專利名稱：氘燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)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(jié)構(gòu)，該殼體結(jié)構(gòu)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(shù)：
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(jié)構(gòu)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(dǎo)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(cè)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(guān)地產(chǎn)生與石英玻璃的靠近表面的層的化學(xué)反應(yīng)。氧化硼涂層會造成石英玻璃表面的化學(xué)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(xué)反應(yīng)，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(yīng)，并且由于反應(yīng)產(chǎn)物對光的吸收而導(dǎo)致持續(xù)的強度損耗。強度損耗可以追溯到化學(xué)反應(yīng)。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(yīng)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(yīng)，因此在幾分鐘之后鹵化物就會化學(xué)結(jié)合到石英玻璃中。在此也利用了氧化鋁的化學(xué)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(quán)利要求1的技術(shù)特征來實現(xiàn)。具有優(yōu)勢的設(shè)計方案在從屬權(quán)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(shù)明顯減輕。優(yōu)選氣體擴散阻礙層由氧化鋁構(gòu)成，優(yōu)選由非結(jié)晶的氧化鋁構(gòu)成，這是因為結(jié)晶的氧化鋁比石英玻璃的結(jié)構(gòu)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(shè)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?qū)崿F(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(jié)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(shè)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(shè)有鉬箔5，鉬箔用于實現(xiàn)氣密密封。氘燈的殼體結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)11包括陰極14、陽極12和光圈15，這些組成部分在殼體結(jié)構(gòu)11中彼此間隔設(shè)置。陰極 14通過陰極絕緣件8與殼體結(jié)構(gòu)11絕緣。殼體結(jié)構(gòu)11包含氣體空間9。氣體優(yōu)選指的是氫和氘。殼體結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)中化合。還可能在形成SiD的條件下實現(xiàn)化學(xué)結(jié)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(dǎo)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(cè)設(shè)有氣體擴散阻礙層13，其由非結(jié)晶的氧化鋁構(gòu)成。然而同樣可以考慮采用結(jié)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(jié)晶的氧化鋁比石英玻璃的結(jié)構(gòu)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(guān)，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(yīng)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(quán)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(jié)構(gòu)，所述殼體結(jié)構(gòu)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(quán)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(jié)晶的氧化鋁形成。
3.根據(jù)權(quán)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(quán)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(shè)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(quán)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(quán)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(jié)構(gòu)(11)，殼體結(jié)構(gòu)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(quán)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