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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft Kurzbogen-Entladungslampen, und insbesondere betrifft sie Kurzbogen-Entladungslampen, wobei ein Spitzenendteil, der Thoriumoxid umfasst, an der Kathode vorgesehen ist.
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Beschreibung des Stands der Technik
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Da quecksilberhaltige Kurzbogen-Entladungslampen einen kurzen Abstand zwischen den Spitzenenden eines Paars von Elektroden aufweisen, die einander gegenüberliegend in einer lichtaussendenden Röhre angeordnet sind, und annähernd punktförmige Lichtquellen darstellen, werden sie gewöhnlich als Lichtquelle für Belichtungsvorrichtungen verwendet, die durch Kombination mit einem optischen System eine hohe Fokussierungseffizienz aufweisen. Darüber hinaus werden xenonhaltige Kurzbogen-Entladungslampen als Lichtquellen für sichtbares Licht in Projektoren usw. verwendet, wobei sie in jüngster Zeit auch als Lichtquellen für das digitale Kino verwendet werden. Unter diesen Kurzbogen-Entladungslampen sind Lampen bekannt, die geeignet sind, die Elektronenemissionseigenschaften zu verbessern, indem ein Emittermaterial an der Kathode vorgesehen wird.
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In
JP 2010-033 825 A werden der Aufbau einer bekannten Kurzbogen-Entladungslampe und der Aufbau ihrer Kathode offenbart.
7 zeigt diese herkömmliche Technik, wobei
7(A) eine allgemeine Ansicht der Lampe ist und
7(B) den Aufbau ihrer Kathode zeigt. Wie in
7(A) dargestellt, sind eine Kathode
22 und eine Anode
23 aus Wolfram einander gegenüberliegend im Inneren einer lichtaussendenden Röhre
21 einer Kurzbogen-Entladungslampe
20 angeordnet. Eine lichtaussendende Substanz wie z. B. Quecksilber oder Xenon ist in der lichtaussendenden Röhre
21 eingeschlossen. In dieser Zeichnung wird ein Zustand dargestellt, bei dem die Kurzbogen-Entladungslampe
20 vertikal betrieben wird, in Abhängigkeit von der Anwendung gibt es aber auch Lampen, die horizontal betrieben werden.
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Der Aufbau der Kathode dieser Lampe ist in 7(B) dargestellt. Die Kathode 22 besteht aus einem Elektroden-Spitzenendteil 22a, der einen Emitter enthält, und einem damit einstückig gebildeten Elektrodenhauptteil 22b. Dieser Elektroden-Spitzenendteil 22a ist aus Wolfram gebildet, das ein Emittermaterial wie z. B. Thorium enthält, während der Elektrodenhauptteil 22b aus Wolfram mit hoher Reinheit gebildet ist. Dieses Verfahren zur Herstellung einer Lampe mit guten Elektronenemissionseigenschaften, wobei ein Emitter in das Spitzenende der Kathode der Entladungslampe aufgenommen wird, ist bereits bekannt.
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Was die Form des Emittermaterials des Kathoden-Spitzenendes mit der Emittersubstanz betrifft, so ist neben einer Form, bei der ein konisch zulaufender Abschnitt des Kathoden-Spitzenendes zur Gänze aus dem Emittermaterial gebildet ist, wie dies bei der oben genannten bekannten Technik der Fall ist, auch ein Aufbau gut bekannt, wie er in 8 dargestellt ist. Hier liegt das Emittermaterial an einem Teil des konisch zulaufenden Abschnitts des Spitzenendes frei. In 8(A) ist ein Spitzenendteil 22a, der die Emittersubstanz enthält, mit dem konisch zulaufenden Abschnitt 22c des Kathodenhauptteils 22b verschweißt. Zudem hat in 8(B) der Spitzenendteil 22a die Form eines Stabs, der in den Kathodenhauptteil 22b eindringt, wobei dieser Spitzenendteil derart ausgebildet ist, dass er an dem konisch zulaufenden Teil 22c des Kathodenhauptteils 22b freiliegt.
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Bei dem oben beschriebenen Beispiel des Stands der Technik ist die Emittersubstanz, die zur Verbesserung der Elektronenemissionseigenschaften beiträgt, praktisch auf die Emittersubstanz beschränkt, die in einem sehr flachen Bereich ausgehend von der Oberfläche des Spitzenendes der Kathode enthalten ist. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Menge an Emittersubstanz, die durch Wärmeleitung vom inneren Bereich der Kathode mit niedrigerer Temperatur an die Oberfläche des Kathoden-Spitzenendes geliefert wird, gering ist im Vergleich zur Menge an Emittersubstanz, die durch die Wärme der Oberfläche des Kathoden-Spitzenendes, wo die Temperatur am höchsten wird, verdampft und verbraucht wird. Auch wenn eine große Menge an Emittersubstanz im inneren Bereich der Kathode vorhanden ist, tritt somit das Phänomen auf, dass die Zulieferung vom inneren Bereich zur Oberfläche unzureichend wird, so dass an der Oberfläche ein Mangel an Emittersubstanz herrscht. Bei der oben beschriebenen bekannten Technik besteht somit das Problem, dass, obwohl Emittersubstanz im Kathoden-Spitzenende enthalten ist, diese Emittersubstanz nicht ausreichend genutzt wird, und dass es zu einem Rückgang der Elektronenemissionseigenschaften und zu einem Flackern kommt, wenn das Emittermaterial an der Oberfläche des Kathoden-Spitzenendes aufgebraucht ist. Beispiele für Entladungslampen mit einer thoriertes Wolfram aufweisenden Kathode sind ferner in
US 2003/0057 835 A1 ,
JP H10-283 921 A sowie
US 4 798 995 A offenbart.
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Angesichts der oben genannten Probleme der bekannten Technik ist es die Aufgabe dieser Erfindung, eine Kurzbogen-Entladungslampe zu schaffen, deren Kathode derart ausgebildet ist, dass eine Emittersubstanz im Spitzenende vorgesehen ist, wobei ein Mangel an Emittersubstanz an der Oberfläche der Kathode verhindert wird, indem eine effektive Nutzung angestrebt wird, und zwar dadurch, dass es der im inneren Bereich des Kathoden-Spitzenendes enthaltenen Emittersubstanz ermöglicht wird, zur Oberfläche zu wandern, wobei damit eine Verlängerung der Flackerbeständigkeit der Lampe angestrebt wird.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Zur Lösung der oben genannten Probleme ist gemäß dieser Erfindung eine Kurzbogen-Entladungslampe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgesehen.
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Da gemäß der vorliegenden Erfindung Thoriumoxidpartikel, die am Umfang mit Thoriumoxid beschichtet sind, im thoriumoxidhaltigen Spitzenendteil enthalten sind, wird dieses mit Thorium beschichtete Thoriumoxid veranlasst, wärmebedingt zur Oberfläche mit einer höheren Temperatur zu wandern, wodurch es an dieser Oberfläche ausreichend bereitgestellt wird. Daher kommt es zu keinem Schwund an Thoriumoxid an der Oberfläche, und es kann eine Lampe mit langer Flackerbeständigkeit erzielt werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Elektrode der Entladungslampe gemäß der vorliegenden Erfindung.
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2 ist eine schematische Querschnittsansicht einer anderen Ausführungsform.
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3(A) bis 3(E) sind schematische erklärende Darstellungen des Verfahrens zur Herstellung einer Kathode mit dem Aufbau von 1.
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4(A) bis 4(D) sind schematische erklärende Darstellungen eines anderen Herstellungsverfahrens.
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5(A) und 5(B) sind schematische erklärende Darstellungen des Verfahrens zur Herstellung der Kathode mit dem Aufbau von 2.
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6 ist eine schematische erklärende Darstellung der Auswirkungen der vorliegenden Erfindung.
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7(A) und 7(B) sind Querschnittsansichten einer bekannten Kurzbogen-Entladungslampe.
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8(A) und 8(B) sind Querschnittsansichten einer Kathode mit einem anderen herkömmlichen Aufbau.
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Genaue Beschreibung der Erfindung
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1 zeigt den Aufbau einer ersten Ausführungsform einer Kathode der Kurzbogen-Entladungslampe gemäß dieser Erfindung. Die Kathode 2 umfasst einen Hauptteil 3 aus Wolfram und einen durch Diffusionsschweißen mit seinem vorderen Ende verbundenen Spitzenendteil 4. Das Diffusionsschweißen ist ein Festphasen-Verbindungsverfahren, bei dem Metalle aufeinander angeordnet werden und im festen Zustand unterhalb des Schmelzpunkts derart erhitzt und gepresst werden, dass es zu keiner plastischen Verformung kommt und die Atome der verbundenen Teile diffundieren.
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Der Spitzenendteil 4, bei dem Thoriumoxid (ThO2) als Emittersubstanz in Wolfram als Hauptkomponente inkorporiert wurde, besteht aus so genanntem thoriertem Wolfram. Der Thoriumoxidgehalt beträgt zum Beispiel 2 Gew.-%. Der Spitzenendteil 4 weist insgesamt eine annähernd kegelstumpfförmige Form auf und ist an den konisch zulaufenden Teil 3a des Hauptteils 3 geschweißt. Seine Spitzenendfläche ist gegenüber einer nicht dargestellten Anode angeordnet.
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Normalerweise wird das Thoriumoxid im thorierten Wolfram, aus dem der Spitzenendteil 4 gebildet ist, zu Thoriumatomen reduziert, wenn während des Betriebs der Lampe eine hohe Temperatur erreicht wird, wobei es zur äußeren Oberfläche hin diffundiert und zum vorderen Ende wandert, wo die Temperatur hoch ist. Dadurch kann die Austrittsarbeit vermindert werden, und die Elektronenemissionseigenschaften können verbessert werden.
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Bei der vorliegenden Erfindung sind mit Thoriumoxidpartikel 5, die mit Thorium beschichtet wurden (im Folgenden als „thoriumbeschichtete Thoriumoxidpartikel” bezeichnet) im Spitzenendteil 4 der Kathode 2 enthalten. Diese thoriumbeschichteten Thoriumoxidpartikel 5 befinden sich hauptsächlich in der Nähe des Bereichs, in dem der Spitzenendteil 4 an den Hauptteil 3 geschweißt ist.
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In 1 ist nun ein Aufbau dargestellt, bei dem der Spitzenendteil 4 an den konisch zulaufenden Abschnitt 3a des Hauptkörpers geschweißt ist, es ist aber auch möglich, ihn an den säulenförmigen Abschnitt des Hauptkörpers 3 zu schweißen, wie dies in 7(B) dargestellt ist.
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2 zeigt eine andere Ausführungsform, bei der der Spitzenendteil 4 langgestreckt ist, so dass er in den Hauptteil 4 eindringt, wobei die kegelförmige Spitzenendfläche 4a in der Nähe des konisch zulaufenden Abschnitts 3a des Hauptteils 3 nach außen hin freiliegt. Wie in 1 enthält auch dieser Spitzenendteil 4 thoriumbeschichtete Thoriumoxidpartikel 5, wobei in dieser Ausführungsform diese Partikel bis zu einer bestimmten Tiefe ausgehend von der Nähe der kegelförmigen Spitzenendfläche 4a des Spitzenendteils 4 enthalten sind.
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Im Folgenden soll das Verfahren zur Bildung dieser thoriumbeschichteten Thoriumoxidpartikel erklärt werden. In thoriertem Wolfram sind Thoriumoxidpartikel als Einschluss im Wolfram vorhanden, und wenn Kohlenstoff in dieses Wolfram eingeführt wird, werden die Kohlenstoffatome als interstitielle Verunreinigungen in fester Lösung darin verteilt. Wenn eine hohe Temperatur erreicht wird, kommt es zu einer Reaktion mit den in fester Lösung verteilten Kohlenstoffatomen an der Oberfläche der Thoriumoxidpartikel, wobei es zu einer Reduktion kommt und metallisches Thorium gebildet wird. Gleichzeitig wird Kohlenmonoxid erzeugt. ThO2 + 2C ⇆ Th + 2CO
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Da die Thoriumoxidpartikel von Wolfram umgeben sind, sammelt sich das erzeugte Kohlenmonoxid in diesen Zwischenräumen an. Wenn der Druck des erzeugten Kohlenmonoxids steigt, kommt die oben genannte Reaktion zum Stillstand. Das Kohlenmonoxid, das sich im Wolfram angesammelt hat, löst sich in dem am Umfang befindlichen Wolfram und kommt ins Gleichgewicht. CO ⇆ [C]w + [O]w
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Hier ist [C]w der fest im Wolfram gelöste Kohlenstoff, und [O]w ist der fest im Wolfram gelöste Sauerstoff. Wenn [C]w und [O]w diffundieren und nach außen entweichen, sinkt der Kohlenmonoxiddruck, und die Reduktion von Thoriumoxid wird fortgesetzt. D. h. die Geschwindigkeit der Reduktion von Thoriumoxid wird durch die Diffusion von [C]w und [O]w bestimmt. D. h. wenn eine große Menge an Kohlenstoff in der Nähe vorhanden ist und die Diffusion von [C]w und [O]w effizient abläuft, wird metallisches Thorium erzeugt, und es werden Thoriumoxidpartikel gebildet, die eine hüllenförmige Thoriumbeschichtung aufweisen.
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Was das Verfahren zur Einführung von Kohlenstoff in Wolfram betrifft, so ist es möglich, festen Kohlenstoff an die Oberfläche des thorierten Wolframs anzulagern und eine Wärmebehandlung durchzuführen oder den Kohlenstoff fest im Wolfram zu lösen, indem eine Wärmebehandlung des thorierten Wolframs in einer kohlenstoffhaltigen Atmosphäre durchgeführt wird.
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Anschließend soll ein Verfahren zur Herstellung der Kathode mit dem Aufbau von 1 erklärt werden. 3 zeigt dieses Herstellungsverfahren.
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3(A): Es wird eine Scheibe 10 aus thoriertem Wolfram mit einem Durchmesser von 10 mm und einer Dicke von 5 mm zugeschnitten. Nachdem Kohlenstoff an ihre beiden Stirnflächen aufgebracht wurde, wird während 30 Minuten eine Wärmebehandlung bei etwa 1500°C im Vakuum durchgeführt. Dadurch wird eine dünne Carbidschicht 11 an beiden Stirnflächen der Scheibe 10 aus thoriertem Wolfram gebildet.
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3(B): Diese Scheibe 10 aus thoriertem Wolfram mit den darauf angebrachten Carbidschichten 11 wird zwischen Stäbe 12, 12 aus reinem Wolfram mit einem Durchmesser von 10 mm und einer Länge von 20 mm eingefügt, und anschließend wird im Vakuum ein Kompressionsdruck von etwa 200 N in axialer Richtung angelegt. Zudem erfolgt eine Erhitzung durch Anlegen eines Stroms, so dass die Temperatur des Kontaktbereichs etwa 2200°C erreicht. Nachdem die Erhitzung etwa 10 Minuten lang fortgesetzt wurde, sind die Stäbe 12 aus reinem Wolfram und die Scheibe 10 aus thoriertem Wolfram diffusionsgeschweißt.
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3(C): Da eine große Menge an Kohlenstoff im Kontaktbereich vorhanden ist und da es leicht zu einem Entweichen von CO-Gas kommt, bis der Schweißvorgang abgeschlossen ist, werden die Thoriumoxidpartikel zu „thoriumbeschichteten Thoriumoxidpartikeln”.
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3(D): Der verschweißte Stab wird in der Mitte der Scheibe 10 aus thoriertem Wolfram durchgeschnitten.
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3(E): Die Spitzenenden werden bearbeitet, und es werden Kathoden 2 hergestellt, die einen etwa 2 mm dicken Spitzenendteil 4 aufweisen, der aus thoriertem Wolfram besteht, das thoriumbeschichtete Thoriumoxidpartikel 5 enthält.
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Ein anderes Verfahren zur Herstellung der Kathode mit dem Aufbau von 1 soll nun anhand von 4 erläutert werden.
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4(A): Eine Scheibe 10 aus thoriertem Wolfram mit einem Durchmesser von 10 mm und einer Dicke von 5 mm wird zwischen Stäbe 12, 12 aus reinem Wolfram mit einem Durchmesser von 10 mm und einer Länge von 20 mm eingefügt, und anschließend wird ein Kompressionsdruck von etwa 200 N in axialer Richtung angelegt. Es erfolgt eine Erhitzung durch Anlegen eines Stroms während etwa 10 Minuten, während ein Gas als Atmosphärengas durchgeleitet wird, bei dem Benzol zu Wasserstoff zugegeben wurde, wodurch die Temperatur der angrenzenden Teile auf etwa 1600°C gebracht wird. Während dieses Vorgangs tritt aufgrund des Vorhandenseins von Zwischenräumen an den angrenzenden Teilen das Atmosphärengas ein, und es wird ein Zustand erreicht, bei dem sich der Kohlenstoff des Benzols zwischen den angrenzenden Teilen befindet.
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4(B): Das Atmosphärengas wird durch Wasserstoff ersetzt, und es wird für etwa 15 Minuten eine Erhitzung auf etwa 2100°C vorgenommen, wodurch die Stäbe 12 aus reinem Wolfram und die Scheibe 10 aus thoriertem Wolfram diffusionsgeschweißt werden. Während dieses Vorgangs wird der Kohlenstoff aus dem Benzol in ausreichender Menge zwischen den angrenzenden Teilen bereitgestellt, während andererseits Kohlenmonoxid rasch aus den Zwischenräumen an den aneinander angrenzenden Bereichen entweicht. Dadurch werden thoriumbeschichtete Thoriumoxidpartikel 54 im thorierten Wolfram gebildet.
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4(C): Der verschweißte Stab wird in der Mitte der Scheibe 10 aus thoriertem Wolfram durchgeschnitten.
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4(D): Die Spitzenenden werden bearbeitet, und es werden Kathoden 2 hergestellt, die einen etwa 2 mm dicken Spitzenendteil 4 aufweisen, der aus thoriertem Wolfram besteht, das thoriumbeschichtete Thoriumoxidpartikel 5 enthält.
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Anschließend wird ein Verfahren zur Herstellung der Kathode mit dem Aufbau von 2 anhand von 5 erläutert.
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5(A): Eine Kathode 2 mit einem Spitzenend-Durchmesser von 0,6 mm und einem Spitzenend-Winkel von 60 Grad wird aus einem Wolframstab mit einem Durchmesser von 10 mm gearbeitet, der einen Kernstab 13 aus thoriertem Wolfram (Spitzenendteil 4) mit einem Durchmesser von 3 mm umfasst. Auf diese Weise wird eine Kathode 2 gebildet, bei der der Spitzenendteil 4 in den Elektrodenhauptteil 3 eindringt. Eine Hilfselektrode 15 wird in der Nähe des konisch zulaufenden Abschnitts 4a des Spitzenendteils 4 dieser Kathode 2 angeordnet, und es wird eine Bogenentladung 16 mit der Hilfselektrode als Minusseite und der Kathode 2 als Plusseite erzeugt, während reines Argongas in der Nähe strömt. Während die Kathode 2 rotiert, wird der Strom dieses Bogens derart eingestellt, dass im Hochtemperaturteil des Bereiches, der mit dem Bogen 16 in Kontakt kommt, eine Temperatur von etwa 2400°C erreicht wird. Das Atmosphärengas wird durch ein Gas ersetzt, bei welchem dem Argon eine kleine Menge (~0,1%) Methan zugesetzt wurde, und die Bogenerhitzung wird für etwa 10 Minuten fortgesetzt. Dabei wird Kohlenstoff aus dem Methan in ausreichender Menge in der Nähe des konisch zulaufenden Abschnitts 4a des Spitzenendteils 4 der Kathode 2 bereitgestellt, während Kohlenmonoxid von der Oberfläche entweicht. Dadurch werden die Thoriumoxidpartikel im Bereich in der Nähe des konisch zulaufenden Abschnitts 4a des Spitzenendteils 4 zu thoriumbeschichteten Thoriumoxidpartikeln 5 (Kernstab 13 aus thoriertem Wolfram).
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5(B): Danach wird das Atmosphärengas durch reines Argon ersetzt, der Bogen wird gelöscht, und es wird eine Kühlung durchgeführt, wodurch eine Kathode 2 erzielt wird, bei der thoriumbeschichtete Thoriumoxidpartikel 5 im Spitzenende des Spitzenendteils 4 enthalten sind.
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Dadurch wird eine Kathode erzielt, bei der thoriumbeschichtete Thoriumoxidpartikel im thorierten Wolfram enthalten sind. Im Folgenden wird der Mechanismus der Migration der thoriumbeschichteten Thoriumoxidpartikel im Wolfram erläutert.
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6 zeigt eine schematische Darstellung eines thoriumbeschichteten Thoriumoxidpartikels 5. Am Umfang eines Partikels 15 aus Thoriumoxid (ThO2) wird eine hüllenförmige Beschichtung 16 aus Thorium (Th) gebildet, wobei zwischen diesen zwei Substanzen teilweise Zwischenräume 17 gebildet werden. In diese Zwischenräume 17 wird Kohlenmonoxid (CO) eingeschlossen, das sich während der oben genannten Reduktionsreaktion gebildet hat. In der Nähe dieses thoriumbeschichteten Thoriumoxidpartikels 5 ist Wolfram W vorhanden. Während des Betriebs der Lampe steigt die Temperatur der Kathode, und wenn der Schmelzpunkt von Thorium (etwa 1750°C) überschritten wird, schmilzt das metallische Thorium 16 und verflüssigt sich. Aufgrund der Oberflächenspannung erreicht dieses geschmolzene Thorium-Metall 16 einen Zustand, in dem es eine Beschichtung bildet, während es die Innenfläche des Wolframs W benetzt, das das Thoriumoxidpartikel 15 umgibt. Die Thoriumschmelzflüssigkeit löst das in der Nähe befindliche Wolfram, bis schließlich ein gesättigter Zustand (X) erreicht ist.
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Die Fähigkeit der Thoriumschmelzflüssigkeit, Wolfram zu lösen, hängt von der Temperatur der Thoriumschmelzflüssigkeit ab, wobei die Löslichkeit mit der Temperatur steigt. Daher löst die Thoriumschmelzflüssigkeit an der Hochtemperaturseite mehr Wolfram W. Daher wird die Konzentration des in der Thoriumschmelzflüssigkeit gelösten Wolframs an der Hochtemperaturseite hoch und an der Niedertemperaturseite niedrig, wodurch ein Konzentrationsgefälle zwischen diesen Seiten entsteht und das gelöste Wolfram aufgrund dieses Konzentrationsgefälles von der Hochtemperaturseite mit der hohen Konzentration zur Niedertemperaturseite mit der niedrigen Konzentration (Y) befördert wird. Da jedoch die Löslichkeit an der Niedertemperaturseite gering ist, übersteigt die Wolframkonzentration in der Thoriumschmelzflüssigkeit die Löslichkeit an der Niedertemperaturseite, und das gelöste Wolfram wird an der Wandoberfläche des umgebenden Wolframs ausgefällt (Z).
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Der oben genannte Vorgang kann wie folgt zusammengefasst werden: Die Wolframwand an der Hochtemperaturseite löst sich (X), wandert zur Niedertemperaturseite (Y) und wird an der Wand der Niedertemperaturseite (Z) aus der Thoriumschmelzflüssigkeit 16 ausgefällt, wodurch ein Zustand entsteht, bei dem das Thoriumoxidpartikel 15 als Ganzes zur Hochtemperaturseite gewandert ist. D. h. in dem Bereich mit einer Temperatur von mindestens 1750°C, der Schmelztemperatur von Thorium, kommt es zu einer Migration der thoriumbeschichteten Thoriumoxidpartikel zur Hochtemperaturseite. Da normalerweise die Spitzenendfläche der Kathode eine höhere Temperatur aufweist, wandern die thoriumbeschichteten Thoriumoxidpartikel zur Spitzenendfläche der Kathode, und Thoriumoxid kann zur Oberfläche des Spitzenendteils transportiert werden. Da die Löslichkeit von Wolfram mit steigender Temperatur der Kathode zunimmt, steigt die Migrationsgeschwindigkeit der thoriumbeschichteten Thoriumoxidpartikel.
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Es wurde der folgende Versuch durchgeführt, um die Ergebnisse der vorliegenden Erfindung zu bestätigen. Was den Aufbau der üblicherweise verwendeten Lampe betrifft, so wurde eine 4 kW-Xenonlampe für digitales Kino als Lampe mit der höchsten Kathodenbelastung verwendet. Die Spannung der Lampe betrug 30 V, und die Stromstärke der Lampe betrug 135 A.
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Herkömmliche Lampe (1)
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Diese Lampe wurde mit der in 8(A) dargestellten Kathode versehen. Die Kathode mit einer Länge des thorierten Wolframteils von 2 mm, einem Durchmesser von 10 mm, einer Länge von 18 mm, einem Spitzenend-Durchmesser von 0,6 mm und einem Spitzenend-Winkel von 60 Grad wurde aus einem Material zugeschnitten, für das thoriertes Wolfram mit 2 Gew.-% Thoriumoxid und reines Wolfram diffusionsgeschweißt wurden. Die Flackerbeständigkeit dieser Lampe betrug 422 Stunden.
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Herkömmliche Lampe (2)
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Diese Lampe wurde mit der in 8(B) dargestellten Kathode versehen. Die Kathode mit einem Durchmesser von 10 mm, einer Länge von 18 mm, einem Spitzenend-Durchmesser von 0,6 mm und einem Spitzenend-Winkel von 60 Grad wurde aus einem Wolframstab mit einem Durchmesser von 10 mm zugeschnitten, der einen Kernstab aus thoriertem Wolfram mit einem Durchmesser von 3 mm aufwies. Die Flackerbeständigkeit dieser Lampe betrug 460 Stunden.
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Erfindungsgemäße Lampe (1)
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Diese Lampe wurde mit der in 1 dargestellten Kathode versehen. Es wurde ein Gegenstand verwendet, für den thoriertes Wolfram, in dem thoriumbeschichtete Thoriumoxidpartikel gebildet worden waren, und reines Wolfram verschweißt wurden, wobei die Dicke des Teils aus thoriertem Wolfram 2 mm betrug, und es wurde eine Kathode mit einem Durchmesser von 10 mm, einer Länge von 18 mm, einem Spitzenend-Durchmesser von 0,6 mm und einem Spitzenend-Winkel von 60 Grad daraus zugeschnitten. Die Flackerbeständigkeit dieser Lampe betrug 617 Stunden.
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Erfindungsgemäße Lampe (2)
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Diese Lampe wurde mit der in 2 dargestellten Kathode versehen. Es handelte sich um eine Kathode mit einem Durchmesser von 10 mm, einer Länge von 18 mm, einem Spitzenend-Durchmesser von 0,6 mm, einem Spitzenend-Winkel von 60 Grad und einem Kernstab aus thoriertem Wolfram (Spitzenendteil) mit einem Durchmesser von 3 mm, in dem thoriumbeschichtete Thoriumoxidpartikel gebildet worden waren. Die Flackerbeständigkeit dieser Lampe betrug 586 Stunden.
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Die oben genannten Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefasst. Tabelle 1
| | Form der Kathode | Flackerbeständigkeit |
| Herkömmliche Lampe (1) | Kathode von FIG. 8(A) | 422 Stunden |
| Erfindungsgemäße Lampe (1) | Kathode von FIG. 1 | 617 Stunden |
| Herkömmliche Lampe (2) | Kathode von FIG. 8(B) | 460 Stunden |
| Erfindungsgemäße Lampe (2) | Kathode von FIG. 2 | 586 Stunden |
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Wie aus Tabelle 1 hervorgeht, wurde selbst bei Elektroden mit gleicher Form eine signifikante Verbesserung der Flackerbeständigkeit festgestellt, wenn thoriertes Wolfram als Emittermaterial verwendet wurde und thoriumbeschichtete Thoriumoxidpartikel gebildet und darin eingeschlossen wurden.
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Da wie oben erwähnt gemäß der vorliegenden Erfindung Thoriumoxidpartikel, die am Umfang mit Thorium beschichtet sind, in dem thorierten Wolfram enthalten sind, dass das Emittermaterial darstellt, wandern diese thoriumbeschichteten Thoriumoxidpartikel aufgrund des Temperaturgefälles der Kathode zur Spitzenendfläche mit hoher Temperatur, wodurch der Verbrauch von Thoriumoxid an dieser Kathoden-Spitzenendfläche kompensiert wird. Dadurch wird das Thoriumoxid im Inneren der Kathode, das bisher nicht verwendet wurde, effizient genutzt, und die Flackerbeständigkeit kann verbessert werden.
