專利名稱：短弧型放電燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及短弧型放電燈，尤其涉及，在陰極設(shè)置含有氧化釷的發(fā)射極部的短弧型放電燈。
背景技術(shù)：
先前，封入有水銀的短弧型放電燈，在發(fā)光管內(nèi)相對配置的一對電極的前端間距離較短、接近點光源，因此通過與光學系統(tǒng)組合就可用作聚光效率高的曝光裝置的光源。并且，封入氙有的短弧型放電燈可在投影機等中用作可見光光源，近年來在作為數(shù)字電影用光源而被重用。而且，在所述的短弧型放電燈中，在陰極設(shè)置有發(fā)射極材料以提高電子放射特性為人所知。但是在最近，從節(jié)約稀有資源的觀點出發(fā)，作為發(fā)射極材料的釷的使用受到限制， 逐漸要求避免其的大量使用。再加上該釷是放射性物質(zhì)，有時候也會因法律而限制其使用。鑒于這種情況，正在開發(fā)各種僅在陰極的前端部含有發(fā)射極材料的構(gòu)造的放電燈。專利文獻(日本特表2010-33825號公報)中公開了所述的現(xiàn)有的短弧型放電燈的陰極構(gòu)造。圖4中圖示了該現(xiàn)有技術(shù)，圖4㈧是短弧型放電燈的整體圖，圖4(B)表示其陰極構(gòu)造。如圖4㈧所示，在短弧型放電燈1的發(fā)光管10內(nèi)，由鎢構(gòu)成的陽極11與陰極12 相對配置。該發(fā)光管10內(nèi)封入有水銀或氙等發(fā)光物質(zhì)。此外，在該圖中，短弧型放電燈1 表示為被垂直點燈的方式，但隨著其用途不同，也會有被水平點燈的方式。并且，該燈中的陰極構(gòu)造示于圖4⑶，陰極12由陰極主體部12b和發(fā)射極部1 構(gòu)成，其中該陰極主體部12b由高純度的鎢構(gòu)成，發(fā)射極部1 和與其一體形成的發(fā)射極部 1 構(gòu)成。該發(fā)射極部1 在鎢中含有例如氧化釷等的發(fā)射極物質(zhì)。在這種燈中使用釷作為發(fā)射極物質(zhì)，在陰極的前端部分的敷釷鎢中所含有的氧化釷，在陰極表面因燈點燈過程中變成高溫而被還原，變成釷原子而在陰極的外表面擴散，向溫度高的前端側(cè)移動。由此，就可縮小功函數(shù)而使電子放射特性變得良好。然而，在上述現(xiàn)有技術(shù)中，實際在燈點燈時對改善電子放射特性有貢獻的發(fā)射極物質(zhì)，僅限于從陰極前端的外表面起的極淺區(qū)域中含有的發(fā)射極物質(zhì)。原本發(fā)射極物質(zhì)就會在陰極前端的外表面因熟而蒸發(fā)消耗，但通過來自陰極內(nèi)部的濃度擴散，也期待該發(fā)射極物質(zhì)能被繼續(xù)供給。然而，相較于該溫度最高的外表面上的消耗量，從溫度較低的陰極內(nèi)部的濃度擴散所提供的供給并不夠充足，會發(fā)生其供給量趕不上上述消耗量的現(xiàn)象。其結(jié)果為，即使陰極內(nèi)部含有豐富的發(fā)射極物質(zhì)，在陰極表面仍會出現(xiàn)發(fā)射極物質(zhì)枯竭的現(xiàn)象。
如此，在上述現(xiàn)有技術(shù)中，即使在陰極前端含有發(fā)射極物質(zhì)，仍無法充分活用該發(fā)射極物質(zhì)，一旦陰極前端表面的發(fā)射極物質(zhì)枯竭，則電子放射特性會降低而導致發(fā)生閃爍的問題。專利文獻1日本特開2010-33825號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的問題點，提供一種短弧型放電燈，在發(fā)光管的內(nèi)部，陰極與陽極相對配置，上述陰極由以鎢為主成分的主體部、和接合在該主體部的前端的敷釷鎢構(gòu)成的發(fā)射極部構(gòu)成，通過實現(xiàn)陰極前端的內(nèi)部所含有的發(fā)射極物質(zhì)的有效利用，防止陰極表面的發(fā)射極物質(zhì)的枯竭，即使減少發(fā)射極材料的使用量仍可通過充分活用發(fā)射極物質(zhì)來補充，由此而提供一種可長時間維持電子放射功能，達成燈閃爍壽命長期化的構(gòu)造。為了解決上述課題，本發(fā)明的特征為，上述陰極主體部和發(fā)射極部構(gòu)成，上述主體部以鎢為主成分，上述發(fā)射極部與主體部接合，并由敷釷鎢構(gòu)成，主體部含氧濃度低于發(fā)射極部，在發(fā)射極部的前端面，形成有條紋狀的鎢碳化物。并且，其特征在于，在上述陰極的側(cè)面，形成有碳化物層。并且，其特征在于，上述陰極的主體部與發(fā)射極部被擴散接合。并且，其特征在于，上述陰極的主體部由純鎢構(gòu)成。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，由于在含有氧化釷的發(fā)射極部的前端面形成有鎢碳化物，因此碳(C) 會從該碳化物的相往陰極內(nèi)部、即發(fā)射極部的內(nèi)部擴散，促進發(fā)射極部中的氧化釷的還原反應，使得陰極內(nèi)部中所含的氧化釷被有效利用。并且，因氧化釷的還原反應而在發(fā)射極部中產(chǎn)生的氧，迅速向與該發(fā)射極部接合的氧濃度低的陰極主體部中擴散，因此與上述碳的擴散作用組合，更進一步促進發(fā)射極部中的上述氧化釷的還原反應。其結(jié)果為，可避免陰極發(fā)射極部表面的氧化釷發(fā)生枯竭的情況，即使限制發(fā)射極物質(zhì)的使用，仍可獲得能夠?qū)崿F(xiàn)閃爍壽命長的燈的效果。


圖1是本發(fā)明所述的放電燈的陰極構(gòu)造的整體圖。圖2是圖1的陰極的上部部分立體圖。圖3是本發(fā)明的陰極中的作用說明圖。圖4中的㈧是現(xiàn)有放電燈的整體圖，⑶是其陰極構(gòu)造。
具體實施例方式圖1表示本發(fā)明的短弧型放電燈中采用的陰極構(gòu)造，陰極2由以鎢為主成分的主體部3和與其前端接合的發(fā)射極部4構(gòu)成。上述主體部3與發(fā)射極部的接合方法可采用例如焊接、釬焊、磨擦壓接或擴散接
口寸ο然而，在這些接合方法中，采用擴散接合最為優(yōu)選。此處，所謂擴散接合是指，將金屬彼此的面重合，加溫加壓至該金屬的未達熔點的固相狀態(tài)且不發(fā)生塑性變形的程度，使接合部的原子發(fā)生擴散而進行固相接合。在該擴散接合中，加熱溫度為2000°C左右，不需要像熔融接合那樣加熱到鎢的熔點(約3400°C )，因此可維持主體部3或發(fā)射極部4的金屬組織，所以不會對陰極性能造成不良影響。甚至，由于陰極的金屬組織不會變化，因此還有主體部3與發(fā)射極部4接合后仍可進行切削加工的優(yōu)點。上述主體部3由例如純度99. 99重量％以上的純鎢構(gòu)成，另一方面，發(fā)射極部4由在主成分的鎢中含有作為發(fā)射極物質(zhì)的氧化釷(ThO2)、亦即所謂敷釷鎢(以下簡稱釷鎢) 構(gòu)成，氧化釷的含有量例如為2wt%。通常，構(gòu)成該發(fā)射極部4的釷鎢中含有的氧化釷，因燈點燈過程中成為高溫而被還原，變成釷原子而在陰極外表面擴散，向溫度高的前端側(cè)移動。由此，可縮小功函數(shù)而使電子放射特性變得良好。然后，上述主體部3形成有越靠近前端側(cè)直徑越小的錐狀的縮徑部3a，其前端接合有圓錐臺狀的發(fā)射極部4。由此，陰極2的前端整體而言成為由錐狀構(gòu)成的圓錐臺形狀。然而，上述主體部3的縮徑部3a的形狀不限于該錐狀，亦可為圓弧形狀，或是發(fā)射極部4也是前端為所謂的炮彈型的圓弧形狀。進而，雖然圖示了發(fā)射極部4在主體部3的縮徑部3a被接合，但隨著陰極整體的形狀不同，也可在主體部3的圓柱部分接合。然后，如圖2詳細圖示，上述陰極2的發(fā)射極部4的前端面中的表層上，在鎢(W) 的相中，形成有條紋狀的鎢碳化物5、5。并且，在上述陰極主體部3的縮徑部3a的側(cè)面形成有碳化物層6。使用圖3來說明其作用。在燈的點燈中，在構(gòu)成發(fā)射極部4的釷鎢中的氧化釷 (ThO2)的表面，與鎢(W)中固溶的碳原子(C)之間發(fā)生還原反應，生成釷(Th)的同時，產(chǎn)生一氧化碳(CO)。
權(quán)利要求
1.一種短弧型放電燈，在發(fā)光管的內(nèi)部，陰極與陽極相對配置，上述陰極由以鎢為主成分的主體部和接合在該主體部的前端的敷釷鎢構(gòu)成的發(fā)射極部構(gòu)成，其特征為，上述陰極的主體部的含氧濃度低于發(fā)射極部，并且在上述陰極的發(fā)射極部的前端面形成有條紋狀的鎢碳化物。
2.如權(quán)利要求1所述的短弧型放電燈，其特征在于，在上述陰極的側(cè)面形成有碳化物層。
3.如權(quán)利要求1所述的短弧型放電燈，其特征在于，上述陰極的主體部與發(fā)射極部被擴散接合。
4.如權(quán)利要求1所述的短弧型放電燈，其特征在于，上述主體部由純鎢構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種短弧型放電燈，在發(fā)光管的內(nèi)部，陰極與陽極相對配置，上述陰極由以鎢為主成分的主體部和接合在該主體部的前端的發(fā)射極部構(gòu)成，通過達成陰極前端的內(nèi)部含有的發(fā)射極物質(zhì)的有效利用，防止陰極表面的發(fā)射極物質(zhì)的枯竭，減少發(fā)射極材料的使用量。而且通過充分活用發(fā)射極物質(zhì)來補充，提供一種可長時間維持電子放射功能，達成燈閃爍壽命長期化的構(gòu)造。在上述陰極的發(fā)射極部的前端面形成有條紋狀的鎢碳化物。
文檔編號H01J61/073GK102446695SQ201110305660
公開日2012年5月9日 申請日期2011年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月1日
發(fā)明者有本智良, 池內(nèi)滿, 清水昭宏 申請人:優(yōu)志旺電機株式會社