TWI609407B - Method for producing cathodes for short arc discharge lamps and short arc discharge lamps - Google Patents

Method for producing cathodes for short arc discharge lamps and short arc discharge lamps Download PDF

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TWI609407B
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Description

短弧型放電燈及短弧型放電燈用陰極的製造方法
本發明，係有關於短弧型放電燈及短弧型放電燈用陰極的製造方法。特別是，係有關於具備有在前端側部分而包含有放出物質的陰極之短弧型放電燈、及該陰極的製造方法。
短弧型放電燈(以下，亦單純稱作「放電燈」)，由於係近似於點光源，因此，係藉由與光學系作組合而被作為集光效率為高之曝光裝置的光源來利用。
又，封入有氙之短弧型放電燈，係被作為投影機等之光源來利用。
於先前技術中，在此種放電燈的陰極中，係為了提高點燈啟動性，而添加有被稱作放出物質之使工作函數降低的材料。作為在陰極中所包含之放出物質，在對於啟動性之貢獻度為優秀的觀點來看，係長期使用有釷化合物(參考專利文獻1)。然而，釷係為輻射性為強之物質，起因於近年之對於輻射性物質的限制，在輸入輸出量上係成為有所限制。因此，在較為大型的放電燈中，想要 在陰極之全體中而含有釷一事係變得困難。
因此，在專利文獻2中，係揭示有一種僅在陰極之前端側部分而含有釷的構造，亦即是揭示有一種僅在必要的場所處而部分性地含有釷的構造。此陰極，係為將構成前端部之由含有釷之鎢所成的陰極形成材、和構成胴體部之由並不包含釷之純鎢所成的陰極形成材，藉由擴散接合來作接合並構成者。
在具備有此種本體部之陰極中，於接合部處係能夠得到充分高的機械性強度，就算是在放電燈之點燈中的溫度條件、例如在2000~2400℃下，也能夠避免像是陰極之前端部發生脫落之類的問題。
然而，在上述一般之陰極的製造方法中，為了將陰極形成材料作接合，係成為需要真空裝置和加熱、加壓裝置等之特別的設備，而有著在此些之設備中會耗費極高的成本之問題。
又，在接合工程中，於真空處理、加熱處理、冷卻處理等之製程中，係會耗費時間，此亦會造成問題。進而，係亦有著起因於製造時間為長而導致製造成本變高的問題。
又，如同上述一般，由於釷係身為輻射性元素，因此，在釷化合物的管理以及處理上係需要慎重的考量。
起因於此些事態，近來，作為放出物質，係提案有包含氧化鑭(La2O3)、氧化鉿(HfO2)等之非輻射性的稀 少金屬化合物或鋇化合物而成的陰極(參考專利文獻3)。
然而，當作為放出物質而使用含有稀少金屬化合物或鋇化合物而成之陰極的情況時，係存在有下述一般之問題。
在放電燈之陰極中，對於電子輻射特性有所助益之放出物質，係僅存在於該陰極之前端側部分處。於此，存在於陰極之前端側部分處的放出物質，在放電燈之點燈時，會起因於陰極之前端側部分被加熱一事而蒸發，但是，藉由使放出物質從陰極之後端來朝向前端移動，在該陰極之前端側部分處係被補充有放出物質。
但是，由稀少金屬化合物或鋇化合物所成之放出物質，相較於由釷化合物所成之放出物質，在放電燈的點燈時係更容易蒸發。而，若是在陰極之前端側部分之放出物質的蒸發速度為較放出物質從陰極之後端來朝向前端移動的速度更快，則在陰極之前端側部分處放出物質係會被早期耗盡。因此，於作為在陰極中所含有之放出物質而使用有釷化合物以外之物質的放電燈中，仍有著點燈狀態會在早期便成為不安定之問題。
特別是，在1kW以上的高輸入之放電燈中，稀少金屬化合物或鋇化合物之蒸發係為顯著，而會顯著地發生點燈狀態在早期便成為不安定的現象。
因此，本發明者們，係製作出了在陰極之內部配置有以高濃度來包含有由稀少金屬化合物或鋇化合物 所成的放出物質之放出材的形態之陰極。為了將放出材配置在陰極之內部，係有必要在本體部內形成凹部。因此，係成為對於本體部進行切削等，來形成凹部，並在該凹部中配置放出材，之後將切削面作接合。在此種接合處理中，係難以將接合面彼此氣密地接合，在接合面彼此之間會形成有些許的間隙。若是使如此這般所製作出的放電燈點燈，則放出物質由於係身為蒸氣壓為高者而易於蒸發，因此會發生下述一般之問題：亦即是，放出物質會從接合面彼此間之些許的間隙起而成為液體或蒸氣並噴出至外部。
〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
〔專利文獻1〕日本特開平11-96965號公報
〔專利文獻2〕日本特開2012-190627號公報
〔專利文獻3〕日本特開2005-519435號公報
本發明之目的，係在於提供一種短弧型放電燈，其係能夠將在必要的部位處而部分性地含有放出物質之陰極，構成為就算是在燈管點燈中之高溫下也能夠維持充分高之機械性強度者，而能夠安定地得到所期望的點燈啟動性。
本發明之其他目的，係在於提供一種短弧型放電燈，該短弧型放電燈，就算是在陰極中所含有之放出物質乃身為釷化合物以外之物質，也不會使放出物質噴出至外部，而能夠涵蓋長期間地來達成安定之點燈狀態。
本發明之又一其他目的，係在於提供一種陰極的製造方法，其係能夠藉由簡便的方法，來在短時間內而製造出在必要的部位處而部分性地含有放出物質並且就算是在燈管點燈中之高溫下也能夠維持充分高之機械性強度的陰極。
本發明之短弧型放電燈，係為在發光管之內部，使在前端側部分含有放出物質之陰極和陽極相互對向配置所成的短弧型放電燈，其特徵為：前述陰極，係將複數之陰極形成材作接合而形成，含有前述放出物質之其中1個的陰極形成材、和被接合於該陰極形成材處之其他的陰極形成材，係藉由對於該些陰極形成材之各者進行通電並使中介存在於該些陰極形成材之各者間的接合材熔融，來進行接合。
在本發明之短弧型放電燈中，較理想，在前述陰極之內部，係具備有被前述其中1個的陰極形成材和前述其他的陰極形成材所包圍之密閉空間，在該密閉空間內，係被配置有含有並未包含釷之放出物質的放出材。
在本發明之短弧型放電燈中，係可設為下述 一般之構成：亦即是，前述陰極，係具備有本體部，該本體部，係具備有胴體部、和連續於該胴體部之前端面的前端部，前述其中1個的陰極形成材，係身為構成前述前端部之前端部形成材，前述其他的陰極形成材，係身為構成前述胴體部之胴體部形成材，該胴體構件，係具備有沿著軸方向而延伸並且在陰極前端側處而具有開口之凹部，該胴體部形成材之環狀的前端面和前述前端部形成材之後端面，係經由前述接合材而被作接合。
在本發明之短弧型放電燈中，係可設為下述一般之構成：亦即是，前述陰極，係具備有本體部、和保持該本體部之電極軸部，前述其中1個的陰極形成材，係身為構成本體部之本體部形成材，前述其他的陰極形成材，係身為構成電極軸部之芯棒構件，該本體部形成材，係具備有沿著軸方向而延伸並且在陰極後端側處而具有開口之第1凹部、和連續於此第1凹部而沿著軸方向延伸並且具有較前述第1凹部之內徑而更小的內徑之第2凹部，前述本體部形成材之前述第1凹部的環狀之底面和前述芯棒構件之前端面，係經由前述接合材而被作接合。
在本發明之短弧型放電燈中，係可設為下述一般之構成：亦即是，前述接合材，係藉由與前述其中1個的陰極形成材或者是前述其他的陰極形成材相同之材料所成，並一體性地被設置在前述其中1個的陰極形成材以及前述其他的陰極形成材之至少其中一者處。
在本發明之短弧型放電燈中，係可設為下述 一般之構成：亦即是，前述接合材，係為從鉭(Ta)、鈮(Nb)、鉬(Mo)、鉿(Hf)、錸(Re)以及此些之合金中所選擇者。
本發明之陰極的製造方法，係為製造在前端側部分含有放出物質之陰極的方法，其特徵為，係具備有：將含有放出物質之其中1個的陰極形成材、和被接合於該其中1個的陰極形成材處之其他的陰極形成材，以在該些陰極形成材之各者處的被接合面之間中介存在有接合材的方式來作配置，並藉由對於該些陰極形成材之各者進行通電，來使該接合材熔融，而將該其中1個的陰極形成材和其他的陰極形成材作接合之工程。
本發明之陰極的製造方法，其特徵為：前述陰極，係具備有本體部，該本體部，係具備有胴體部、和連續於該胴體部之前端面的前端部，前述其中1個的陰極形成材，係身為構成前端部之前端部形成材，前述其他的陰極形成材，係身為構成胴體部之胴體部形成材，該製造方法，係具備有：突起部形成工程，係在前述胴體部形成材以及前述前端部形成材之至少其中一方的接合面上，形成構成前述接合部之突起部；和接合工程，係在使前述突起部之前端和前述胴體部形成材或者是前述前端部形成材之被接合面相對向並作了抵接的狀態下，藉由對於該胴體部形成材以及該前端部形成材之各者進行通電，來使前述突起部熔融並作接合。
在本發明之陰極的製造方法中，較理想，係 具備有：切削工程，係藉由對於經由前述接合工程所形成的接合體而以使由前述突起部所致之熔著部分的至少一部分殘留的方式來進行切削，而形成圓錐台形狀之前端部。
在本發明之陰極的製造方法中，較理想，前述突起部，係被形成為環狀。
特別是，較理想，在前述胴體部形成材以及前述前端部形成材之至少其中一方處，係被形成有放出材用凹部，該放出材用凹部，係將含有放出物質之放出材以使其於被接合面處而露出的狀態來作收容，前述突起部，係被形成於包圍該放出材用凹部之開口的位置處。
在本發明之陰極的製造方法中，前述胴體部形成材係由鎢所成，前述前端部形成材係由被摻雜有放出物質之鎢所成。
若依據本發明之短弧型放電燈，則係能夠將在必要的部位處而部分性地含有放出物質之陰極，構成為就算是在燈管點燈中之高溫下也能夠維持充分高之機械性強度者，而能夠安定地得到所期望的點燈啟動性。
又，藉由設為在藉由將被接合面彼此經由接合材來氣密地作了接合之2個的陰極形成材所包圍的密閉空間內而配置有放出材之構成，就算是在放電燈的點燈時，也不會有放出物質從接合面而噴出至外部的情況，而能夠涵蓋長期間地來達成安定之點燈狀態。
特別是，於構成含有在放電燈之點燈時相較於由釷化合物所構成之放出物質而更容易蒸發之由稀少金屬化合物所成之放出物質之陰極的情況時，係極為有用。
若依據本發明之陰極的製造方法，則係能夠藉由簡便的方法，來在短時間內而製造出在必要的部位處而部分性地含有放出物質之陰極，該所得到之陰極，就算是在燈管點燈中之高溫下也能夠維持機械性強度。
10‧‧‧發光管
11‧‧‧發光部
12‧‧‧其中一方之密封部
13‧‧‧另外一方之密封部
16‧‧‧接頭
17‧‧‧接頭
20‧‧‧陽極
21‧‧‧本體構件
21a‧‧‧中央部
21b‧‧‧前端部
21c‧‧‧後端部
24‧‧‧電極軸部
30‧‧‧陰極
31‧‧‧本體部
31a‧‧‧第1凹部
31b‧‧‧第2凹部
32‧‧‧胴體部
33‧‧‧放出材用凹部
34‧‧‧芯棒構件用凹部
35‧‧‧前端部
37‧‧‧電極軸部
38‧‧‧小徑部
39‧‧‧大徑部
40‧‧‧本體部形成材
40s‧‧‧第1凹部之底面
42‧‧‧胴體部形成材
42a‧‧‧胴體部形成材用金屬體
42s‧‧‧前端面
45‧‧‧前端部形成材
45a‧‧‧金屬體
45s‧‧‧後端面
47‧‧‧芯棒構件
47s‧‧‧前端面
48‧‧‧接合體
48a‧‧‧被切削部分
48x‧‧‧熔著部分
50‧‧‧金屬薄片
50a‧‧‧金屬體
51‧‧‧貫通孔
55‧‧‧突起部
56‧‧‧端面
60‧‧‧電流供給用電源
E‧‧‧放出材
M‧‧‧密閉空間
S‧‧‧放電空間
〔圖1〕係為針對在本發明之短弧型放電燈的其中一例中之構成，而將發光管之一部分作剖斷展示的說明圖。
〔圖2〕係為針對在本發明之短弧型放電燈中的陰極之其中一構成例作概略性展示的說明用剖面圖。
〔圖3〕係為對於在圖2中所示之陰極的製造方法之其中一例中所使用的陰極形成材之構成作展示的說明用剖面圖。
〔圖4〕係為對於將放出材和構成接合材之金屬薄片配置於身為構成胴體部之陰極形成材的胴體部形成材處之狀態作展示的說明用剖面圖。
〔圖5〕係為對於胴體部形成材和身為構成前端部之陰極形成材的前端部形成材之接合工程作展示的說明用剖面圖。
〔圖6〕係為針對對於經過接合工程所得到的接合體 所進行之切削工程作展示的說明用剖面圖。
〔圖7〕係為對於在陰極的製造方法之其他例中所使用的構成本體部之陰極形成材之構成作展示的說明用剖面圖。
〔圖8〕係為對於在身為構成前端部之陰極形成材的前端部形成材處而形成有突起部的狀態作展示之說明用剖面圖。
〔圖9〕係為對於身為構成胴體部之陰極形成材的胴體部形成材和前端部形成材之接合工程作展示的說明用剖面圖。
〔圖10〕係為針對對於經過接合工程所得到的接合體所進行之切削工程作展示的說明用剖面圖。
〔圖11〕係為對於藉由圖7中所示之陰極形成材所構成的陰極之本體部之構成例作概略性展示的說明用剖面圖。
〔圖12〕係為對於在陰極之其他構成例中的本體部之構成作概略性展示的說明用剖面圖。
〔圖13〕係為針對在本發明之短弧型放電燈中的陰極之又一其他構成例作概略性展示的說明用剖面圖。
〔圖14〕係為對於在圖13中所示之陰極的製造方法之其中一例中所使用的陰極形成材之構成作展示的說明用剖面圖。
〔圖15〕係為針對陰極之又一其他構成例而將一部分作省略地來展示之說明用剖面圖。
以下，針對本發明之實施形態作詳細說明。
圖1，係為針對在本發明之短弧型放電燈的其中一例中之構成，而將發光管之一部分作剖斷展示的說明圖。
此放電燈，係具有例如由石英玻璃所成之發光管10。此發光管10，係藉由於內部而形成放電空間S之外形呈旋轉橢圓體狀之發光部11、和在此發光部11之兩端的各者處而被一體性地連續設置並沿著管軸而朝向外側延伸之棒狀的其中一方之密封部12以及另外一方之密封部13，而構成之。
在此發光管10之放電空間S內，陽極20以及陰極30係沿著發光管10之軸方向而相互對向地被作配置。
在發光管10中之發光部11內，例如係被封入有水銀、氙氣等之稀有氣體等的發光物質。
陽極20，例如係由鎢所構成，並具備有本體部21、和保持此本體部21之電極軸部24。本體部21，係由沿著發光管10之軸方向而延伸的圓柱狀之中央部21a、和連續於此中央部21a之前端地所形成之圓錐台狀的前端部21b、以及連續於該中央部21a之後端地所形成之圓錐台狀的後端部21c，而構成之。
在陽極20處之電極軸部24，係使其之前端部與本體構件21之後端部21c相接合，並以沿著發光管10 之軸方向而從其中一方之密封部12起來延伸至放電空間S內的方式而被作配置。又，電極軸部24，係藉由使其之基端部被埋設在其中一方之密封部12中，而被該其中一方之密封部12所支持。
在其中一方之密封部12的內部，係藉由例如收縮封膜(shrink seal)來氣密地埋設有由鉬所成之金屬箔(省略圖示)。於此金屬箔之其中一端處，係被熔接有電極軸部24之基端，而被作電性連接。又，於金屬箔之另外一端處，係被熔接有從其中一方之密封部12的外端起而朝向外側突出之外部導線(省略圖示)，而被作電性連接。
陰極30，係為在前端側部分處含有放出物質者，並具備有本體部31、和保持此本體部31之電極軸部37。關於陰極30之構成，係於後再述。
在陰極30處之電極軸部37，係以沿著發光管10之軸方向而從另外一方之密封部13起來延伸至放電空間S內的方式而被作配置。又，電極軸部37，係藉由使其之基端部被埋設在另外一方之密封部13中，而被該另外一方之密封部13所支持。
在另外一方之密封部13的內部，係藉由例如收縮封膜(shrink seal)來氣密地埋設有由鉬所成之金屬箔(省略圖示)。於此金屬箔之其中一端處，係被熔接有電極軸部37之基端，而被作電性連接。又，於金屬箔之另外一端處，係被熔接有從另外一方之密封部13的外端 起而朝向外側突出之外部導線(省略圖示)，而被作電性連接。
在此例之放電燈中，於其中一方之密封部12以及另外一方之密封部13之各者的端部處，係被設置有接頭16、17。此些之接頭16、17，係分別被與外部導線作電性連接。
另外，本發明之放電燈，係存在有垂直點燈的情況，亦存在有水平點燈的情況，圖1係並非為對於本發明之放電燈的使用形態作限定者。
圖2，係為針對在本發明之短弧型放電燈中的陰極之其中一構成例作概略性展示的說明用剖面圖。
陰極30，係如同上述一般，具備有本體部31、和保持此本體部31之電極軸部37。
本體部31，係具備有胴體部32、和連續於此胴體部32之前端面的前端部35，並藉由以接合材來將身為構成胴體部32之陰極形成構件的胴體部形成材和身為構成前端部35之陰極形成材的前端部形成材作接合，而構成之。在本體部31之內部，係被形成有藉由此些之陰極形成材所包圍了的密閉空間M，在此密閉空間M內，係被配置有放出材E。
胴體部32，係具備有全體呈略圓柱狀之形狀，並且被形成為使其之前端部隨著朝向前端而縮徑之圓錐台形狀。胴體部32之前端面，係具有圓環狀之形狀，並被設為平坦面。
胴體部32，係具備有於內部被收容有放出材E之圓柱狀的放出材用凹部33。此放出材用凹部33，係在陰極前端側(圖2中之上端側)處而開口，並以沿著軸方向而延伸的方式而被形成。此放出材用凹部33，係以使該放出材用凹部33之中心軸成為與胴體部32之中心軸相互一致的狀態而被形成。
又，在胴體部32之後端部處，係被形成有被插入並接合有身為構成電極軸部37之陰極形成材的芯棒構件之略圓柱狀之芯棒構件用凹部34，此芯棒構件用凹部34，係在陰極後端部(圖2中之下端側)處而開口，並以使該芯棒構件用凹部34之中心軸成為與胴體部32之中心軸相互一致的狀態而被形成。
胴體部32，係由鎢構件所構成。在本發明中，所謂鎢構件，係指至少作為主成分而含有鎢之材料，而亦可包含有放出物質或其他的成分。作為構成胴體部32之鎢構件，例如係可使用純度99.99質量%之純鎢、摻雜有作為粒子成長抑制劑而起作用之氧化鋯的鎢等。另外，在此例之陰極30中，由於胴體部形成材和前端部形成材係身為相互獨立之構件，因此，係可將胴體部32和前端部35相互藉由相異之材料來構成之。因此，胴體部32，係並不需要身為含有放出物質者。
前端部35，係被形成為隨著朝向前端而縮徑之圓錐台形狀，後端面係被設為平坦面。
前端部35，係由包含有放出物質之鎢構件所 構成。具體而言，當作為放出物質而使用有釷的情況時，係可藉由摻雜有氧化釷(ThO2)之鎢(釷氧鎢)來構成之。於此，作為放出物質之釷，係在身為主成分之鎢中，以氧化釷(ThO2)或者是釷(Th)的狀態而被作擔持。又，當使用並不包含釷之放出物質的情況時，係可藉由摻雜有作為放出物質之稀少金屬化合物的鎢來構成之。作為稀少金屬化合物，例如係可例示有氧化鑭、氧化鈰等。
在前端部35中所包含之放出物質的濃度，係以身為0.1~5.0質量%為理想，更理想，係身為0.3~2.5質量%。
在此陰極30處，係藉由將胴體部形成材以及前端部形成材經由接合材來氣密地作接合，而形成由來於放出材用凹部33所產生的密閉空間M。
在此種構成之陰極30中，係必須構成為會使含有放出物質之前端部35和被收容在密閉空間M內之放出材E相互接觸。特別是，放出材E，係以與含有放出物質之前端部35相互密著為理想。
在此例中之放出材E，係具備有與密閉空間M之形狀相配合的形狀，例如係具有圓柱狀之形狀，其之前端面(圖2中之上端面)係與前端部35之後端面相互密著。
放出材E，例如係為含有並不包含釷之放出物質所構成者，具體而言，係藉由高熔點金屬材料以及放出物質之燒結體所構成。
作為構成放出材E之高熔點金屬材料，係可使用鎢、 鉬等。
作為在放出材E中所包含的放出物質，係可使用氧化鑭、氧化鈰、氧化釓、氧化釤、氧化鐠、氧化釹或者是氧化釔等之稀少金屬化合物。
在放出材E中之放出物質的濃度，係以身為10~80質量%為理想，更理想，係身為20~50質量%。當在放出材E中之放出物質的濃度過小的情況時，會有難以對於陰極30之前端供給充分的量之放出物的情況。其結果，放電燈之點燈狀態會於早期便成為不安定。另一方面，當在放出材E中之放出物質的濃度過大的情況時，由於在放出材E中之鎢的比例係為低，因此起因於氧化物之還原所產生的生成物會減少。其結果，陰極30之壽命係容易變短。
在此例中之接合材，例如係藉由金屬薄片(金屬箔)50所構成，並被配置為會中介存在於胴體部32之圓環狀的前端面和前端部35的後端面之間。
此金屬薄片50，係身為具備有與胴體部32之前端面的外徑相配合之外徑並且具有與放出材用凹部33之內徑(開口徑)相配合的貫通孔51之圓環板狀(參考圖3)。如此這般，藉由使金屬薄片50具備有貫通孔51，被配置在密閉空間M內之放出材E，係被設為會與前端部35之後端面相接觸的構成。
金屬薄片50，係藉由會起因於對前端部形成材以及胴體部形成材進行通電而被熔融的金屬材料所構 成。具體而言，金屬薄片50，係藉由與構成前端部形成材以及胴體部形成材之材料相異種類的高熔點金屬材料所構成，或者是藉由與前端部形成材或胴體部形成材相同之材料所構成。
作為構成金屬薄片50之高熔點金屬材料，係使用具備有較前端部形成材以及胴體部形成材之熔點更低的熔點並且較放電燈點燈時之前端部35以及胴體部32之溫度更高的熔點者。
又，金屬薄片50，係在接合部處(於此例中，係為前端部35之後端面和胴體部32之前端面之間)，成為至少於接合界面處而形成合金。因此，該合金，亦有必要身為會在放電燈點燈時之前端部35以及胴體部32之溫度更高的溫度下而產生合金相的組合。又，為了確保接合部之氣密性，於放電燈點燈時，係有必要避免該接合部之合金熔融並使接合面剝離等的現象。
因此，該合金，亦有必要身為會在放電燈點燈時而接合部之合金不會產生液相者。另外，可以推測到，接合部之溫度，最大係為2000~2500℃程度。
更進而，作為金屬薄片50，係選擇不會與發光部11內之封入物質產生反應者。具體而言，當封入物質為稀有氣體的情況時，雖然不會產生反應，但是，當封入物質為水銀或金屬鹵化物的情況時，係會有發生與水銀間之合金化或者是與鹵化物間之反應的可能性。
更進而，金屬薄片50，由於係作為密封構件來使 用，因此係以具備有延展性者為理想。特別是，在藉由電阻熔接來進行接合的情況時，由於係在作了加壓的情況下來進行通電，因此，係以在加壓時不會產生碎裂者為理想。
基於上述之理由，作為構成金屬薄片50之高熔點金屬材料，係以使用從鉭(Ta)、鈮(Nb)、鉬(Mo)、鉿(Hf)、錸(Re)或者是此些之合金中所選擇者為理想。
另外，作為接合材，不僅是使用金屬薄片50，亦可使用金屬粉末之成型體。
電極軸部37，例如係由鎢所構成，並具備有被插入至胴體部32處之芯棒構件用凹部34內的圓柱狀之小徑部38、和連續於此小徑部38地而形成之大徑部39。小徑部38，係具備有與芯棒構件用凹部34相配合之外徑，其前端面係被設為平坦面。大徑部39，係具備有較芯棒構件用凹部34之內徑而更大的外徑。
在上述構成之陰極30中，於前端部35處所含有的放出物質，係起因於在燈管點燈中成為高溫一事而被還原，並成為釷或稀少金屬之原子，再藉由鎢粒之粒界擴散或表面擴散而朝向溫度為高之前端面移動並被作供給。藉由此，來使陰極前端面之工作函數降低，電子放出特性係成為良好。
於圖2中所示之陰極30，例如係可如同下述一般地來製造之。
首先，如圖3中所示一般，分別準備身為構成胴體部32、前端部35以及電極軸部37的陰極形成材之胴體部形成材42、前端部形成材45、芯棒構件47。又，係準備接合材以及放出材E。
胴體部形成材42，係可藉由在圓柱狀之胴體部形成材用金屬體42a的前端側處形成圓柱狀之放出材用凹部33，並且在後端側處形成略圓柱狀之芯棒構件用凹部34，而得到之。前端部形成材45，係身為具有圓柱狀之形狀的金屬體，並且係具有與胴體部形成材42之外徑同等大小的外徑。芯棒構件47，係可藉由對於具備有與應形成之大徑部39相同之大小的外徑之圓柱狀之芯棒構件用金屬體的前端側部分進行切削加工並形成小徑部38，而得到之。芯棒構件用金屬體之後端側部分，係構成大徑部39。又，構成接合材之金屬薄片50，例如係可藉由在圓板狀之薄片狀的金屬體50a處而於特定位置形成貫通孔51，並成形加工為圓環狀，而得到之。
放出材E，係可如下述一般地製作。首先，藉由在由例如鎢等之高熔點金屬材料所成之粉末和由放出物質所成之粉末的混合物(質量比1：1)中添加硬脂酸等之黏合劑，來調配放出材用材料。接著，藉由加壓衝壓等來使放出材用材料成形。將所得到的成形體，在氫氣氛圍下，例如以處理溫度1000℃、處理時間1小時的條件來進行加熱，藉由此，而對於該成形體進行脫脂、暫時燒結處理。之後，對於進行了脫脂、暫時燒結處理之成形體， 在減壓下，以處理溫度例如為1600~2000℃、較理想為1700~1900℃、處理時間例如為1小時的條件來進行正式燒結處理，藉由此，而得到由包含有放出物質之鎢燒結體所成的放出材E。
接著，進行將胴體部形成材42和前端部形成材45經由金屬薄片50來作接合之接合工程。在此接合工程中，首先，如圖4中所示一般，將圓柱狀之放出材E，以會在胴體部形成材42之構成被接合面的前端面42s處露出的方式，來配置在胴體部形成材42之前端側的放出材用凹部33內。又，將圓環狀之金屬薄片50，以使放出材E之前端面作了露出的狀態來配置在胴體部形成材42之前端面上。之後，將前端部形成材42配置在金屬薄片50上，並將該金屬薄片50藉由胴體部形成材42之前端面42s和前端部形成材45之構成被接合面的後端面45s來作挾持。接著，如圖5中所示一般，藉由對於胴體部形成材42和前端部形成材45而在將該些朝向接合方向(圖5中之上下方向)作了加壓的狀態下進行通電(電阻熔接)，來加熱金屬薄片50並使其熔融。圖5中之元件符號60，係為電流供給用電源。之後，由來於金屬薄片50之熔融後的金屬，係被填充至胴體部形成材42之前端面42s和前端部形成材45之後端面45s之間的間隙中並被熔著，藉由此，如圖6中所示一般，而形成由胴體部形成材42和前端部形成材45所構成之接合體48。在此接合體48處，係藉由將放出材用凹部33之開口藉由前端部形成 材45來作閉塞，而將被收容有放出材E之放出材用凹部33的內部空間氣密地作密封並形成密閉空間M。此種接合工程，係在減壓下或者是惰性氣體氛圍下而進行，但是，係以在Ar氣體氛圍下來進行為理想。
藉由將如此這般所得到的接合體48之前端側部分切削加工為錐狀，來形成本體部前驅體。圖6中所示之虛線，係代表切削面。
接著，對於此本體部前驅體，而例如以處理溫度1500~2400℃，處理時間為1小時的條件，來進行真空熱處理，藉由此，而形成圖2中所示之陰極之本體部31。之後，將芯棒構件47之小徑部38插入至本體部31處之芯棒構件用凹部34中而作接合。作為對於本體部31之芯棒構件47的接合方法，例如係可列舉出點狀熔接法、擴散熔接法、壓入法等。藉由此，而可得到目的之陰極30。
圖2中所示之構成的陰極30之本體部31，係可藉由作為接合材而使用與前端部形成材或胴體部形成材相同材質者，並將前端部形成材以及胴體部形成材作接合，而形成之。在此種情況時，係可採用將前端部形成材以及胴體部形成材之至少其中一方設為使接合材被一體性地設置在被接合面上之構成者。
此種陰極之製造方法，例如係包含下述(1)~(3)之工程。
(1)在胴體部形成材以及前端部形成材之至少其中 一方的被接合面上，形成構成接合材之突起部的突起部形成工程。
(2)以使突起部之前端面和本體部形成材或者是前端部形成材之被接合面作了抵接的狀態下來作配置，並藉由對於胴體部形成材和前端部形成材通電，來使突起部熔融，而使該胴體部形成材以及該前端部形成材熔著並形成接合體之接合工程。
(3)藉由對於經由接合工程所得到的接合體而以使由突起部所致之熔著部分的至少一部分殘留的方式來進行切削，而形成圓錐台形狀之前端部之切削工程。
(1)突起部形成工程
如圖7中所示一般，準備胴體部形成材42和前端部形成材45。
此胴體部形成材42，係可藉由在圓柱狀之胴體部形成材用金屬體42a的前端側之中心部處形成圓柱狀之放出材用凹部33，而得到之。前端部形成材45，係身為具有圓柱狀之形狀的金屬體45a，並且係具有與本體部形成材41之外徑同等大小的外徑。
接著，如圖8中所示一般，例如在構成前端部形成材45之金屬體45a的後端面45b處，形成構成接合材之突起部55。作為突起部55之形成方法，例如係可列舉出以旋盤等來進行切削之方法。
此例之突起部55，係在將放出材用凹部33之 開口之周圍作包圍的位置處，以涵蓋周方向之全周地來延伸的方式而被形成為圓環狀，突起部55之端面56係被設為平坦面。突起部55之沿著陰極30之軸方向的切斷面之端面形狀，如係為長方形狀。
在胴體部形成材42和前端部形成材45之接合工程中，較理想，係一面確保有放出材E之露出面一面將其之外周作熔著。因此，突起部55，係在將放出材用凹部33之開口之周圍作包圍的位置處，以涵蓋周方向之全周地來延伸的方式而被形成為圓環狀，藉由此，係能夠得到使放出材E之前端面與前端部35之後端面作接觸的狀態，並且能夠藉由其之外周的熔著部來將放出材用凹部33作密閉。故而，係能夠將從放出材E而來之放出物質確實地供給至前端部35處，並且能夠對於放出物質露出的情形作抑制。
突起部55，係必須要被形成於較在後述之切削工程中會被作切削的區域部分(以下，亦稱作「被切削部分」)而更靠陰極30之中心軸側處。
突起部55之高度，係以身為0.1~1.0mm為理想，突起部55之端面56的寬幅，係以身為1~3mm程度為理想。突起部55，係亦能夠以將構成前端部形成材45之被接合面的後端面45s之中央區域作包圍的方式，來以圓環狀而作複數之形成。
又，突起部55之端面56的面積(Sw)，如同在後述之實驗例中也會有所展示一般，從接合強度的觀點來 看，係以身為胴體部形成材42之構成被接合面的前端面42s或者是前端部形成材45之構成被接合面的後端面45s之面積(S)的0.3倍以上之大小為理想，更理想，係為0.5倍以上0.8倍以下之大小。
(2)接合工程
如圖9中所示一般，將圓柱狀之放出材E，以使胴體部形成材42之構成被接合面的前端面42s露出的方式來配置在胴體部形成材42之放出材用凹部33內。之後，使被形成於前端部形成材45處之突起部55的端面56與胴體部形成材42之前端面42s相抵接，並在使前端部形成材45之中心軸和胴體部形成材42之中心軸相互一致的狀態下來將該些作對向配置。在維持為此狀態的狀態下，對於胴體部形成材42和前端部形成材45而在將該些朝向接合方向(圖9中之上下方向)作了加壓的狀態下進行通電。此時，藉由對於胴體部形成材42以及前端部形成材45進行通電加熱，相較於熱容量為大的母體之材料，係成為僅有熱容量為小的突起部55會產生熔融。如此這般，藉由僅使作為接合材之突起部55熔融，突起部55和相對向之胴體部形成材42的前端面42s係被作接著。藉由此，胴體部形成材42和前端部形成材45係被作熔著，並如圖10中所示一般，形成由胴體部形成材42和前端部形成材45所致的接合體48。
於此，在所形成了的接合體48中，於胴體部形成材 42之前端面42s和前端部形成材45之後端面45s之間的界面(以下，亦稱作「接合面」)處，除了藉由熔融後的突起部55而被作了熔著的部份(以下，亦稱作「熔著部分」)48X以外之區域，係並未被作熔著。
作為通電條件，雖係依存於各陰極形成材之尺寸和突起部55之尺寸而有所相異，但是，電流量係例如為5000~10000A，通電時間係為例如5~20秒。
若依據上述一般之接合工程，則相較於先前技術之擴散接合，係成為能夠在短時間內而接合，而能夠縮短製造時間。於此，在先前技術之擴散接合中，於各陰極形成材之被接合面處，由於係以熔融點以下之溫度來並不產生熔融地而進行接合，因此1次的接合時間係為約15~20分鐘程度。
又，上述之接合方法，雖然係並非為以完全的平面彼此來進行接合之方法，但是，藉由在接合面之周方向上形成均一之熔著部分48X，係能夠得到等同於接合面彼此間之接合的接合強度。
進而，藉由在接合面處存在有並未被作熔著之區域，由於前端部35之熱係難以傳導至胴體部32處，前端部35之溫度係被維持為高溫，因此放出效率也會被維持。
(3)切削工程
如圖10中所示一般，藉由將經由接合工程所形成的接合體48而以使熔著部分48X的至少一部分殘留的方式 來藉由旋盤等而進行切削，係形成具備有與圖2中所示之構成實質性相同的構成之陰極30的本體部31。將如此這般所得到之本體部31展示於圖11中。在此本體部31處，被形成於前端部形成材45處之作為接合材的突起部55，係被與胴體部形成材42一體化。
在切削工程中，雖然係必須要以不會使熔著部分48X全部被除去的方式來進行切削，但是，從所得到的陰極30之機械性強度的觀點來看，較理想，係如同在圖10中以虛線所示一般，對於較熔著部分48X更外側的部份進行切削。亦即是，雖然被切削部分48a係能夠與熔著部分48X有一部分的重疊，但是，較理想，被切削部分48a係位在較熔著部分48X而更外側處。
另外，在圖10所示之例中，雖然係亦針對胴體部形成材42之一部分進行切削，但是，係亦可僅對於前端部形成材45進行切削。
如同上述一般，在上述之陰極30的製造方法中，係具備有：將中介存在於胴體部形成材42之構成被接合面的前端面42s和前端部形成材45之構成被接合面的後端面45s之間之由金屬薄片50或者是突起部55所成的接合材，藉由對於胴體部形成材42和前端部形成材45通電來加熱並使接合材熔融，而使胴體部形成材42以及前端部形成材45熔著並作接合之接合工程。因此，針對將區劃出被收容有放出材E之密閉空間M的胴體部形成材42和前端部形成材45氣密地作接合之接合處理，係能 夠相較於先前技術之擴散接合，而更簡便地且更短時間地來進行，並能夠將陰極30自身之製造時間縮短。又，所得到的陰極30，係成為就算是在放電燈點燈中的高溫下也會具備有充分高之機械強度者。
並且，在藉由上述之製造方法所得到的陰極30中之本體部31，係在被胴體部形成材42以及前端部形成材45所包圍之密閉空間M內，配置有放出材43，該些胴體部形成材42以及前端部形成材45，係使被接合面彼此經由接合材來氣密地作接合。故而，若依據具備有此種陰極40之放電燈，則就算是在放電燈的點燈時，也不會有放出物質從接合面而噴出至外部的情況，而能夠涵蓋長期間地來達成安定之點燈狀態。特別是，於構成含有在放電燈之點燈時相較於由釷化合物所構成之放出物質而更容易蒸發之由稀少金屬化合物所成之放出物質之陰極的情況時，本發明之陰極30的構造係成為極為有用者。
在本發明中，係並不被上述之實施形態所限定，而可施加各種之變更。
例如，放出材用凹部，係只要被形成在胴體部形成材以及前端部形成材之至少其中一方處即可，如圖12中所示一般，亦可在形成前端部35之前端部形成材處，形成放出材用凹部33。
又，例如，作為接合材之突起部55，係可被形成在胴體部形成材42處，亦可被形成在胴體部形成材42以及前端部形成材45之雙方處。突起部55，當被形成 在胴體部形成材42以及前端部形成材45之雙方處的情況時，係以使雙方之突起部55的端面56彼此相互對向的方式來形成為理想。
更進而，例如，突起部55，係並不被限定於形成為環狀的情況，而例如亦可形成為圓盤狀。就算是在將突起部55形成為環狀的情況時，亦可成為部分性地存在有間隙的狀態。又，作為突起部55之沿著陰極30之軸方向的切斷面之端面形狀，例如，係可列舉出台形狀、矩形狀等，但是，突起部556之端面56，係並不被限定為平坦面，而亦可為曲面。
更進而，在陰極30處之收容有放出材E的密閉空間M，係可設為藉由身為構成本體部之陰極形成材的本體部形成材和身為構成電極軸部之陰極形成材的芯棒構件而區劃出來的構成。
圖13，係為針對在本發明之短弧型放電燈中的陰極之又一其他構成例作概略性展示的說明用剖面圖。
此陰極30，係具備有本體部31、和保持此本體部31之電極軸部37，並為藉由將身為構成本體部31之陰極形成構件的本體部形成材和身為構成電極軸部37之陰極形成材的芯棒構件作接合，而形成者。在本體部31之內部，係被形成有藉由此些之陰極形成材所包圍了的密閉空間M，在此密閉空間M內，係被配置有放出材E。
此例之本體部31，係具備有全體呈略圓柱狀之形狀，並且被形成為使其之前端部隨著朝向前端而縮徑 之圓錐台形狀。
在本體部31處，係具備被插入有電極軸部37之圓柱狀的第1凹部31a、和收容有放出材E之圓柱狀的第2凹部31b。第1凹部31a，係在後端側(圖13中之下端側)處具有開口，並以沿著軸方向而延伸的方式而被形成。第2凹部31b，係以連續於第1凹部31a地而沿著軸方向延伸的方式來形成，並具有較第1凹部31a之內徑更小的內徑。第1凹部31a以及第2凹部31b，係以使中心軸成為與本體部31之中心軸相互一致的狀態而被形成。第1凹部31a之底面351a，係具有圓環狀之形狀。第1凹部31a之底面31c以及第2凹部31b之底面，係分別被設為平坦面。
本體部31，係藉由至少在前端側部分中包含有放出物質之鎢構件所形成。放出物質之濃度，例如係為0.1~3.0質量%。作為放出物質，係可使用作為構成圖2中所示之陰極30之放出物質而作了例示者。
電極軸部37，例如係由鎢所構成，並具備有被插入至本體部31之第1凹部31a內的圓柱狀之小徑部38、和連續於此小徑部38地而形成之圓柱狀的大徑部39。小徑部38，係具備有與第1凹部31a之內徑相配合之外徑，其前端面係被設為平坦面。大徑部39，係具備有較第1凹部31a之內徑而更大的外徑。
在此陰極30處，係藉由將本體部形成材以及芯棒構件經由接合材來氣密地作接合，而形成由來於第2 凹部31b所產生的密閉空間M。
在此陰極30中，係必須構成為會使本體部31中之含有放出物質之前端側部分和在密閉空間M內之放出材E相互接觸。特別是，放出材E，係以與含有放出物質之前端側部分相互密著為理想。
放出材E，係具備有與藉由本體部形成材和芯棒構件所區劃出之密閉空間M之形狀相配合的形狀，例如係具有圓柱狀之形狀，其之前端面(圖13中之上端面)係與本體部31之第2凹部31b的底面相互密著。
作為構成放出材E之材料，係可使用作為構成圖2中所示之陰極30之放出材而作了例示者。
接合材，例如係藉由金屬薄片50所構成，並被配置為會中介存在於第1凹部31a之圓環狀的底面40s和電極軸部37之小徑部38的前端面47s之周緣部之間。
此金屬薄片50，係身為具備有與第1凹部31a的內徑相配合之外徑並且具有與第2凹部31b的內徑(開口徑)相配合之貫通孔51之圓環狀之形狀(參考圖14)。又，此例之金屬薄片50，係亦可為並不具有貫通孔之圓盤狀者。
作為構成金屬薄片50之材料，係可使用作為構成圖2中所示之陰極之金屬薄片而作了例示者。
此種陰極30，例如係可如同下述一般地來製造之。
首先，如同圖14中所示一般，準備本體部形成材 40、芯棒構件47、接合材以及放出材E。
本體部形成材40，係可藉由形成在圓柱狀之本體部形成材用金屬體40a的後端側處而開口之第1凹部31a，並且形成與第1凹部31a相連續之第2凹部31b，並進而將前端側部分切削加工為錐狀，而得到之。芯棒構件47，係可藉由對於具備有與應形成之大徑部39相同之大小的外徑之圓柱狀之芯棒構件用金屬體的前端側部分進行切削加工並形成小徑部38，而得到之。芯棒構件用金屬體之後端側部分，係構成大徑部39。又，構成接合材之金屬薄片50，例如係可藉由在圓板狀之薄片狀的金屬體50a處而於特定位置形成貫通孔51，並成形加工為圓環狀，而得到之。放出材E，係能夠與上述之方法同樣的來製作之。
接著，進行將本體部形成材40和芯棒構件47經由金屬薄片50來作接合之接合工程。在此接合工程中，首先，係將圓柱狀之放出材E，以使其之前端面會在本體部形成材40之構成被接合面的第1凹部31a之底面40s處露出的方式，來配置在本體部形成材40之第2凹部31b內。又，在第1凹部31a之底面40s處，將金屬薄片50，以使放出材E之前端面作了露出的狀態來配置在第1凹部31a之底面40s處。之後，將芯棒構件47之小徑部38插入至第1凹部31a中，並將金屬薄片50藉由第1凹部31a之底面40s和芯棒構件47之構成被接合面的前端面47s來作挾持。之後，藉由對於本體部形成材40和芯 棒構件47而在將該些朝向接合方向作了加壓的狀態下進行通電(電阻熔接)，來加熱金屬薄片50並使其熔融。由來於此金屬薄片50之熔融後的金屬，係被填充至本體部形成材40中之第1凹部31a的底面40s和芯棒構件47之前端面47s之間的間隙中並被熔著，藉由此，而形成將本體部形成材40和芯棒構件47相互作了接合的陰極前驅體。在此陰極前驅體處，係藉由將第2凹部31b之開口藉由芯棒構件47來作閉塞，而將被收容有放出材E之第2凹部31b的內部空間氣密地作密封並形成密閉空間M。此種接合處理，係在減壓下或者是惰性氣體氛圍下而進行，但是，係以在Ar氣體氛圍下來進行為理想。
之後，藉由對於陰極前驅體進行真空熱處理，而得到目的之陰極30。真空熱處理之條件，例如，處理溫度係為2000~2400℃，處理時間係為1小時。
如同上述一般，在上述之陰極30的製造方法中，係具備有：將中介存在於本體部形成材40之構成被接合面的第1凹部31a之底面40s和芯棒構件47之構成被接合面的前端面47s之間之身為接合材的金屬薄片50，藉由對於本體部形成材40以及芯棒構件47通電來加熱並使其熔融，而使本體部形成材40和芯棒構件47熔著並作接合之接合工程。因此，針對將區劃出被收容有放出材E之密閉空間M的本體部形成材40和芯棒構件47氣密地作接合之接合處理，係能夠相較於先前技術之擴散接合，而更簡便地且更短時間地來進行，並能夠將陰極30自身 之製造時間縮短。又，所得到的陰極30，係成為就算是在放電燈點燈中的高溫下也會具備有充分高之機械強度者。
並且，藉由上述之製造方法所得到的陰極30之本體部31，係在被本體部形成材40以及芯棒構件47所包圍之密閉空間M內，配置有放出材E，該些本體部形成材40以及芯棒構件47，係使被接合面彼此經由以金屬薄片50所成的接合材來氣密地作接合。故而，若依據具備有此種陰極40之放電燈，則就算是在放電燈的點燈時，也不會有放出物質從接合面而噴出至外部的情況，而能夠涵蓋長期間地來達成安定之點燈狀態。特別是，於構成含有在放電燈之點燈時相較於由釷化合物所構成之放出物質而更容易蒸發之由稀少金屬化合物所成之放出物質之陰極的情況時，本發明之陰極30的構造係成為極為有用者。
又，在陰極乃身為在必要之場所處而部分性地含有例如由釷所成之放出物質的構成等中，如圖15中所示一般，係亦可並非被設為在本體部之內部而配置有放出材之構成。此例之陰極的本體部31，除了並不具備有放出材之外，係身為具有與圖11中所示之構成的本體部31相同之基本構成者。
在製造此種構成之陰極30之本體部31的情況時，亦同樣的，例如可利用與製造圖11中所示之本體部31的方法相同之方法，而能夠將胴體部形成材和前端 部形成材間之接合處理，相較於先前技術之擴散接合，而更簡便地且更短時間地來進行，並能夠將陰極自身之製造時間縮短。又，所得到的陰極，係成為就算是在放電燈點燈中的高溫下也會具備有充分高之機械強度者。
實施例 〔實驗例1〕
在前端部形成材和胴體部形成材之接合中，針對藉由擴散接合所得到的接合體和本發明之藉由將以突起部所構成之接合材作熔著(以下，亦稱作「突起熔著」)一事所得到的接合體，而對於接合強度作了測定。
具體而言，係將由純鎢所成之外徑 15mm、全長80mm的胴體部形成材(42)、和由摻雜有ThO2之鎢(ThO2之濃度：2質量%)所成的外徑 15mm、全長80mm之前端部形成材(45)，此兩者間的接合，藉由擴散接合和突起熔著來進行，並對於所得到的接合體之拉張強度分別作了測定。另外，關於突起熔著，係在前端部形成材之被接合面上，以圓環狀而形成了高度1mm之突起部(55)。
又，接合強度之測定，係對於突起部(55)之端面(56)的面積Sw(mm2)適宜作變更而進行之。突起部(55)之端面(56)的面積，係設為當將前端部形成材(45)之被接合面(45s)的面積設為「S(mm2)」時， 會成為0.2×S(mm2)、0.3×S(mm2)、0.5×S(mm2)以及S(mm2)之大小。
根據表1之結果，可以確認到，在藉由突起熔著所得到的本發明之接合體中，當突起部之端面的面積Sw為0.3×S以上的情況時，係能夠得到超過擴散接合的情況時之接合強度。
〔實驗例2〕 〈接合體之製作例1〉
經過以下所示之工程，而製作了具有圖15中所示之構成的陰極之本體部。
(1)突起部形成工程
以會成為下述之尺寸的方式，來對於各陰極形成材進行切削處理，並對於表面進行研磨、洗淨處理，且以1000℃來進行了氫處理。另外，作為接合材之突起部(55)，係形成於前端部形成材(45)處。
胴體部形成材(42)之尺寸：外徑10mm、全長18mm
胴體部形成材(42)之材質：純鎢
前端部形成材(45)之尺寸：外徑10mm、全長10mm
前端部形成材(45)之材質：摻雜有ThO2之鎢(ThO2之濃度：2質量%)
突起部(55)之尺寸：外徑7mm、寬幅2.4mm、高度1mm，端面(56)之面積，係為前端部形成材(45)之被接合面(45s)的面積之0.3倍的大小
(2)接合工程
在使突起部(55)之端面(56)與前端部形成材(45)之被接合面(45s)相互抵接的狀態下，來作對向配置，並一面將胴體部形成材(42)和前端部形成材(45)以加壓5kN之加壓條件來朝向接合方向加壓，一面以電流10000A、10秒鐘的通電條件來作了通電。
(3)切削工程
將藉由接合工程所形成了的接合體，以會成為下述之尺寸的方式來進行了切削，之後，進行洗淨，更進而進行真空熱處理，而製作了陰極之本體部(31)(以下，稱作「接合體〔A〕」)。此接合體〔A〕，例如係身為作為7kW之氙氣燈用的陰極之本體部來使用者。
接合體〔A〕之尺寸：外徑10mm、全長21mm、前端角度40度
〈接合體之製作例2〉
經過以下所示之工程，而製作了具有圖11中所示之構成的陰極之本體部。
(1)突起部形成工程
以會成為下述之尺寸的方式，來對於各陰極形成材進行切削處理，並對於表面進行研磨、洗淨處理，且以1000℃來進行了氫處理。另外，突起部(55)，係形成於前端部形成材(45)處，在胴體部形成材(42)處，係形成了放出材用凹部(33)。
胴體部形成材(42)之尺寸：外徑8mm、全長41.5mm
胴體部形成材(42)之材質：純鎢
前端部形成材(45)之尺寸：外徑8mm、全長10mm
前端部形成材(45)之材質：摻雜有CeO2之鎢(CeO2之濃度：2質量%)
突起部(55)之尺寸：外徑5.6mm、寬幅1.1mm、高度1mm，端面(56)之面積，係為前端部形成材(45)之被接合面(45s)的面積之0.3倍的大小
放出材用凹部(33)之尺寸：孔徑2.5mm、全長3mm
放出構件(E)之材料：CeO2，ZrO2，W之燒結體
(2)接合工程
在放出材用凹部(33)中插入放出構件(E)，並使 突起部(55)之端面(56)與前端部形成材(45)之被接合面(45s)相互對向且抵接，並一面將胴體部形成材(42)和前端部形成材(45)以3kN之加壓條件來朝向接合方向加壓，一面以電流6000A、10秒鐘的通電條件來作了通電。
(3)切削工程
將藉由接合工程所形成了的接合體，以會成為下述之尺寸的方式來進行了切削，之後，進行洗淨，更進而進行真空熱處理，而製作了陰極之本體部(31)(以下，稱作「接合體〔B〕」)。此接合體〔B〕，例如係身為作為2kW之高壓UV燈管用之陰極之本體部來使用者。
接合體〔B〕之尺寸：外徑8mm、全長50mm、前端角度40度
〈接合體之製作例3〉
在接合體之製作例1中，於突起部形成工程中係並不形成突起部，在接合工程中，係藉由真空處理、加熱處理(1800℃，7分鐘)以及冷卻處理來進行了擴散接合，除此之外，係與製作例1相同的，而製作了比較用之陰極之本體部(以下，稱作「接合體〔C〕」)。
在對於如同上述一般所得到了的接合體〔A〕、〔B〕以及接合體〔C〕之拉張強度作了測定之後，其結果，係均為同等程度之接合強度。
如同根據上述之結果而可清楚得知一般，若依據本發明之由突起熔著所致的接合方法，則係能夠以相較於擴散接合而言為更短的時間，來製造出可得到與由擴散接合所致之接合體同等之機械性強度的接合體。
(實施例1)
依據圖2中所示之構成，而製作了下述之規格的陰極〔1〕。
胴體構件：材質=摻雜有氧化鋯(ZrO2)之鎢(ZrO2之濃度為2wt%)，最大外徑=12mm，軸方向之長度=18mm，前端面之內徑(凹部之開口徑)=3.0mm
放出材用凹部之內徑=3.0mm
芯棒構件用凹部之內徑=3.8mnm，軸方向之長度=8.5mm
前端部形成材：材質=摻雜有氧化鑭(La2O3)以及氧化鋯(ZrO2)之鎢(La2O3之濃度為2.5wt%，ZrO2之濃度為0.1wt%)，切削前之前端面之外徑=12mm，軸方向之長度=3.0mm
放出材：材質=氧化鈰(CeO2)和鎢(W)之燒結體(CeO2和W之質量比為1：1)，外徑=2.5mm，軸方向之長度=5.0mm
芯棒構件：材質=鎢，全長=155mm，小徑部之外徑=3.75mm，大徑部之外徑=6.0mm
金屬薄片：材質=鉭(Ta)，切削前尺寸(接合材用 金屬薄片之尺寸)為外徑=12mm，內徑(貫通孔之孔徑)=3.4mm，厚度=20μm(最大40μm)
又，上述之陰極的製造條件，係如同下述一般。
〔放出材〕
脫脂、暫時燒結處理：在氫氣氛圍下，處理溫度=1000℃，處理時間=1小時
正式燒結處理：在減壓下(1×10-5Pa以下)，處理溫度=1800℃，處理時間=1小時
〔陰極〕
接合處理：藉由將胴體構件用金屬體和前端構件用金屬體之間作電阻熔接，而加熱接合材(接合材用金屬薄片)並使其熔融。
在氬氣氛圍下，通電電流=10000A，處理時間=10秒鐘
又，係藉由將Ta箔捲繞並壓入於胴體構件用金屬體和芯棒構件，而作了接合。
真空熱處理：在減壓下(1×10-5Pa以下)，處理溫度=2200℃，處理時間=1小時
使用上述之陰極〔1〕，依據圖1中所示之構成，而製作了下述之規格的放電燈〔1〕。
發光管：材質=石英玻璃，最大內徑=109mm
陽極：材質=鎢，外徑=35mm，軸方向之長度=65mm
電極間距離：9mm
額定輸入：7kW
將上述之放電燈〔1〕，以電壓35V、電流140A之條件來點燈，並對於直到發生閃爍為止的點燈時間作了測定，其結果，係為500小時。又，從開始點燈起直到經過500小時之後的放電燈〔1〕之照度維持率，係為60%。
(實施例2)
依據圖13中所示之構成，而製作了下述之規格的陰極〔2〕。
本體構件：材質=摻雜有氧化鑭(La2O3)以及氧化鋯(ZrO2)之鎢(La2O3之濃度為2.5wt%，ZrO2之濃度為0.1wt%)，最大外徑=12mm，軸方向之長度=21mm
第1凹部之內徑=5.0mm，軸方向之長度=11mm，底面之外徑=5.0mm，底面之內徑=3.0mm
第2凹部之內徑=3.0mm
放出材：材質=氧化鈰(CeO2)和鎢(W)之燒結體(CeO2和W之質量比為1：1)，外徑=2.5mm，軸方向之長度=5.0mm
芯棒構件：材質=鎢，全長=155mm，小徑部之外徑=4.9mm，大徑部之外徑=6.0mm
接合材：材質=鉭(Ta)，外徑=4.95mm，內徑(貫通孔之孔徑)=3.1mm，厚度=20μm(最大40μm)
又，上述之陰極的製造條件，係如同下述一般。
〔放出材〕
脫脂、暫時燒結處理：在氫氣氛圍下，處理溫度=1000℃，處理時間=1小時
正式燒結處理：在減壓下(1×10-5Pa以下)，處理溫度=1800℃，處理時間=1小時
〔陰極〕
接合處理：藉由將本體構件和芯棒構件之間作電阻熔接，而加熱接合材並使其熔融。
在氬氣氛圍下，通電電流=2000A，處理時間=10秒鐘
真空熱處理：在減壓下(1×10-5Pa以下)，處理溫度=2200℃，處理時間=1小時
使用上述之陰極〔2〕，依據圖1中所示之構成，而製作了下述之規格的放電燈〔2〕。
發光管：材質=石英玻璃，最大內徑=109mm
陽極：材質=鎢，外徑=35mm，軸方向之長度=65mm
電極間距離：9mm
額定輸入：7kW
將上述之放電燈〔2〕，以電壓35V、電流140A之條件來點燈，並對於直到發生閃爍為止的點燈時間作了測定，其結果，係為500小時。又，從開始點燈起直到經過500小時之後的放電燈〔2〕之照度維持率，係為60%。
〔比較例1〕
除了並未使用接合材地來進行了接合之外，係與實施例2之方法相同的，而製作了比較用之陰極〔3〕。並且，除了使用了比較用之陰極〔3〕以外，係製作了具有與在實施例2中所製作之放電燈〔2〕相同之規格的放電燈〔3〕。
將上述之放電燈〔3〕，以電壓35V、電流140A之條件來點燈，並對於直到發生閃爍為止的點燈時間作了測定，其結果，係為100小時。又，從開始點燈起直到經過100小時之後的放電燈〔3〕之照度維持率，係為50%。
如同根據上述之結果而可明顯得知一般，若依據實施例1之放電燈〔1〕以及實施例2之放電燈〔2〕，則可確認到，係可涵蓋長期間地而達成安定之點燈狀態。
相對於此，在比較例1之放電燈〔3〕中，點燈狀態 係在早期便成為不安定。可以推測到，此係因為，在放電燈的點燈時，放出物質係從接合面彼此間之間隙、亦即是從本體構件之第1凹部之底面和芯棒構件之前端面之間的間隙而漏出，而放出物質並未被充分地供給至前端處之故。
31‧‧‧本體部
32‧‧‧胴體部
33‧‧‧放出材用凹部
34‧‧‧芯棒構件用凹部
35‧‧‧前端部
37‧‧‧電極軸部
38‧‧‧小徑部
39‧‧‧大徑部
50‧‧‧金屬薄片
E‧‧‧放出材
M‧‧‧密閉空間

Claims (9)

  1. 一種短弧型放電燈，係為在發光管之內部，使在前端側部分含有放出物質之陰極和陽極相互對向配置所成的短弧型放電燈，其特徵為：前述陰極，係將複數之陰極形成材作接合而形成，含有前述放出物質之其中1個的陰極形成材、和被接合於該陰極形成材處之其他的陰極形成材，係藉由對於該些陰極形成材之各者進行通電而使中介存在於該些陰極形成材之各者間的接合材熔融，來進行接合，在前述陰極之內部，係具備有被前述其中1個的陰極形成材和前述其他的陰極形成材所包圍之密閉空間，在該密閉空間內，係被配置有含有並未包含釷之放出物質的放出材。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之短弧型放電燈，其中，前述陰極，係具備有本體部，該本體部，係具備有胴體部、和連續於該胴體部之前端面的前端部，前述其中1個的陰極形成材，係身為構成前述前端部之前端部形成材，前述其他的陰極形成材，係身為構成前述胴體部之胴體部形成材，該胴體構件，係具備有沿著軸方向而延伸並且在陰極前端側處而具有開口之凹部，該胴體部形成材之環狀的前端面和前述前端部形成材之後端面，係經由前述接合材而被作接合。
  3. 如申請專利範圍第1項所記載之短弧型放電燈，其中，前述陰極，係具備有本體部、和保持該本體部之電極軸部，前述其中1個的陰極形成材，係身為構成本體部之本體部形成材，前述其他的陰極形成材，係身為構成電極軸部之芯棒構件，該本體部形成材，係具備有係沿著軸方向而延伸並且在陰極後端側處而具有開口之第1凹部、和連續於此第1凹部而沿著軸方向延伸並且具有較前述第1凹部之內徑而更小的內徑之第2凹部，前述本體部形成材之前述第1凹部的環狀之底面和前述芯棒構件之前端面，係經由前述接合材而被作接合。
  4. 如申請專利範圍第1~3項中之任一項所記載之短弧型放電燈，其中，前述接合材，係藉由與前述其中1個的陰極形成材或者是前述其他的陰極形成材相同之材料所成，並一體性地被設置在前述其中1個的陰極形成材以及前述其他的陰極形成材之至少其中一者處。
  5. 一種陰極的製造方法，係為製造在前端側部分含有放出物質之短弧型放電燈用之陰極的方法，前述陰極，係具備有本體部，該本體部，係具備有胴體部、和連續於該胴體部之前端面的前端部，前述其中1個的陰極形成材，係身為構成前端部之前端部形成材，前述其他的陰極形成材，係身為構成胴體部 之胴體部形成材，其特徵為，係具備有：將含有放出物質之其中1個的陰極形成材、和被接合於該其中1個的陰極形成材處之其他的陰極形成材，以在該些陰極形成材之各者處的被接合面之間中介存在有接合材的方式來作配置，並藉由對於該些陰極形成材之各者進行通電，來使該接合材熔融，而將該其中1個的陰極形成材和其他的陰極形成材作接合之工程，突起部形成工程，係在前述胴體部形成材以及前述前端部形成材之至少其中一方的被接合面上，形成構成前述接合部之突起部；和接合工程，係在使前述突起部之前端和前述胴體部形成材或者是前述前端部形成材之被接合面相對向並作了抵接的狀態下，藉由對於該胴體部形成材以及該前端部形成材之各者進行通電，來使前述突起部熔融並作接合。
  6. 如申請專利範圍第5項所記載之陰極的製造方法，其中，係具備有：切削工程，係藉由對於經由前述接合工程所形成的接合體而以使由前述突起部所致之熔著部分的至少一部分殘留的方式來進行切削，而形成圓錐台形狀之前端部。
  7. 如申請專利範圍第5項或第6項所記載之陰極的製造方法，其中，前述突起部，係被形成為環狀。
  8. 如申請專利範圍第7項所記載之陰極的製造方 法，其中，在前述胴體部形成材以及前述前端部形成材之至少其中一方處，係被形成有放出材用凹部，該放出材用凹部，係將含有放出物質之放出材以使其於被接合面處而露出的狀態來作收容，前述突起部，係被形成於包圍該放出材用凹部之開口的位置處。
  9. 如申請專利範圍第5項所記載之陰極的製造方法，其中，前述胴體部形成材係由鎢所成，前述前端部形成材係由被摻雜有放出物質之鎢所成。
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