氙燈燈管使用壽命的影響因素

　　氙燈燈管是Atlas氙燈老化試驗機最主要的核心部件，有著非常重要的作用，因為Atlas氙燈老化試驗機是目前市場上應(yīng)用廣泛的人工加速老化試驗設(shè)備，試驗原理主要是利用氙燈燈管模擬太陽光照射測試材料老化機光照褪色程度。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，弧長越長其壽命越長。

　　二、石英玻璃微缺陷

　　高功率脈沖氙燈在點火過程中，燈內(nèi)氣體通常會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，周圍氣體的升溫使絲狀導(dǎo)電通道迅速擴張，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火次數(shù)的增多，管壁的惡化程度會加速。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大、產(chǎn)生位錯、形成材料的局部熱點。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)力分布對氙燈爆炸有直接的影響。當(dāng)燈管較長時，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1年1000發(fā)次的點火后，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)過一年的點火后必須進(jìn)行更換，而拉應(yīng)力小于0 .18kg/mm2的氙燈用了3年也沒有裂紋出現(xiàn)。拉應(yīng)力還會使燈管表面的微缺陷慢慢變大，雖然這一過程速度比較慢，一般需要好幾個月后才會出現(xiàn)，但是在氙燈點火的時候，機械振動和等離子體的沖擊會加速微缺陷的變大。

　　氙燈在點火前，燈管應(yīng)力比較大，用應(yīng)力儀檢測有明顯的應(yīng)力條紋，在第一發(fā)次的常規(guī)點火中就出現(xiàn)爆炸，而后期的氙燈燈管通過退火烘箱來消除應(yīng)力，應(yīng)力消除得都比較*，不僅通過了常規(guī)檢測，更是通過了爆炸壽命檢測，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

　　氙氣是氙燈點火過程中的唯一工作氣體，充入的氙氣不純則會顯著增加氙燈的著火電壓。在氙燈制作的過程中，如果燈內(nèi)雜質(zhì)氣體沒有排除干凈，則會對氙燈點火帶來很多不利的因素。其中對燈危害程度最大的則是空氣中的水蒸氣 。如果水蒸氣沒有從燈內(nèi)*排出，電極鎢材料就會和水蒸氣發(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。在點火過程中，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械強度。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，降低電極使用過程中的溫度，同時電極桿除氣務(wù)必*，而且封接中應(yīng)該使用惰性氣體對電極桿進(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，則氙燈會出現(xiàn)點火失敗。

　　七、燈頭絕緣強度

　　燈頭絕緣強度是脈沖氙燈制作過程中一項重要的技術(shù)指標(biāo)，燈頭絕緣材料如不能承受氙燈點火時的高壓高電流的沖擊，會出現(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，其次對絕緣灌封材料的機械強度也要有一定的要求，要能承受得住點火過程中巨大的沖擊力，一旦絕緣材料被沖擊力撕裂，絕緣強度再好的灌封材料都會失去它的絕緣作用。