[發明專利]放電燈用電極的制造方法以及具有利用該制造方法制造出的放電燈用電極的放電燈

有效

• 申請號: 201380048037.5
• 申請日: 2013-09-09
• 公開（公告）號: CN104641445B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 早川壯則;館林和人;芹澤和泉;小平宏;石鍋榮彥;本多友彥;古畑肇;小松豐;瀧澤秀一
• 申請（專利權）人: 株式會社ORC制作所;長野縣
• 主分類號: H01J9/02
• 分類號: H01J9/02;H01J61/06;H01J61/073
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司11127
• 代理人: 李輝,黃綸偉

技術領域

本發明涉及在曝光裝置等中使用的放電燈，尤其是，涉及將多個部件接合而成的放電燈用電極的制造方法。

背景技術

在放電燈中，隨著高輸出化，使金屬種類、晶體特性等不同的部件接合來形成電極。例如，將含有釷等發射體的金屬部件作為電極前端部、將純鎢等高熔點金屬部件作為主體部，使兩個金屬部件彼此接合。

作為接合方法，已知有作為固相接合之一的擴散接合。在擴散接合中，可以在接合面附近，以使晶體結構朝軸向傾斜或者不使金屬晶粒沿著軸向變形的方式進行接合，從而能夠抑制接合導致的電極性能的下降(參照專利文獻1、2)。在此，按照規定的壓力、加壓時間、接合溫度，進行放電等離子燒結接合(SPS接合)作為擴散接合。

在利用這樣的擴散接合的電極成型中，利用切削加工來確定電極形狀。例如，準備構成電極前端部的圓柱狀釷鎢(thoriated tungsten)部件和構成主體部的圓柱狀鎢部件。進而，使直徑彼此相等的接觸面彼此抵接，從部件兩側施加壓力并進行通電加熱。在擴散接合之后，將一體化的部件的前端部側切削加工為圓錐狀，從而得到電極形狀(參照專利文獻3)。

在使不同的金屬材料進行固相接合來成型出電極的情況下，由于熱膨脹率不同，因而在點亮時，有可能對接合面施加較大的力而使電極破損。為了防止該情況，已知有如下電極：在前端部以及主體部的接合面上設置環狀的突起部分，使它們彼此嚙合而進行擴散接合(參照專利文獻4)。

另一方面，還已知有如下方法：通過調整電極側面的面積比率，使燈的壽命延長(參照專利文獻5)。在此，在將釷鎢作為電極前端部分而與純鎢的主體部進行擴散接合的放電燈中，設為使釷鎢部的側面積與電極面積之比處于規定范圍內的結構，使電弧放電穩定化。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2011-249027號公報

專利文獻2：日本特開2011-71091號公報

專利文獻3：日本特開2012-15007號公報

專利文獻4：日本特開2011-216442號公報

專利文獻5：日本特開2011-154927號公報

發明內容

發明要解決的課題

在將電極主體部分設為包含釷鎢等發射體的金屬來構成電極的情況下，經由接合面來提供發射體。而且，接合面的尺寸、接合面的平滑度、固相接合時的接合條件、接合面形狀這些與接合面相關的結構會影響到該電極的強度、傳導性、熱傳導性這些電極性能。

例如，接合面的直徑大小自身會給電極性能帶來影響。以往，在固相接合時，沒有考慮接合面的直徑大小帶來的影響，因此，電極性能會根據情況而降低。

此外，關于接合溫度、接合時間、加壓力，根據接合面的直徑大小的不同，所要求的條件也不同。針對接合溫度、接合時間、壓力以及接合面的直徑，如果沒有考慮它們之間的相關性而直接設定，則不能得到期望的電極性能。

因此，在使多個部件進行固相接合來形成電極的情況下，需要將接合溫度、接合時間、壓力以及接合面的直徑相互關聯起來進行設定，從而設定為實現優異的電極性能的值。

另一方面，與鎢部件的截面相比，釷鎢部件的截面的平滑度較低。直徑越大，該平滑度之差越顯著。因此在接合面中，接合強度不均勻，不能得到穩定的接合強度。

此外，在利用通電加熱來進行擴散接合的情況下，根據接合條件等，會產生電流容易流向表面側的情況，從而接合面的周緣附近的接合強度大于中心部。因此，在進行擴散接合之后利用切削加工形成前端部分時，接合強度較大的表面附近部分被切削得較多，使得接合強度下降。

因此，需要使構成含有釷鎢等發射體的前端部的部件和構成主體部的部件在接合強度穩定的狀態下進行固相接合。

此外，關于發射體的移動，接合面的結構也會帶來影響。燈點亮時發射體朝向電極前端部的前端面側的移動基于從電極內部向表面擴散的晶界擴散、和沿著電極表面擴散的濃度擴散。晶界擴散在其移動方向上不具有指向性，因此，移動到了電極表面的發射體的分布變得不均勻。此外，在朝向沿著前端部的周向的表面移動后因表面濃度擴散而朝向電極前端部的前端面側移動時，發射體的提供耗費時間。

擴散速度根據電極溫度而不同，因此，朝電極前端部的前端面側移動的發射體的提供量也不穩定，使得在電極前端部附近，發射體濃度產生偏差。其結果是，電弧放電的輝點容易移動到發射體的濃度高的部位，照明發生閃爍而變得不穩定。