[发明专利]短弧型放电灯以及短弧型放电灯用的阴极的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种短弧型放电灯以及短弧型放电灯用的阴极的制造方法。特别涉及一种具备在前端侧部分包含发射极物质的阴极的短弧型放电灯以及该阴极的制造方法。

背景技术

短弧型放电灯(以下，也简称作“放电灯”。)由于接近点光源，因此通过与光学系统组合，用作于聚光效率较高的曝光装置的光源。

另外，封入了氙的短弧型放电灯被用作于投影仪等的光源。

以往，在这种放电灯的阴极中，出于提高点亮启动性的目的，添加有被称作发射极物质的、用于使功函数降低的材料。作为阴极所包含的发射极物质，由于对启动性的贡献优秀而长期使用钍化合物(参照专利文献1。)。然而，钍为放射性较强的物质，由于近年来的放射性物质管制，输出输入的量受限。因此，难以在相对较大型的放电灯中使阴极整体含有钍。

因此，在专利文献2中公开了仅在阴极的前端侧部分包含钍的构造，即，在必要的位置局部含有钍的构造。该阴极通过以扩散接合将由构成前端部且包含钍的钨构成的阴极形成件、以及由构成主干部且不包含钍的纯钨构成的阴极形成件接合而构成。

在具备这种主体部的阴极中，可在接合部获得足够高的机械强度，即使在放电灯的点亮中的温度条件、例如2000～2400℃中，也可避免产生阴极的前端部脱落这样的问题。

然而，在上述那种阴极的制造方法中存在为了将阴极形成件接合，需要真空装置、加热·加压装置等特别的设备，而这些设备的成本较高的问题。

另外，在接合工序中存在真空处理、加热处理、冷却处理等的工序需要时间的问题。而且，存在因制造时间长导致制造成本也增加的问题。

另外，如上述那样，由于钍为放射性元素，因此需要充分顾虑钍化合物的管理、处理。

出于这种情况，最近，提出有包含氧化镧(La₂O₃)、氧化铪(HfO₂)等的非放射性的稀有金属化合物、钡化合物作为发射极物质而成的阴极(参照专利文献3。)。

然而，在使用含有稀有金属化合物、钡化合物作为发射极物质而成的阴极的情况下，存在以下这样的问题。

在放电灯的阴极，有助于电子放射特性的发射极物质仅存在于该阴极的前端侧部分。这里，存在于阴极的前端侧部分的发射极物质因在放电灯的点亮时阴极的前端侧部分被加热而蒸发，但通过发射极物质从阴极的后端朝向前端移动，从而向该阴极的前端侧部分补给发射极物质。

然而，与由钍化合物构成的发射极物质相比，由稀有金属化合物、钡化合物构成的发射极物质在放电灯的点亮时更容易蒸发。而且，若阴极的前端侧部分的发射极物质蒸发的速度比发射极从阴极的后端朝向前端移动的速度大，则阴极的前端侧部分的发射极物质提前用尽。因此，在作为阴极所包含的发射极物质使用除钍化合物以外的物质的放电灯时，存在点亮状态提前变得不稳定的问题。特别是，在1kW以上的高输入的放电灯中，稀有金属化合物、钡化合物的蒸发显著，明显产生点亮状态提前变得不稳定的现象。

因此，本发明人们制作了在阴极的内部配置有以高浓度含有由稀有金属化合物、钡化合物构成的发射极物质的发射极件的方式的阴极。为了将发射极件配置于阴极的内部，需要在主体部内形成凹部。因此，当对主体部进行切削等而形成凹部，并在该凹部中配置发射极件之后，将切削面接合。在这种接合处理中，难以将接合面彼此气密地接合，在接合面彼此之间形成微小的间隙。若使如此制作的放电灯点亮，则发射极物质因蒸气压较高而容易蒸发，因此产生液体、蒸气从接合面彼此的微小的间隙向外部喷出的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11－96965号公报

专利文献2：日本特开2012－190627号公报

专利文献3：日本特开2005－519435号公报

发明内容

发明所要解决的课题

本发明的目的在于提供一种能够将在必要的部位局部含有发射极物质的阴极构成为，即使在灯点亮中的高温下也可维持足够高的机械强度，从而能够稳定地获得所期望的点亮启动性的短弧型放电灯。

本发明的其他目的在于提供一种即使阴极所含有的发射极物质为钍化合物以外的物质，发射极物质也不向外部喷出，可实现长时间稳定的点亮状态的短弧型放电灯。

本发明的另一目的在于提供一种能够通过简便的方法以短时间制造在必要的部位局部含有发射极物质的、即使在灯点亮中的高温下下也可维持足够高的机械强度的阴极的阴极的制造方法。

用于解决课题的手段