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氙燈燈管使用壽命的影響因素

更新時間:2021-10-25      點(diǎn)擊次數(shù):1073
  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光照射測試材料老化機(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(diǎn)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(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(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(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(diǎn)火的時候,機(jī)械振動和等離子體的沖擊會加速微缺陷的變大。
  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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(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(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(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失去它的絕緣作用。
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