短弧型放电灯以及短弧型放电灯用的阴极的制造方法
【技术领域】
[0001] 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】
[0002] 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。
[0003] 另外，封入了氙的短弧型放电灯被用作于投影仪等的光源。
[0004] 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。
[0005] 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，S卩，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。
[0006] 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°C中，也可避免产生阴极的前端部脱落这样的问 题。
[0007] 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。
[0008] 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。
[0009] 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。
[0010] 出于这种情况，最近，提出有包含氧化镧（La203)、氧化铪（Hf02)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。）。
[0011] 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。
[0012] 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。
[0013] 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lkW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。
[0014]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。
[0015] 现有技术文献
[0016] 专利文献
[0017] 专利文献1:日本特开平11一96965号公报
[0018] 专利文献2:日本特开2012-190627号公报
[0019] 专利文献3:日本特开2005-519435号公报
【发明内容】
[0020] 发明所要解决的课题
[0021] 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。
[0022] 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。
[0023] 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。
[0024] 用于解决课题的手段
[0025] 本发明的短弧型放电灯在发光管的内部使阳极与在前端侧部分含有发射极物质 的阴极相互对置地配置而成，该短弧型放电灯的特征在于，
[0026] 所述阴极使多个阴极形成件接合而形成，通过向各个该阴极形成件通电使夹设于 各个该阴极形成件之间的接合件熔融，从而使含有所述发射极物质的一个阴极形成件和接 合于该阴极形成件的其他阴极形成件接合。
[0027] 在本发明的短弧型放电灯中，优选的是采用如下构成，在所述阴极的内部具有由 所述一个阴极形成件与所述其他阴极形成件包围的密闭空间，在该密闭空间内配置有含有 不含钍的发射极物质的发射极件。
[0028] 在本发明的短弧型放电灯中，也可以是如下构成，所述阴极具备主体部，所述主体 部具有主干部和与该主干部的前端面连续的前端部，
[0029] 所述一个阴极形成件是构成所述前端部的前端部形成件，所述其他阴极形成件是 构成所述主干部的主干部形成件，
[0030] 该主干部件具有凹部，所述凹部沿轴向延伸，并在阴极前端侧具有开口，
[0031] 该主干部形成件的环状的前端面与所述前端部形成件的后端面经由所述接合件 而接合。
[0032] 在本发明的短弧型放电灯中，也可以是如下构成，所述阴极具有主体部与保持该 主体部的电极轴部，
[0033] 所述一个阴极形成件是构成主体部的主体部形成件，所述其他阴极形成件是构成 电极轴部的芯棒部件，
[0034] 该主体部形成件具有第1凹部和第2凹部，所述第1凹部沿轴向延伸，并在阴极后 端侧具有开口，所述第2凹部与该第1凹部连续地沿轴向延伸，并具有比所述第1凹部的内 径小的内径，
[0035] 所述主体部形成件中的所述第1凹部的环状的底面和所述芯棒部件的前端面经 由所述接合件而接合。
[0036] 在本发明的短弧型放电灯中，也可以是如下构成，所述接合件由与所述一个阴极 形成件或者所述其他阴极形成件相同的材料构成，并一体地设于所述一个阴极形成件以及 所述其他阴极形成件的至少一方。
[0037]在本发明的短弧型放电灯中，也可以是如下构成，所述接合件从钽（Ta)、铌（Nb)、 钼（Mo)、铪（Hf)、铼（Re)以及该钽（Ta)、铌（Nb)、钼（Mo)、铪（Hf)、铼（Re)的合金中选择。
[0038] 本发明的阴极的制造方法用于制造在前端侧部分含有发射极物质的短弧型放电 灯用的阴极，所述阴极的制造方法的特征在于，所述阴极的制造方法具有如下工序：
[0039] 通过将含有发射极物质的一个阴极形成件和接合于该一个阴极形成件的其他阴 极形成件以在各个该阴极形成件中的被接合面之间夹设有接合件的状态进行配置，并向各 个该阴极形成件通电，从而使该接合件熔融，将该一个阴极形成件与其他阴极形成件接合。
[0040] 本发明的阴极的制造方法的特征在于，所述阴极具备主体部，所述主体部具有主 干部和与该主干部的前端面连续的前端部，
[0041] 所述一个阴极形成件是构成前端部的前端部形成件，所述其他阴极形成件是构成 主干部的主干部形成件，
[0042] 所述阴极的制造方法具有：
[0043] 突起部形成工序，在该主干部形成件以及该前端部形成件的至少一方的被接合面 上形成构成所述接合部的突起部；以及
[0044] 接合工序，在使所述突起部的前端与所述主干部形成件或者所述前端部形成件的 被接合面对置而抵接的状态下，分别向该主干部形成件以及该前端部形成件通电，从而使 所述突起部熔融，将该主干部形成件以及该前端部形成件熔接而接合。
[0045] 在本发明的阴极的制造方法中，优选的是，所述阴极的制造方法具有切削工序：通 过以基于所述突起部的熔接部分的至少一部分残存的方式对由所述接合工序而形成的接 合体进行切削，从而形成圆锥台形状的前端部。
[0046] 在本发明的阴极的制造方法中，优选的是，所述突起部形成为环状。
[0047] 特别是，优选的是，在所述主干部形成件以及所述前端部形成件的至少一方形成 有发射极件用凹部，该发射极件用凹部以含有发射极物质的发射极件暴露于被接合面的状 态收容所述发射极件，在该情况下，所述突起部形成于包围发射极件用凹部的开口的位置。
[0048] 在本发明的阴极的制造方法中，优选的是，所述主干部形成件由钨构成，
[0049] 所述前端部形成件由掺杂有发射极物质的钨构成。
[0050] 发明效果
[0051] 根据本发明的短弧型放电灯，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。
[0052] 另外，通过采用在由被接合面彼此经由接合件气密地接合的两个阴极形成件包围 的密闭空间内配置有发射极件的构成，从而即使在放电灯的点亮时，发射极物质也不从接 合面向外部喷出，可实现长时间稳定的点亮状态。
[0053] 特别是，在构成含有由在放电灯的点亮时相较于由钍化合物构成的发射极物质更 容易蒸发的稀有金属化合物所构成的发射极物质的阴极的情况下，极其有用。
[0054] 根据本发明的阴极的制造方法，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阴极，在获得的阴极中，即使在点亮中的高温下也可维持机械强度。
【附图说明】
[0055] 图1是剖切发光管的一部分来表示本发明的短弧型放电灯的一个例子中的构成 的说明图。
[0056] 图2是概略地表示本发明的短弧型放电灯中的阴极的一构成例的说明用剖视图。
[0057] 图3是表示在图2所示的阴极的制造方法的一个例子中使用的阴极形成件的构成 的说明用剖视图。
[0058]图4是表示发射极件以及构成接合件的金属片配置于作为构成主干部的阴极形 成件的主干部形成件的状态的说明用剖视图。
[0059] 图5是表示主干部形成件与作为构成前端部的阴极形成件的前端部形成件的接 合工序的说明用剖视图。
[0060] 图6是表示对经由接合工序获得的接合体进行的切削工序的说明用剖视图。
[0061] 图7是表示阴极形成件的构成的说明用剖视图，该阴极形成件构成在阴极的制造 方法的其他例子中使用的主体部。
[0062]图8是表示在作为构成前端部的阴极形成件的前端部形成件上形成有突起部的 状态的说明用剖视图。
[0063] 图9是表示作为构成主干部的阴极形成件的主干部形成件与前端部形成件的接 合工序的说明用剖视图。
[0064] 图10是表示对经由接合工序获得的接合体进行的切削工序的说明用剖视图。
[0065] 图11是概略地表示由图7所示的阴极形成件构成的阴极的主体部的构成例的说 明用剖视图。
[0066]图12是概略地表示阴极的其他构成例中的主体部的构成的说明用剖视图。
[0067] 图13是概略地表示本发明的短弧型放电灯中的阴极的另一构成例的说明用剖视 图。
[0068] 图14是表示在图13所示的阴极的制造方法的一个例子中使用的阴极形成件的构 成的说明用剖视图。
[0069] 图15是省略一部分来表不