氙燈燈管使用壽命的影響因素

　　氙燈燈管是Atlas氙燈老化試驗(yàn)機(jī)最主要的核心部件，有著非常重要的作用，因?yàn)锳tlas氙燈老化試驗(yàn)機(jī)是目前市場(chǎng)上應(yīng)用廣泛的人工加速老化試驗(yàn)設(shè)備，試驗(yàn)原理主要是利用氙燈燈管模擬太陽(yáng)光照射測(cè)試材料老化機(jī)光照褪色程度。為此，標(biāo)準(zhǔn)集團(tuán)資深工程師為你解析氙燈燈管使用壽命的影響因素。

　　一、氙燈幾何尺寸

　　當(dāng)同等批次的脈沖氙燈出廠后，不同的氙燈幾何尺寸有一定的幾何誤差，同一批氙燈由于弧長(zhǎng)和內(nèi)徑的微小偏差導(dǎo)致氙燈壽命的差距最大可達(dá)到1.15倍，氙燈的內(nèi)徑越大，弧長(zhǎng)越長(zhǎng)其壽命越長(zhǎng)。

　　二、石英玻璃微缺陷

　　高功率脈沖氙燈在點(diǎn)火過(guò)程中，燈內(nèi)氣體通常會(huì)在燈管軸線附近擊穿并形成絲狀導(dǎo)電通道。當(dāng)能量釋放到此通道時(shí)，周?chē)鷼怏w的升溫使絲狀導(dǎo)電通道迅速擴(kuò)張，形成圓柱形沖擊波，沿著軸線傳播到燈管管壁上。隨著能量的增大和點(diǎn)火次數(shù)的增多，管壁的惡化程度會(huì)加速。其原因可歸結(jié)為石英燈管材料內(nèi)部存在的各種微缺陷，如微孔洞、微裂紋等，在沖擊作用下將不斷地成核長(zhǎng)大、產(chǎn)生位錯(cuò)、形成材料的局部熱點(diǎn)。因此，在脈沖氙燈燈管的選材上要特別注意，燈管內(nèi)表面不能有敞開(kāi)式氣泡或氣線出現(xiàn)，燈管外表面及體材內(nèi)部的微缺陷要盡可能的少。

　　三、石英玻璃應(yīng)力

　　高功率脈沖氙燈一般采用的是全摻雜或復(fù)合摻鈰石英玻璃管，該管的應(yīng)力分布對(duì)氙燈爆炸有直接的影響。當(dāng)燈管較長(zhǎng)時(shí)，拉應(yīng)力主要分布在靠近電極和燈管中間的部位。不合格氙燈表面的拉應(yīng)力多數(shù)為1 .4 ～ 1 .6 kg/mm2，這種氙燈在經(jīng)過(guò)1年1000發(fā)次的點(diǎn)火后，燈管表面的細(xì)裂紋比較多，有環(huán)狀的、傾斜的或沿著管子軸向的等等。這些燈經(jīng)過(guò)一年的點(diǎn)火后必須進(jìn)行更換，而拉應(yīng)力小于0 .18kg/mm2的氙燈用了3年也沒(méi)有裂紋出現(xiàn)。拉應(yīng)力還會(huì)使燈管表面的微缺陷慢慢變大，雖然這一過(guò)程速度比較慢，一般需要好幾個(gè)月后才會(huì)出現(xiàn)，但是在氙燈點(diǎn)火的時(shí)候，機(jī)械振動(dòng)和等離子體的沖擊會(huì)加速微缺陷的變大。

　　氙燈在點(diǎn)火前，燈管應(yīng)力比較大，用應(yīng)力儀檢測(cè)有明顯的應(yīng)力條紋，在第一發(fā)次的常規(guī)點(diǎn)火中就出現(xiàn)爆炸，而后期的氙燈燈管通過(guò)退火烘箱來(lái)消除應(yīng)力，應(yīng)力消除得都比較*，不僅通過(guò)了常規(guī)檢測(cè)，更是通過(guò)了爆炸壽命檢測(cè)，這也間接證明了應(yīng)力是導(dǎo)致氙燈爆炸的直接因素。

　　四、氙氣純度

　　氙氣是氙燈點(diǎn)火過(guò)程中的唯一工作氣體，充入的氙氣不純則會(huì)顯著增加氙燈的著火電壓。在氙燈制作的過(guò)程中，如果燈內(nèi)雜質(zhì)氣體沒(méi)有排除干凈，則會(huì)對(duì)氙燈點(diǎn)火帶來(lái)很多不利的因素。其中對(duì)燈危害程度最大的則是空氣中的水蒸氣 。如果水蒸氣沒(méi)有從燈內(nèi)*排出，電極鎢材料就會(huì)和水蒸氣發(fā)生反應(yīng)，形成WO3和氫原子。WO3從電極頭上蒸發(fā)，凝結(jié)在燈管上，這就是燈管管壁發(fā)黑的主要原因。在點(diǎn)火過(guò)程中，隨著氙燈使用次數(shù)的增多，電極、玻璃管壁等放出的雜質(zhì)氣體污染了氙氣，使得氙燈的著火電壓升高，最終導(dǎo)致氙燈不能正常工作，縮短氙燈的壽命。

　　五、電極濺射

　　電極材料的蒸發(fā)對(duì)管壁的影響也很大，濺射到管壁上的氧化鎢不僅使管壁發(fā)黑，而且會(huì)吸收更多的電離輻射，使得石英玻璃管局部發(fā)熱，冷卻后會(huì)使石英管內(nèi)表面產(chǎn)生應(yīng)力，甚至?xí)a(chǎn)生裂紋，嚴(yán)重破壞石英燈管的機(jī)械強(qiáng)度。電極材料的選擇、電極桿熱處理以及封接中電極的保護(hù)尤為重要，要盡量選擇能夠降低鎢電子逸出功的復(fù)合材料，降低電極使用過(guò)程中的溫度，同時(shí)電極桿除氣務(wù)必*，而且封接中應(yīng)該使用惰性氣體對(duì)電極桿進(jìn)行保護(hù)。

　　六、燈頭封接可靠性

　　氙燈常用的封接方式有兩種：過(guò)渡玻璃封接和金屬釬焊封接，封接的可靠性直接影響到氙燈內(nèi)部氙氣的純度，如果封接質(zhì)量不好，空氣直接進(jìn)入氙燈內(nèi)部，污染氙氣，則氙燈會(huì)出現(xiàn)點(diǎn)火失敗。

　　七、燈頭絕緣強(qiáng)度

　　燈頭絕緣強(qiáng)度是脈沖氙燈制作過(guò)程中一項(xiàng)重要的技術(shù)指標(biāo)，燈頭絕緣材料如不能承受氙燈點(diǎn)火時(shí)的高壓高電流的沖擊，會(huì)出現(xiàn)燈頭擊穿,甚至?xí)闺療舫霈F(xiàn)爆炸，影響片狀放大器的正常運(yùn)行。絕緣灌封材料的絕緣指標(biāo)應(yīng)該是選擇絕緣材料的首要選項(xiàng)，其次對(duì)絕緣灌封材料的機(jī)械強(qiáng)度也要有一定的要求，要能承受得住點(diǎn)火過(guò)程中巨大的沖擊力，一旦絕緣材料被沖擊力撕裂，絕緣強(qiáng)度再好的灌封材料都會(huì)失去它的絕緣作用。