinomos medžiagos sudėtį arba patikrinti, ar mėginyje yra medžiagos.
Be to, tuščiavidurio katodo lempa gali būti naudojama tam tikriems šviesos bangos ilgiams sureguliuoti. Kai šviesa pagrįsta sistema suprojektuota laikantis tam tikrų parametrų, pradinis energijos suvartojimas ir bangos ilgio nustatymai dažnai išbandomi vienoje iš šių lempų, prieš jai patenkant į šviesos sistemą. Tai visų pirma išlaidų problema; Suprojektuotos sistemos dažnai yra labai sudėtingos ir brangios, todėl parametrai tikrinami su pigesnėmis lempomis.
Šiuo atveju tuščiavidurio katodo lempa sukonfigūruojama taip, kad būtų naudojamos tos pačios medžiagos, kurios naudojamos šviesos pagrindu veikiančioje sistemoje. Kai galia teka per lempą, tiriamas šviesos bangos ilgis. Kai į sistemą tiekiama galia didėja ir mažėja, bangos ilgis keičiasi. Naudodami šį metodą, mokslininkai gali nustatyti tikslius galios reikalavimus ir medžiagas, reikalingas didesnei sistemai prieš iš tikrųjų ją konstruojant.