[发明专利]一种连续氪灯用金属阴极

说明书

技术领域

本发明属于光源技术领域，具体涉及一种连续氪灯用金属阴极，尤其是指一种采用三段式结构的钨合金放电阴极，该金属阴极配置于用以固体激光器泵浦光源的连续氪灯光源中。

背景技术

随着国民经济的快速发展，激光技术被快速广泛应用到日常的生产生活中。在汽车、医疗、美容等领域诸如打标、雕刻、切割、打孔、焊接、除毛、润肤等多种用途。决定一台激光器效率高低很重要的核心就是泵浦光源，而泵浦光源主要通过泵浦效率、稳定性和寿命三项指标来评估。

YAG激光器是目前国内主要固体激光器，其激活物质是Nd.YAG(钇铝石榴石晶体)，可激发脉冲激光或连续式激光。Nd.YAG激活物质晶体使用的泵浦光源通常为氪灯或氙灯，由于泵浦灯发射光谱为宽带连续谱，而Nd.YAG的吸收波段仅在长波近红外附近，仅有部分光谱峰被Nd离子吸收，所以大部分能量通常以热能损失，泵浦灯转化效率普遍不高。

由于转化效率难以提高，泵浦灯就需要很大的辐射功率以满足激光器正常工作，由于氪灯光谱与YAG激光器晶体吸收带最为匹配，相对光能利用率较高，所以目前国内主要的YAG固体激光器都还是采用高压氪灯作为激光器的泵浦光源。

发明内容

本发明目的在于提供一种大功率连续氪灯用的金属阴极。

本发明提供的金属阴极，由放电尖端、连接杆、和电极后端三部分依次首尾相连组成。其中，放电尖端头部设计为锥形尖端状，在尖端部位易形成电流密度峰值，有利于在电子发射并形成稳定放电；电极后端设计为与放电管尺寸匹配的圆柱形，方便与放电管的封接。

本发明中，连接杆的直径和长度的设计，关系到放电阴极的放电能力及导热能力，其作用主要是将低密度的大电流转化为高密度的大电流传输给电极放电端。在电和热的传输过程中，都起到了缓冲的作用，用利于稳定放电过程。设放电尖端长度为L1，放电尖端最大直径为D1，连接杆长度为L2，连接杆直径为D2，电极总长度为L3，电极最大直径为D3，各个部分按照一定的尺寸比例调整，以达到最佳效果。具体说来，D1可在2mm至5mm范围选择，D2可在１mm—2mm范围选择，D3可在2mm—5mm范围选择,，L1可在5mm—7mm范围选择，L2可在5mm—8mm范围选择，L3可在16mm—22mm范围选择。

本发明的金属阴极采用钨合金材料作为金属电极材料，具有高硬度、高熔点的特点，耐高温且不易腐蚀变性。同时材料具有低功函数特性，电子发射能力强，可承受高电压、大电流触发，且触发电位较普通电极低。

尖端部位易形成电流密度峰值，有利于在电子发射并形成稳定放电。电极后端设计有利于降低后端封接过渡材料钼箔的温度，延长灯的使用寿命，提高灯的可靠性。

本发明的三段式设计对于控制电流传输，形成稳定放电有非常重要的作用。通过对电流密度的控制和改变，不但可以轻易形成尖端放电，而且更易于控制热能分布，避免电极后端封接处温度过高而影响使用寿命。通过简单的三段式阴极设计，科学合理地解决了高负载、大功率连续氪灯的稳定性和寿命问题，大大提高可靠性和性价比。

本发明具有低功函数、高硬度、高熔点灯特点，易触发、耐大电流、高负载的特性大大提高了连续氪灯作为泵浦光源的泵浦效率、稳定性和寿命。

附图说明

图1为本金属阴极结构示意图。

图2为本金属阴极实物图。

图中标号：L1为放电尖端长度，D1为放电尖端最大直径，L2为连接杆长度，D2为连接杆直径，L3为电极总长度，D3为电极最大直径。

具体实施方式

本发明的金属阴极，可以配用在固体激光器泵浦光源氪灯灯管的放电阴极。

本发明的连续氪灯用金属阴极采用低功函数、高熔点、高硬度的钨合金制造；同时采用三段式阴极结构设计，即由放电尖端、连接杆、和电极后端三部分依次首尾相连组成。其中，放电尖端头部设计为锥形尖端状，在尖端部位易形成电流密度峰值，有利于在电子发射并形成稳定放电；电极后端设计为与放电管尺寸匹配的圆柱形，方便与放电管的封接。

其中：电极尺寸优选如下表所示２个例子（单位：mm）