高温金属封接大功率脉冲氙灯及其制备方法技术

一种高温金属封接大功率脉冲氙灯及其制备方法，该大功率脉冲氙灯是由灯管和灯管两端完全相同的灯头构成。该氙灯采用高温金属封接制备。本发明专利技术大功率脉冲氙灯具有高可靠性、高强度、过电流密度大的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及脉冲氙灯，特别是一种。
技术介绍
脉冲氙灯的封接技术有多种，但大功率脉冲氙灯的制备封接技术主要分为两类： 过渡玻璃封接技术和金属封接技术。 过渡玻璃封接技术主要分为直表式和潜藏式。过渡玻璃的直表式封接方法具有结 构简单、承受电流密度好等优点，但存在抗张强度差、易炸灯等缺点。潜藏式过渡玻璃封接 方法（上海光学精密机械研究所专利：）有许多优点：气密性好、过电流密度大、稳定性好、 强度较高，使用此方法研制的大功率脉冲氙灯大量运用在神光系列大功率激光装置上，但 此方法存在制备过程过于依赖于制造人员的技术水平，产品一致性和可靠性难以保证等缺 点，不适应产品的标准化和批量化生产。 金属封接技术主要也分为两种：低温封接技术和高温封接技术。脉冲氙灯的低温 封接技术多采用铅、铟等低温焊料将金属与石英玻璃进行封接，但由于低温焊料熔点低、与 玻璃之间主要为物理结合等原因，易慢漏气，造成氙灯的总体性能差，寿命短。目前在激光 装置上已经不大使用了。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种。本专利技术 摈弃了过渡玻璃封接技术而采用高温封接技术将金属与石英玻璃进行封接制备出大功率 脉冲氙灯，本专利技术高温金属封接大功率脉冲氙灯具有电极强度高、气密性好、可靠性高，承 受电流密度大等优点，由于封接工艺参数采用设备控制，对于标准化批量生产大功率脉冲 氙灯产品提供了保证。 本专利技术的技术解决方案如下： -种高温金属封接大功率脉冲氙灯，包括灯管和灯管两端对称分布的结构完全相 同的灯头，其特点在于所述的灯头包括带引出线的金属封接过渡环、电极、保护套、陶瓷环 和金属套筒，所述的金属封接过渡环包括电极引线帽、过渡环、金属薄壁套筒和石英接管， 在所述的石英接管一端外套设所述的金属薄壁套筒，电极引线帽与过渡环之间采用激光焊 接，过渡环、金属薄壁套筒和石英接管采用钎焊封接，焊料为Ag基焊料，所述的电极引线帽 经导线连接件与所述的引出线相连接，所述的石英接管的另一端与所述的灯管一端的尾管 相接，所述的电极穿过所述的石英接管与所述的电极引线帽相连接，在所述的金属封接过 渡环外依次是所述的保护套、陶瓷环和金属套筒，在所述的金属封接过渡环、保护套、陶瓷 套和金属套筒之间有硅胶层，所述的引出线、金属封接过渡环、电极、保护套、陶瓷环和金属 套筒与所述的灯管的中心轴同轴， 所述的电极的材料是钨、或其他掺杂稀土材料的钨合金。 上述高温金属封接大功率脉冲氙灯的制备方法，其特点在于该方法包括下列步 骤： ①根据需要制备的大功率脉冲氙灯的灯管两端的尾管的尺寸选取一段相匹配的 石英管，先对外管壁进行研磨抛光，加工到与所述的尾管相同的尺寸； ②将所述的石英管在浓度为5%的HF溶液中进行清洗，去除杂质，然后进行退火， 消除应力； ③在退火后的石英接管一端的外表面进行金属Ti离子注入，使管壁外表面形成 一个Ti离子注入层，注入过程中注意将不需要注入的部位进行遮挡； ④在形成Ti离子注入层的部位镀制金属膜层，膜层根据需要选择，但一般最外层 选择Ni层； ⑤将镀制了金属层的石英接管的金属层部位与金属薄壁套筒进行配合套封，填装 Ag基焊料，同时将所述的金属簿壁套筒与所述的过渡环进行配合对封，配合面放置Ag基焊 料，将配合好的石英接管、金属簿壁套筒和过渡环放入真空钎焊炉中进行钎焊，钎焊过程使 用工装夹具保证它们之间的同心度，钎焊完成构成金属封接过渡头，炉温冷却后，将所述的 金属封接过渡头从炉中取出，检验金属封接过渡头的气密性和强度，满足要求后，备用； ⑥将钨电极进行抛光打磨，清洗干净，烘干备用； ⑦将抛光好的钨电极的电极杆与电极引线帽进行套封装配，同时填充镍基焊料， 将装配好的钨电极及电极引线帽放置入钎焊炉进行钎焊，焊接完成后，取出备用； ⑧先将所述的金属封接过渡头的石英接管的自由端与所述的灯管的尾管）进行 熔封，再将另一个金属封接过渡头的石英接管的自由端与所述的灯管的另一端进行熔封， 熔封过程中在灯管的一端接入排气口； ⑨将焊接有钨电极的电极引线帽与金属封接过渡头上的过渡环采用激光焊接密 封； ⑩将两端焊好金属封接过渡头的灯接入排气台上，进行烘烤排气处理，然后按要 求的气压充入氙气，完成充气后，揪掉排气口；采用套筒锡焊方式通过导线连接套将引出线 与所述的电极引线帽相连，在所述的尾管和金属封接过渡头外，依次套上所述的保护套、陶 瓷环和金属套筒，在所述的金属封接过渡环、保护套、陶瓷套和金属套筒之间有硅胶层，完 成大功率脉冲氙灯的制作。 所述的石英接管表面的膜层采用金属离子注入、然后镀制金属膜的工艺，离子注 入金属选择Ti或其它活性高的金属，金属膜为1层或多层，最外层金属选择Ni金属，金属 膜的镀制方法是蒸镀、离子镀或磁控溅射镀。 所述的电极引线帽和过渡环采用不锈钢或其它易于进行激光焊接的材料制成。 所述的电极与所述的电极引线帽的连接方式是钎焊连接，或机械过盈配合+激光 焊接的连接。 所述的电极连接帽和过渡环的材料采用不锈钢或其它易于进行激光焊接的材料， 电极连接件与过渡环采用激光焊接的方式进行连接。 所述的金属薄壁套筒是一个直径稍大于所述的石英接管0. 1?0. 5_的无氧铜簿 壁套筒。 本专利技术的优点是： (1)金属薄壁套筒与石英接管之间的封接采用了 Ti离子注入、金属镀膜加钎焊结 合的方式，Ti离子与石英玻璃之间形成了高强度的化学键结合，焊料焊接效果好，提高了脉 冲氙灯的机械强度； (2)本专利技术采用高温焊料封接石英玻璃与金属电极制作的大功率脉冲氙灯，解决 了低温金属封接存在的慢漏气问题； (3)本专利技术制作过程中不需要复杂的过渡玻璃吹制过程，组合体的制作大多在机 器设备中完成，减少了人为因素的影响，提高了脉冲氙灯的可靠性和一致性； (4)本专利技术制作的脉冲氙灯，制作工艺相对简单，生产能力可扩展性强，生产效率 商； (5)本专利技术制备的脉冲氙灯，电极直接与金属连接，然后通过金属与灯管连接，相 对于石英玻璃，金属的延展性更好，弹性模量更小，有助于减少脉冲氙灯破坏，提高脉冲氙 灯的抗冲击性能； 【附图说明】 图1是本专利技术高温金属封接大功率脉冲氙灯的部分结构示意图 图2是金属封接过渡环T内部构造示意图 【具体实施方式】 下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步说明，但不应以此限制本专利技术的保护范 围。 先请参阅图1和图2,由图可见，本专利技术高温金属封接大功率脉冲氙灯，包括灯管 10和灯管两端对称分布的结构完全相同的灯头D1，所述的灯头D1包括带引出线11的金属 封接过渡环T、电极81、保护套41、陶瓷环61和金属套筒71，所述的金属封接过渡环T包括 电极引线帽31、过渡环2、金属薄壁套筒4和石英接管5,在所述的石英接管5 -端外套设 所述的金属薄壁套筒4,电极引线帽31与过渡环2之间采用激光焊接，过渡环2、金属薄壁 套筒4和石英接管5采用钎焊封接，焊料为Ag基焊料3,所述的电极引线帽31经导线连接 件21与所述的引出线11相连接，所述的石英接管5的另一端与所述的灯管10-端的尾管 101相接，所述的电极81穿过所述的石英接管5与所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高温金属封接大功率脉冲氙灯，包括灯管(10)和灯管两端对称分布的结构完全相同的灯头(D1)，其特征在于所述的灯头(D1)包括带引出线(11)的金属封接过渡环(T)、电极(81)、保护套(41)、陶瓷环(61)和金属套筒(71)，所述的金属封接过渡环(T)包括电极引线帽(31)、过渡环(2)、金属薄壁套筒(4)和石英接管(5)，在所述的石英接管(5)一端外套设所述的金属薄壁套筒(4)，电极引线帽(31)与过渡环(2)之间采用激光焊接，过渡环(2)、金属薄壁套筒(4)和石英接管(5)采用钎焊封接，焊料为Ag基焊料(3)，所述的电极引线帽(31)经导线连接件(21)与所述的引出线(11)相连接，所述的石英接管(5)的另一端与所述的灯管(10)一端的尾管(101)相接，所述的电极(81)穿过所述的石英接管(5)与所述的电极引线帽(31)相连接，在所述的金属封接过渡环(T)外依次是所述的保护套(41)、陶瓷环(61)和金属套筒(71)，在所述的金属封接过渡环(T)、保护套(41)、陶瓷套(61)和金属套筒(71)之间有硅胶层(51)，所述的引出线(11)、金属封接过渡环(T)、电极(81)、保护套(41)、陶瓷环(61)和金属套筒(71)与所述的灯管(10)的中心轴同轴。...

【技术特征摘要】
1. 一种高温金属封接大功率脉冲氙灯，包括灯管（10)和灯管两端对称分布的结构完 全相同的灯头（D1)，其特征在于所述的灯头（D1)包括带引出线（11)的金属封接过渡环 (T)、电极（81)、保护套（41)、陶瓷环（61)和金属套筒（71)，所述的金属封接过渡环（T)包 括电极引线帽（31)、过渡环（2)、金属薄壁套筒（4)和石英接管（5)，在所述的石英接管（5) 一端外套设所述的金属薄壁套筒（4)，电极引线帽（31)与过渡环（2)之间采用激光焊接，过 渡环（2)、金属薄壁套筒（4)和石英接管（5)采用钎焊封接，焊料为Ag基焊料（3)，所述的 电极引线帽（31)经导线连接件（21)与所述的引出线（11)相连接，所述的石英接管（5)的 另一端与所述的灯管（10) -端的尾管（101)相接，所述的电极（81)穿过所述的石英接管 (5)与所述的电极引线帽（31)相连接，在所述的金属封接过渡环（T)外依次是所述的保护 套（41)、陶瓷环（61)和金属套筒（71)，在所述的金属封接过渡环（T)、保护套（41)、陶瓷套 (61)和金属套筒（71)之间有硅胶层（51)，所述的引出线（11)、金属封接过渡环⑴、电极 (81)、保护套（41)、陶瓷环（61)和金属套筒（71)与所述的灯管（10)的中心轴同轴。2. 根据权利要求1所述的高温金属封接大功率脉冲氙灯，其特征在于所述的电极（81) 的材料是钨、或其他掺杂稀土材料的钨合金。3. 根据权利要求1所述的高温金属封接大功率脉冲氙灯的制备方法，其特征在于该方 法包括下列步骤： ① 根据需要制备的大功率脉冲氙灯的灯管（10)两端的尾管（101)的尺寸选取一段相 匹配的石英管（5)，先对外管壁进行研磨抛光，加工到与所述的尾管（101)相同的尺寸； ② 将所述的石英管（5)在浓度为5%的HF溶液中进行清洗，去除杂质，然后进行退火， 消除应力； ③ 在退火后的石英接管（5) -端的外表面进行金属Ti离子注入，使管壁外表面形成一 个Ti离子注入层，注入过程中注意将不需要注入的部位进行遮挡； ④ 在形成Ti离子注入层的部位镀制金属膜层，膜层根据需要选择，但一般最外层选择 Ni层； ⑤ 将镀制了金属层的石英接管（5)的金属层部位与金属薄壁套筒（4)进行配合套封， 填装Ag基焊料（3)，同时将所述的金属簿壁套筒（4)与所述的过渡环（2)进行配合对封，配 合面放置Ag基焊料（3)，将配合好的石英接管（5)、金属簿壁套筒（4)和过渡环（2)放入真 空钎焊炉中进行钎焊，钎焊过程使用工装夹具保证它们之间的同心度，钎焊完成构成金属 封接过渡头...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭向朝，李海兵，蒋宝财，毛伊荣，崔新强，陈佳，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31