專利名稱：氘燈的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種氘燈，其具有燈體底座，該燈體底座具有電極引線，氘燈還具有由玻璃制成的燈泡以及殼體結構，該殼體結構包括陽極、陰極和光圈，其中，至少一部分燈泡形成輻射發(fā)出面，并且其中，燈體底座和燈泡圍繞成一個氣體空間。
背景技術：
目前，所有的氘燈都會經(jīng)歷所謂的氣體耗盡。因此，在燈體運行中，填充氣體另外擴散到石英玻璃燈泡中，優(yōu)選分布在中間晶格位置上，并且由此間質(zhì)地在該結構中化合。由于氘具有較小的原子半徑，因此氘的擴散率明顯高于明顯較大的惰性氣體、例如氖或氙。通過采用強UV輻射對石英玻璃進行表面激活而使擴散過程加速，強UV輻射通過氘等離子產(chǎn)生。因此，在輻射發(fā)出區(qū)域上于石英玻璃表面上的擴散特別顯著。在此所述的擴散過程導致燈體的充氣壓力在運行過程中持續(xù)降低。對于燈體運行特別重要的電弧放電僅維持到一定的最小壓力。如果壓力由于氣體耗盡而過低，那么燈體迅速失去強度而且失效。因此氣體的耗盡確定了燈體的使用壽命。在目前所使用的氘燈中，石英玻璃燈泡的內(nèi)側或者沒有保護，或者涂覆有氧化硼涂層。氧化硼擴散到石英玻璃表面中，并相關地產(chǎn)生與石英玻璃的靠近表面的層的化學反應。氧化硼涂層會造成石英玻璃表面的化學抵抗。由此較好地防止了石英玻璃表面與陰極的粘合材料的化學反應，該粘合材料在燈體運行中會沉淀到燈泡內(nèi)表面上。陰極的粘合材料含有Ba、Sr和/或Ca。這些元素根據(jù)氘燈的實際情況與石英玻璃表面產(chǎn)生反應，并且由于反應產(chǎn)物對光的吸收而導致持續(xù)的強度損耗。強度損耗可以追溯到化學反應。燈體的氣體損耗幾乎不受氧化硼涂層的影響。(DE3713704A1，EP0287706B1)水銀低壓燈或汞合金燈公知具有鋁磷氧化物涂層，該涂層防止輻射體的石英玻璃表面受到水銀侵襲。水銀與石英玻璃反應生成氧化汞，氧化汞具有強烈的吸收性能并且使輻射體的強度降低(DE102004038556A1)。由 EP0290669BU EP0407548B1、EP1043755B1、 EP1282153A1公開了薄涂層。鹵化氙受激準分子燈公知具有氧化鋁涂層，該涂層防止輻射體的石英玻璃表面受到鹵化物侵襲。用于UV發(fā)射的鹵化物與石英玻璃表面發(fā)生強烈反應，因此在幾分鐘之后鹵化物就會化學結合到石英玻璃中。在此也利用了氧化鋁的化學抵抗性能(DE10137015A1，與 CH672380A5 類似)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于，使氣體耗盡減輕，并且改善氘燈的使用壽命。上述目的通過權利要求1的技術特征來實現(xiàn)。具有優(yōu)勢的設計方案在從屬權利要求中給出。通過燈泡在其面向氣體空間的表面上至少在輻射發(fā)出面上具有氣體擴散阻礙層，使氣體擴散減少，并因此使氣體耗盡相對于現(xiàn)有技術明顯減輕。優(yōu)選氣體擴散阻礙層由氧化鋁構成，優(yōu)選由非結晶的氧化鋁構成，這是因為結晶的氧化鋁比石英玻璃的結構明顯更緊密。適地，氣體擴散阻礙層的厚度為IOnm至ΙΟμπι，優(yōu)選為20nm至200nm。涂層厚度或者可以通過一次涂層，或者可以通過多次涂層過程來實現(xiàn)。優(yōu)選氣體擴散阻礙層對于ieOnm 至IlOOnm的波長范圍是透光的。氣體擴散阻礙層可以設置在燈泡的面向氣體空間的整個表面上。氘燈的燈泡優(yōu)選由石英玻璃或硅酸硼玻璃制成，在此特別清楚顯示出氣體擴散阻礙層的優(yōu)勢。氧化鋁可以通過PVD、CVD或溶膠凝膠法進行涂覆。在溶膠凝膠法中，可以對溶膠凝膠進行噴涂或浸泡而實現(xiàn)涂覆，或者通過對核體的牽拉來實現(xiàn)涂覆，該核體用作為圓形刮刀。優(yōu)選采用溶膠凝膠法進行涂層，從而能夠實現(xiàn)均勻的涂層質(zhì)量。然后使涂層在 300C 200°C之間的溫度、1至M小時的條件下進行干燥處理。接下來，使氣體擴散阻礙層在 400°C至1400°C之間、優(yōu)選在600°C至1200°C之間的溫度，在1和M小時之間進行焙烤處理，從而實現(xiàn)良好的阻礙作用。


接下來，結合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明。附圖中圖1為具有本發(fā)明涂層的氘燈的示意圖；圖2為涂層的燈體燈泡的截面圖；圖3為充氣壓力的時間曲線圖；以及圖4為時間強度曲線圖。
具體實施例方式圖1所示的氘燈設置在由石英玻璃制成的底座1上，該底座具有陰極引線2、地線引線3和陽極引線4。在引線2、3、4中設有鉬箔5，鉬箔用于實現(xiàn)氣密密封。氘燈的殼體結構11額外地受到前置的固定銷6和后置的固定銷7的支撐，從而提高機械穩(wěn)定性。殼體結構11包括陰極14、陽極12和光圈15，這些組成部分在殼體結構11中彼此間隔設置。陰極 14通過陰極絕緣件8與殼體結構11絕緣。殼體結構11包含氣體空間9。氣體優(yōu)選指的是氫和氘。殼體結構11和氣體空間9通過由石英玻璃制成的燈泡10以及底座1而氣密密封。由于具有較小的原子半徑，所以氘能夠擴散進入到石英玻璃結構中。在此，氘首選擴散到中間晶格位置上，并且間質(zhì)地在該結構中化合。還可能在形成SiD的條件下實現(xiàn)化學結合，具有一定量但可以忽略不計。如果采用明顯較大的惰性氣體(例如氖、氙)，擴散率則明顯降低。通過采用強UV輻射對石英玻璃進行表面激活而使擴散過程加速，強UV輻射通過氘等離子產(chǎn)生。因此，在輻射發(fā)出區(qū)域上于石英玻璃表面上的擴散特別顯著。在此所述的擴散過程導致燈體的充氣壓力在運行過程中持續(xù)降低。對于燈體運行特別重要的電弧放電僅維持到一定的最小壓力。如果壓力由于氣體耗盡而過低，那么不再有電弧放電， 而且燈體失效。因此氣體的耗盡確定了燈體的使用壽命。因此，在燈泡10的內(nèi)側設有氣體擴散阻礙層13，其由非結晶的氧化鋁構成。然而同樣可以考慮采用結晶的氧化鋁。氣體擴散阻礙層13在圖2中示出，并且涂覆在燈泡10的整個內(nèi)表面上。氣體擴散阻礙層13通過雙重涂層采用溶膠凝膠法進行涂覆。每次單獨涂層之后， 經(jīng)12小時在100°C條件下進行烘干，以及經(jīng)12小時在900°C件下進行焙烤。所形成的氣體擴散阻礙層13的厚度總共為lOOnm。該氣體擴散阻礙層在160nm和IlOOnm之間的范圍內(nèi)是透光的。非結晶的氧化鋁比石英玻璃的結構明顯緊湊，并因此使氘的擴散顯著減弱。圖3 中示出了氣體耗盡的減少過程。曲線A示出了在沒有氣體擴散阻礙層的條件下燈體的情況，曲線B示出了在具有本發(fā)明氣體擴散阻礙層的條件下燈體的情況。減少的氣體損耗實現(xiàn)了氘燈的直至到達臨界充氣壓力的顯著延長的運行壽命。通過減少的氣體損耗，使氘燈的強度曲線得到改善，這是因為氘燈的UV(紫外)強度取決于充氣玻璃的顆粒密度以及由此還取決于充氣壓力。顆粒密度與電離的氘分子的數(shù)量相關，電離的氘分子又直接決定所產(chǎn)生的光子數(shù)量，以及由此還決定UV強度。在此提供了優(yōu)化的充氣壓力，在該充氣壓力作用下，在UV強度上放出最大值。如果低于該優(yōu)化的充氣壓力，那么UV強度就持續(xù)降低，直至使電弧放電消失。氘燈的優(yōu)化充氣壓力根據(jù)幾何形狀大約為5mbar。應該不會再低于約Imbar的臨界壓力。圖4示出了在沒有氣體擴散阻礙層的條件下(曲線A)和具有本發(fā)明氣體擴散阻礙層的條件下(曲線B)氘燈的強度曲線圖。
權利要求
1.一種氘燈，其具有燈體底座，所述燈體底座具有電極引線，所述氘燈還具有由玻璃制成的燈泡以及殼體結構，所述殼體結構包括陽極、陰極和光圈，其中，至少一部分燈泡形成輻射發(fā)出面，并且其中，所述燈體底座和燈泡圍繞成一個氣體空間，其特征在于，所述燈泡在其面向所述氣體空間的表面上至少在所述輻射發(fā)出面上具有氣體擴散阻礙層。
2.根據(jù)權利要求1所述的氘燈，其特征在于，所述氣體擴散阻礙層由氧化鋁形成，優(yōu)選由非結晶的氧化鋁形成。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的氘燈，其特征在于，所述氣體擴散阻礙層的厚度為IOnm 至10 μ m，優(yōu)選為20nm至200nm。
4.根據(jù)權利要求1至3中至少一項所述的氘燈，其特征在于，所述氣體擴散阻礙層設置在所述燈泡的面向所述氣體空間的整個表面上。
5.根據(jù)權利要求1至4中至少一項所述的氘燈，其特征在于，所述氣體擴散阻礙層對于波長范圍在160nm至IlOOnm內(nèi)的輻射是透射的。
6.根據(jù)權利要求1至5中至少一項所述的氘燈，其特征在于，所述燈泡由石英玻璃或硅酸硼玻璃制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氘燈，其具有燈體底座(1)，該燈體底座具有電極引線(2、3、4)，氘燈還具有由玻璃制成的燈泡(10)以及殼體結構(11)，殼體結構包括陽極(12)、陰極(14)和光圈(15)，其中，至少一部分燈泡形成輻射發(fā)出面，并且其中，燈體底座和燈泡圍繞成一個氣體空間(9)，以及本發(fā)明氘燈的特征在于，燈泡在其面向氣體空間的表面上至少在輻射發(fā)出面上具有氣體擴散阻礙層(13)。
文檔編號H01J61/68GK102365706SQ201080013911
公開日2012年2月29日 申請日期2010年2月25日 優(yōu)先權日2009年3月26日
發(fā)明者托爾斯滕·耶內(nèi)克 申請人:賀利氏諾萊特有限公司