專利名稱：三明治絕緣層燈頭的脈沖放電燈的制作方法
技術領域：
本實用新型是一種三明治絕緣層燈頭的脈沖放電燈，主要是應用于高功率、大能量脈沖的氙燈。
已有技術1.分段式耐高壓燈頭的脈沖放電燈是一種在燈頭管壁兩端局部區域，用環氧樹脂加玻璃纖維布直接環狀纏繞固化后，外層套有硅橡膠管和金屬管而構成。這種結構制作方便，有較好的耐高壓絕緣性，能有效阻斷高壓電沿管壁表面爬電的路徑。但是，環氧樹脂固化過程中，會產生向心收縮的壓力，時有發生燈頭管壁損裂、慢性漏氣。而且，受強光輻射，膠體容易變質，膠體堅硬不抗震。燈頭的實際使用壽命受到限制。
2.中國科學院上海光學精密機械研究所的專利ZL93226595.2“新型高壓接頭的脈沖放電燈”，提供一種在燈頭管壁與外置陶瓷圓環和金屬管之間的縱向全程填充703硅膠的結構。這種結構工藝簡單，具有良好的抗震性和緩沖性，能消除羅侖磁力對燈頭的破壞。但是，703硅膠屬水乳性膠體，因膠層太厚，一般難以控制膠粘的全程固化周期，時有形成沿膠體未固化區域被高壓電擊穿的現象。是燈頭成品率不高的致命因素。
3.改進型耐高壓燈頭的脈沖放電燈是一種在燈頭管壁與外部的陶瓷套管和金屬管的中間灌封改性的環氧樹脂(稱環氧冷膠)達到耐高壓的目的。這種結構用環氧冷膠代替703硅膠，解決了原膠體固化困難的問題，環氧改性變得松軟，保持了較好的彈性，燈頭的安全系數也有所提高。但是，由于環氧冷膠中含有樹脂改性的物質，使膠層與管壁的粘結力明顯減弱，在操作過程中無法達到全程密封，因產生一定的空氣隙，高壓漏電流大。因此，耐高壓絕緣的可靠性大大下降。燈頭在使用高壓狀態下，常有被高壓電擊穿的事例發生。
本實用新型的目的是為了克服上述耐高壓燈頭的缺點，將耐高壓燈頭從已有技術50kV時漏電流≤50μA的允許指標，提高到50kV時漏電流≤20μA的檢測標準，并使成型燈頭在高壓使用中，成品合格率達到100％，同時具有耐輻射、耐老化、抗沖力強。
本實用新型的三明治絕緣層燈頭的脈沖放電燈，包含燈管7及其在燈管7兩端對稱置放的結構完全相同的兩只燈頭6。燈頭6的中心置有一端帶電極引出線1的銅連接頭10，另一端帶伸進燈管7內的電極8的電極座10，電極座10外套有金屬套筒11。在電極座10與金屬套筒11之間有由多層絕緣材料一層層疊加構成的復合絕緣層包封著電極座10。其中緊貼著電極座10外表面上的一層稱為內層，是膠粘密封層4。在膠粘密封層4之上的一層稱為中間層，是環氧樹脂層3，在環氧樹脂層3之上貼近金屬套筒11內表面的一層稱為外層，是陶瓷層9。因為由內、中、外三層層層疊加而構成金屬套筒11與電極座10之間的絕緣層，所以稱此絕緣層為“三明治”絕緣層。電極座10與金屬套筒11之間在電極座10與燈管7的連接凹形部位，置有“O”形密封圈5。在上述三明治絕緣層的端面，金屬套筒11與電極引出線1之間有質密的硅膠密封層2。如圖1所示。
上述緊貼著電極座10外表面上的內層的膠粘密封層4是由脫醇型潮氣固化單組份室溫硫化的膠液構成的(通常稱為這種膠液為特種RTV膠液)。
所說的三明治絕緣層的中間層為環氧樹脂層是由具有高絕緣強度的環氧樹脂膠構成的。
所說的三明治絕緣層中貼近金屬套筒11內表面的外層為陶瓷層9是由耐高溫的陶瓷管構成的。
所說的作為脈沖放電燈接地電極的金屬套筒11是由不繡鋼管，或者是鋁合金管構成的。
上述燈管7內充有氙氣，或其他隋性氣體。
所說的電極座10的管壁是與燈管7相同材料構成的，例如燈管7與電極座10的管壁都是石英管構成的。
上述置于金屬套筒11與電極座10之間凹形部位的“O”形密封圈5是由具有密封性好和彈性好的硅橡膠構成的。
本實用新型的優點是1.金屬套筒11與電極座10之間的絕緣層是三明治絕緣層，緊貼著電極座10外表面上的內層是由特種TTV膠液構成的膠粘密封層4，是一種不容易流淌，室溫下能充分硫化的優質膠液層。貼近金屬套筒11的外層是一種氣密性好的不容易變形的陶瓷層9。中間層是具有絕緣強度高的環氧樹脂膠構成的環氧樹脂層3。此層在制作過程中，也就是在環氧樹脂膠固化過程中不能產生微小氣泡，它與內、外二層的絕緣材料能有機地粘合一起，形成一個品質優良的絕緣層。密封圈5和金屬套筒11與電極引出線之間的硅膠密封層2，以及三明治絕緣層三者構成了燈頭6的完正的密封和絕緣。有利地防止了電極6與金屬套筒11之間爬電、漏電現象。
2.上述的絕緣層的材料都具有優良的電學性能。三種介質不同的材料，電阻系數大，擊穿電壓強度均達到≥20kV/mm。而且，內層材料與電極座10的管壁(石英)膠粘，具有良好的分子吸附作用，粘合強度≥10kg/cm2，能全程阻斷高壓電沿電極座的(石英)管壁爬電的路徑。從而，滿足了脈沖放電燈在高壓狀態下運轉時對燈頭耐高壓絕緣的要求。
3.三明治絕緣層燈頭的綜合物理機械性能優良。由于內層膠體具有良好的彈性，抗震性強，起到一定的緩沖作用，能消除羅侖磁力對燈頭內部構件的破壞。并且，具有在強光輻射下，膠體不變質的特性，膠體的耐老化、耐潮氣的性能也為上佳。制作時，不受溫度和濕度環境變化的制約(工作溫度-70℃～+200℃)。金屬套筒11與電極座10之間的凹形部位置了“O”形密封圈，既保證了燈頭的同軸心，又獲得了密封絕緣的效果。
4.運用三明治絕緣層燈頭的新結構，制作工藝方便，燈頭的絕緣性能好，工作壽命長。使燈頭從原定50kV時漏電流≤50μA的允許指標，提高到50kV時漏電流≤20μA的檢測標準。實際檢測本實用新型可達到65kV時漏電流≤1μA指標。而且，成型的燈頭，成品合格率為100％。因此，大大提高了脈沖放電燈使用在激光裝置上的正常運轉壽命。其經濟效益也是十分明顯的。由表1中，看出本實用新型與已有技術的比較后的優點。
表1已有技術和本實用新型的優缺點比較
注☆——好；△——一般；×——差。
圖1是本實用新型的整體結構示意圖。
實施例由圖1所示的本實用新型脈沖放電燈結構，燈管7內充入氙氣，燈管7和電極座10管壁均為石英管，制成從20×380(mm)至37×1400(mm)多種規格的脈沖氙燈。經過中國科學院上海光學精密機械研究所的“脈沖氙燈性能測試組”嚴格檢測，燈頭的耐高壓絕緣性能抽樣檢驗參數如表2、表3所示。
表2脈沖氙燈的燈頭檢驗結果(一)
表3脈沖氙燈的燈頭檢驗結果(二)
上述實用新型的三明治絕緣層燈頭的脈沖放電燈已形成批量的產品，已成功地用于大功率1012W激光裝置。實驗證明本實用新型設計合理，結構簡單可靠，操作方便，使用安全，使用壽命長，成品合格率為100％。實際燈頭的耐高壓漏電流值小于1μA，使用在激光器上能穩定地運轉。
權利要求1.一種三明治絕緣層燈頭的脈沖放電燈，包含<1>燈管(7)及燈管(7)兩端對稱置放的結構完全相同的兩只燈頭(6)；<2>燈頭(6)的中心置有一端帶電極引出線(1)的銅連接頭(12)，另一端帶伸進燈管(7)內電極(8)的電極座(10)，電極座(10)外套有金屬套筒(11)；其特征在于<3>電極座(10)到金屬套筒(11)之間的絕緣層是由緊貼著電極座(10)外表面上的內層為膠粘密封層(4)，中間層是環氧樹脂層(3)，貼近金屬套筒(11)內表面的外層為陶瓷層(9)，層層疊加而構成的三明治絕緣層；<4>電極座(10)與金屬套筒(11)之間在電極座(10)與燈管(7)連接的凹形部位，置有“O”形密封圈(5)；<5>在上述三明治絕緣層的端面，金屬套筒(11)與電極引出線(1)之間有質密的硅膠密封層(2)。
2.根據權利要求1的脈沖放電燈，其特征在于三明治絕緣層中緊貼著電極座(10)外表面上內層膠粘密封層(4)是由膠醇型潮氣固化單組份室溫硫化的膠液構成的。
3.根據權利要求1的脈沖放電燈，其特征在于三明治絕緣層中貼近金屬套筒(11)內表面的外層陶瓷層(9)是由耐高溫的陶瓷管構成的。
4.根據權利要求1的脈沖放電燈，其特征在于三明治絕緣層的中間層——環氧樹脂層(3)是由具有高絕緣強度的環氧樹脂膠構成的。
專利摘要一種三明治絕緣層燈頭的脈沖放電燈,包含燈管和燈管兩端對稱置放的結構完全相同的兩只燈頭。燈頭中心的電極座與金屬套筒之間有由內層為膠粘密封層,中間層是環氧樹脂層,外層為陶瓷層,層層疊加構成的三明治絕緣層。三明治絕緣層和三明治絕緣層端面金屬套筒與電極引出線之間的硅膠密封層以及“O”形密封圈三者合在一起構成燈頭完正的密封和絕緣。具有漏電流小,絕緣強度高,抗震性強,使用壽命長,合格率為100%的優點。
文檔編號H01J61/36GK2358556SQ9824736
公開日2000年1月12日 申請日期1998年12月23日 優先權日1998年12月23日
發明者袁才來, 蔣寶財, 徐建春, 毛伊榮, 于阿春, 孫國梅, 王海霞, 陳小春 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所