專利名稱：一種連續(xù)氪燈用金屬陰極的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于光源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種連續(xù)氪燈用金屬陰極，尤其是指一 種采用三段式結(jié)構(gòu)的鎢合金放電陰極，該金屬陰極配置于用以固體激光器泵浦光源的連續(xù) 氪燈光源中。
背景技術(shù)：
隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，激光技術(shù)被快速廣泛應(yīng)用到日常的生產(chǎn)生活中。在汽 車、醫(yī)療、美容等領(lǐng)域諸如打標(biāo)、雕刻、切割、打孔、焊接、除毛、潤膚等多種用途。決定一臺激 光器效率高低很重要的核心就是泵浦光源，而泵浦光源主要通過泵浦效率、穩(wěn)定性和壽命 三項指標(biāo)來評估。YAG激光器是目前國內(nèi)主要固體激光器，其激活物質(zhì)是Nd. YAG(釔鋁石榴石晶 體)，可激發(fā)脈沖激光或連續(xù)式激光。Nd. YAG激活物質(zhì)晶體使用的泵浦光源通常為氪燈或 氙燈，由于泵浦燈發(fā)射光譜為寬帶連續(xù)譜，而Nd. YAG的吸收波段僅在長波近紅外附近，僅 有部分光譜峰被Nd離子吸收，所以大部分能量通常以熱能損失，泵浦燈轉(zhuǎn)化效率普遍不
尚ο由于轉(zhuǎn)化效率難以提高，泵浦燈就需要很大的輻射功率以滿足激光器正常工作， 由于氪燈光譜與YAG激光器晶體吸收帶最為匹配，相對光能利用率較高，所以目前國內(nèi)主 要的YAG固體激光器都還是采用高壓氪燈作為激光器的泵浦光源。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型目的在于提供一種大功率連續(xù)氪燈用的金屬陰極。本實用新型提供的金屬陰極，由放電尖端、連接桿、和電極后端三部分依次首尾相 連組成。其中，放電尖端頭部設(shè)計為錐形尖端狀，在尖端部位易形成電流密度峰值，有利于 在電子發(fā)射并形成穩(wěn)定放電；電極后端設(shè)計為與放電管尺寸匹配的圓柱形，方便與放電管 的封接。本實用新型中，連接桿的直徑和長度的設(shè)計，關(guān)系到放電陰極的放電能力及導(dǎo)熱 能力，其作用主要是將低密度的大電流轉(zhuǎn)化為高密度的大電流傳輸給電極放電端。在電和 熱的傳輸過程中，都起到了緩沖的作用，用利于穩(wěn)定放電過程。設(shè)放電尖端長度為Li，放電 尖端最大直徑為D1，連接桿長度為L2，連接桿直徑為D2，電極總長度為L3，電極最大直徑為 D3，各個部分按照一定的尺寸比例調(diào)整，以達(dá)到最佳效果。具體說來，Dl可在2mm至5mm范 圍選擇，D2可在1 mm— 2mm范圍選擇，D3可在2mm— 5mm范圍選擇，，Ll可在5mm— 7mm范 圍選擇，L2可在5mm— 8mm范圍選擇，L3可在16mm—22mm范圍選擇。本實用新型的金屬陰極采用鎢合金材料作為金屬電極材料，具有高硬度、高熔點 的特點，耐高溫且不易腐蝕變性。同時材料具有低功函數(shù)特性，電子發(fā)射能力強，可承受高 電壓、大電流觸發(fā)，且觸發(fā)電位較普通電極低。尖端部位易形成電流密度峰值，有利于在電子發(fā)射并形成穩(wěn)定放電。電極后端設(shè)計有利于降低后端封接過渡材料鉬箔的溫度，延長燈的使用壽命，提高燈的可靠性。本實用新型的三段式設(shè)計對于控制電流傳輸，形成穩(wěn)定放電有非常重要的作用。 通過對電流密度的控制和改變，不但可以輕易形成尖端放電，而且更易于控制熱能分布，避 免電極后端封接處溫度過高而影響使用壽命。通過簡單的三段式陰極設(shè)計，科學(xué)合理地解 決了高負(fù)載、大功率連續(xù)氪燈的穩(wěn)定性和壽命問題，大大提高可靠性和性價比。本實用新型具有低功函數(shù)、高硬度、高熔點燈特點，易觸發(fā)、耐大電流、高負(fù)載的特 性大大提高了連續(xù)氪燈作為泵浦光源的泵浦效率、穩(wěn)定性和壽命。

圖1為本金屬陰極結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本金屬陰極實物圖。圖中標(biāo)號L1為放電尖端長度，Dl為放電尖端最大直徑，L2為連接桿長度，D2為 連接桿直徑，L3為電極總長度，D3為電極最大直徑。
具體實施方式
本實用新型的金屬陰極，可以配用在固體激光器泵浦光源氪燈燈管的放電陰極。本實用新型的連續(xù)氪燈用金屬陰極采用低功函數(shù)、高熔點、高硬度的鎢合金制造； 同時采用三段式陰極結(jié)構(gòu)設(shè)計，即由放電尖端、連接桿、和電極后端三部分依次首尾相連組 成。其中，放電尖端頭部設(shè)計為錐形尖端狀，在尖端部位易形成電流密度峰值，有利于在電 子發(fā)射并形成穩(wěn)定放電；電極后端設(shè)計為與放電管尺寸匹配的圓柱形，方便與放電管的封 接。其中電極尺寸優(yōu)選如下表所示2個例子(單位mm) 以上尺寸只作為2個例子，在實際應(yīng)用中，Dl可在2mm至5mm范圍選擇，L3可在 16mm至22mm范圍選擇，其余尺寸按Dl與L3尺寸同比優(yōu)化可得。本實用新型簡單而科學(xué)地解決了大功率、高負(fù)載連續(xù)氪燈的穩(wěn)定性和壽命問題， 提高了配用激光器光泵浦的泵浦效率。圖2給出了兩種放電陰極最優(yōu)細(xì)節(jié)尺寸，本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到， 該尺寸只是為了說明本實用新型的內(nèi)容，而并非是本實用新型的限定，只要在本實用新型 的實質(zhì)精神范圍內(nèi)，對上述陰極的尺寸變化、變型都落在本實用新型的權(quán)利要求書范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種連續(xù)氪燈用金屬陰極，其特征在于由放電尖端、連接桿、電極后端三部分依次首尾相連組成，其中放電尖端頭部設(shè)計為錐形尖端狀，電極后端設(shè)計為與放電管尺寸匹配的圓柱形。
2.如權(quán)利要求1所述的金屬陰極，其特征在于采用鎢合金材料。
3.如權(quán)利要求1所述的金屬陰極，其特征在于設(shè)放電尖端長度為Li，放電尖端最大直 徑為Dl，連接桿長度為L2，連接桿直徑為D2，電極總長度為L3，電極最大直徑為D3，則Dl在 2mm - 5mm范圍選擇，D2在1 mm — 2mm范圍選擇，D3在2mm — 5mm范圍選擇，，Ll在5mm— 7mm范圍選擇，L2在5mm — 8mm范圍選擇，L3在16mm — 22mm范圍選擇。
專利摘要本實用新型屬于光源技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種連續(xù)氪燈用金屬陰極。該陰極的主要特點在于采用鎢合金材料，由放電尖端、連接桿、電極后端三部分依次首尾相連組成，其中放電尖端頭部設(shè)計為錐形尖端狀，電極后端設(shè)計為與放電管匹配尺寸的圓柱形。本實用新型的陰極具有熔點高，耐高溫，電子發(fā)射性能好，耐大電流，易出發(fā)啟動等特點，配用該電極的氪燈具有輻射功率強、輻射光譜穩(wěn)定，光源壽命長等優(yōu)點。
文檔編號H01J61/073GK201681789SQ20102029753
公開日2010年12月22日 申請日期2010年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月19日
發(fā)明者居家奇, 王朝順, 陳大華, 馬瑛 申請人:上海大愚光源科技有限公司