[发明专利]高温金属封接大功率脉冲氙灯及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及脉冲氙灯，特别是一种高温金属封接大功率脉冲氙灯及其制备方法。

背景技术

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。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高温金属封接大功率脉冲氙灯及其制备方法。本发明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，本发明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。

本发明的技术解决方案如下：

一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；