專利名稱：放電燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在曝光裝置等中使用的放電燈，尤其涉及短弧型放電燈等高輸出放電 燈的電極結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
短弧型放電燈將高亮度的光照射到基板等曝光對象物上。由于曝光對象物的大型 化，并且由于生產(chǎn)率的提高，要求放電燈的高輸出化，隨之要求額定消耗功率的增加。在進(jìn) 行大功率化時，現(xiàn)有的電極結(jié)構(gòu)會對電子發(fā)射、熱放出、耐久性等產(chǎn)生影響。因此，要求組合 了結(jié)晶、種類等不同的金屬的電極結(jié)構(gòu)。例如，當(dāng)增大額定功率時，陰極前端部中的電流密度較大，因此電極消耗劇烈，電 弧放電的輝點(diǎn)移動而成為不穩(wěn)定的放電。因此，作為使電弧放電穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，公知有以下的 電極結(jié)構(gòu)通過直流放電處理裝置熔融陰極前端部，使前端部的結(jié)晶結(jié)構(gòu)粗大化(參照專 利文獻(xiàn)1)。此外，當(dāng)增大額定功率時，在燈的電極間流過的電流量增加，電極溫度上升。尤其 是，陽極前端部成為高溫狀態(tài)，隨著時間經(jīng)過，陽極前端部融熔、蒸發(fā)。其結(jié)果，由于不穩(wěn)定 的電弧放電和陽極熔融造成的金屬在管內(nèi)表面附著等，發(fā)光效率降低，并且燈壽命由于電 極消耗而降低。為了防止這種過熱造成的電極熔融，公知有以下的電極結(jié)構(gòu)將相比金屬的電極 主體導(dǎo)熱系數(shù)高、熔點(diǎn)低的金屬材料封入到主體內(nèi)部空間中(參照專利文獻(xiàn)2)。因此，在有 底的筒狀的金屬部件上焊接蓋部件，形成設(shè)置了密閉空間的電極。專利文獻(xiàn)1 日本特開2002-110083號公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開2004-259644號公報(bào)即使改變電極表面附近的結(jié)晶結(jié)構(gòu)、金屬組成，也不能整體性地較大程度地改善 導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、耐久性等電極特性。尤其是，在大輸出型放電燈的情況下，不能期望熱放出 特性的較大提高。但是，在組合相同種類、或者不同種類的部件來構(gòu)成電極時，部件間的接 合狀態(tài)會對耐久性、導(dǎo)熱性等產(chǎn)生影響。例如，在通過電子束焊接等焊接來接合金屬部件，從而構(gòu)成電極的情況下，金屬結(jié) 晶的直徑沿著接合面增大，直徑的大小變得不均勻。此外，結(jié)晶直徑沿著電極軸方向的變化 變得不連續(xù)，在接合部分上出現(xiàn)結(jié)晶邊界。因此，電極強(qiáng)度在接合部分處下降。此外，在結(jié)晶直徑的大小等金屬組織在接合面附近不均勻或者不連續(xù)的情況下， 沿著電極軸方向的熱的傳導(dǎo)特性在整個接合面上不均勻，不能很好地進(jìn)行電極內(nèi)部的熱輸 送。其結(jié)果，在電極內(nèi)部產(chǎn)生局部的過熱狀態(tài)，從而加快電極消耗。由此，要求以不對電極特性產(chǎn)生不利影響的方式來組合多個部件構(gòu)成電極。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的放電燈具有放電管、以及配置在放電管內(nèi)的一對電極，構(gòu)成為例如短弧型放電燈(尤其是大輸出放電燈)。此外，放電燈的至少一個電極由固相接合了多個固體部件而形成的電極構(gòu)成，至少一個固體部件由金屬部件構(gòu)成。例如，能夠接合多個金屬部件， 構(gòu)成電極的固體部件的數(shù)量是任意的。此外，可以直接接合固體部件彼此，或者也可以在部 件之間夾設(shè)用于提高接合性能等的部件來進(jìn)行接合(還能夠?qū)⒃搳A設(shè)部件視作多個固體 部件)。在構(gòu)成電極主體的多個固體部件中，包括有被電極支承棒支承的固體部件(以下 稱作后端側(cè)固體部件)、以及具有電極前端面的固體部件(以下稱作前端側(cè)固體部件)，通 過在后端側(cè)固體部件和前端側(cè)固體部件之間進(jìn)行固相接合來形成電極。在固相接合中，使 固體部件間的接合面接觸，一邊加壓加熱一邊接合固體部件彼此。在本發(fā)明中，形成金屬部件的接合面的晶粒(以下稱作接合面晶粒)的至少一部 分由于接合而變形。另一方面，除其以外的晶粒在接合前后實(shí)質(zhì)上不變形。例如，接合面晶 粒在整個接合面(有助于接合的面)的范圍內(nèi)產(chǎn)生晶粒的變形或者晶界移動，晶粒的變形 成為有助于接合的變形。尤其是，在接合面不是超平滑面的情況下，容易形成較大的晶粒， 從而產(chǎn)生微小的間隙。另一方面，關(guān)于接合面晶粒以外的金屬晶粒，在接合面附近，沿接合面垂直方向?qū)?質(zhì)上不產(chǎn)生起因于接合的變形。此處，所謂“實(shí)質(zhì)上不產(chǎn)生”，是指不產(chǎn)生直接有助于接合的 晶粒變形(晶粒生成)、晶界移動，接合前的晶粒在接合后基本上不變形。通過這種固相接合，即將接合面晶粒用于直接接合，將除此以外的金屬組織(晶 粒)用于不受接合影響的部件間接合，由此，接合后的金屬部件的接合面附近的結(jié)晶直徑 具有均勻的特性。即，金屬部件的晶粒沿著金屬部件的接合面大致均勻，并且，沿著接合面 垂直方向大致均勻。由此，在接合面附近，不會如電子束焊接等那樣生成一次、二次再結(jié)晶造成的粗大 晶粒，并且不會產(chǎn)生粗大晶粒沿著接合面垂直方向形成為層狀，而結(jié)晶直徑等金屬組織特 性不會在接合面方向以及接合面垂直方向產(chǎn)生不連續(xù)性變化。由此，對于接合面上的金屬結(jié)晶組織，成為關(guān)于耐久性和導(dǎo)熱性的二者的平衡好 的優(yōu)異結(jié)構(gòu)。在接合面上能夠通過可靠的固相接合得到必要的強(qiáng)度，另一方面，關(guān)于熱輸 送、導(dǎo)電性方面，僅在接合面上結(jié)晶特性和其他金屬組織不同。因此，其能力與一體結(jié)構(gòu)的 電極相比不會顯著下降。由此，在接合面附近導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、耐久性穩(wěn)定，因此不用擔(dān)心導(dǎo)熱性、耐久性等 局部降低，從而產(chǎn)生急劇的部分性電極消耗。由此，能夠選擇不同種類或者相同種類的固體 部件，在自由設(shè)計(jì)電極形狀的同時進(jìn)行接合，以提高導(dǎo)熱性、電子發(fā)射特性、耐久性等，從而 能夠得到具有優(yōu)異特性的電極結(jié)構(gòu)。此外，本發(fā)明的另一方面的放電燈用電極為配置在放電燈的放電管內(nèi)，且由多個 固體部件構(gòu)成的電極，所述多個固體部件包括包含電極前端面的前端側(cè)固體部件和被電極 支承棒支承的后端側(cè)固體部件，該放電燈用電極的特征在于，通過在前端側(cè)固體部件和后 端側(cè)固體部件之間對多個固體部件進(jìn)行固相接合而形成，多個固體部件中的至少一個為金 屬部件，形成金屬部件的接合面的接合面晶粒的至少一部分由于接合而變形，關(guān)于接合面 晶粒以外的金屬晶粒，在接合面附近，沿接合面垂直方向?qū)嵸|(zhì)上不產(chǎn)生因接合造成的變形。另一方面，本發(fā)明的又一方面的放電燈、或者放電燈用電極能夠具有在固相接合中使接合面傾斜化的電極。即，放電燈具有放電管、以及配置在放電管內(nèi)的一對電極，其中 至少一個電極為由多個固體部件固相接合而形成的電極。 此外，多個固體部件中的至少一個為金屬部件，金屬部件的結(jié)晶直徑沿著部件間 的接合面大致均勻，在金屬部件的接合面附近，金屬結(jié)晶、結(jié)晶組織沿著接合面垂直方向傾 斜化?！皟A斜化”記載在例如以下的參考文獻(xiàn)1、2中。參考文獻(xiàn)1“特許流通支援+ ~ —卜” 15年度化學(xué)14軽金屬基複合材料獨(dú)立行政法人工業(yè)所有権·研修館1. 1. 1軽金屬基複合材料O技術(shù)(7)傾斜化(http//www. ryutu. inpit. go. jp/chart/H15/kagakul4/l/l-l. pdf)參考文獻(xiàn)2“傾斜機(jī)能材料 技術(shù)展開” m * 一出版、2009年9月22日発行
第1章傾斜機(jī)能材料O外観1. 3傾斜機(jī)能材料O基本概念、第5、6頁1. 6傾斜機(jī)能材料O展望第10頁如文獻(xiàn)1、2所記載那樣，所謂傾斜化，是指使組成、組織或除此以外的功能在其內(nèi) 部連續(xù)性變化的狀態(tài)。在本申請發(fā)明的情況下，表示金屬結(jié)晶、即金屬部件的結(jié)構(gòu)關(guān)于自身 的特性、性質(zhì)、功能，沿著接合面垂直方向連續(xù)性或階段性變化的情況，是指在其接合面附 近發(fā)現(xiàn)了分布(傾斜)結(jié)構(gòu)的情況。例如，作為一個具體特征，在使包括了金屬部件的多個 固體部件固相接合時，結(jié)晶直徑沿著從接合面離開的方向連續(xù)變化。在本發(fā)明中，分別通過對獨(dú)立準(zhǔn)備的固體狀部件進(jìn)行固相接合，成為在接合面上 金屬晶粒的結(jié)構(gòu)和金屬組織關(guān)于耐久性、導(dǎo)熱性優(yōu)異的結(jié)構(gòu)。金屬結(jié)晶的直徑沿著固體部 件間的接合面大致均勻，沿著接合面垂直方向的結(jié)晶在接合面附近傾斜化。即，在接合面附 近，結(jié)晶是階段性、連續(xù)性的，不會產(chǎn)生急劇的結(jié)晶變化。在接合面附近，導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、耐久性也穩(wěn)定，因此不用擔(dān)心導(dǎo)熱性、耐久性等局 部降低，從而產(chǎn)生急劇的部分性電極消耗，選擇并接合不同種類或者相同種類的固體部件， 以提高導(dǎo)熱性、電子發(fā)射特性、耐久性等，由此能夠得到具有優(yōu)異特性的電極結(jié)構(gòu)。接合面上的晶粒變形或傾斜化，在滿足避免部分性、局部性不均的條件的范圍內(nèi) 整體性形成即可。關(guān)于固相接合方式，應(yīng)用利用了熱擴(kuò)散、電場擴(kuò)散的固相接合法即可。例 如，優(yōu)選應(yīng)用作為固相接合法之一的擴(kuò)散接合。具體而言，能夠通過放電等離子體燒結(jié)法 (SPS燒結(jié)法)等使固體部件彼此接合。在固相接合的工序中，設(shè)定加熱條件、加壓條件等， 以實(shí)現(xiàn)晶粒變形/傾斜化。固體部件的接合面的平滑程度是各種各樣的，在不是超平滑面的情況下，在接合 面上產(chǎn)生微小的間隙?？紤]僅將微小的間隙作為對象進(jìn)行加熱以不產(chǎn)生晶粒變形。此時， 優(yōu)選通過放電等離子體燒結(jié)方式的接合(SPS接合)對固體部件彼此進(jìn)行接合。關(guān)于接合部件的組合，根據(jù)熱輸送效果、耐久性等目的確定固體部件的組合即可， 電極形狀也根據(jù)目的確定即可。構(gòu)成電極的固體部件的數(shù)量是任意的。例如，在短弧型放 電燈等中，通過圓錐臺形狀的電極前端部和圓柱狀的電極機(jī)體部構(gòu)成了電極，但是接合面能夠根據(jù)固體部件 的組合、形狀位于電極前端部或電極機(jī)體部上。作為具體的固體部件的組合，也可以用前端側(cè)固體部件和后端側(cè)固體部件這兩個 的組合來構(gòu)成電極主體。例如，在由圓柱狀部分和圓錐臺形狀部分構(gòu)成的電極形狀的情況 下，還能夠?qū)?gòu)成電極前端部及電極機(jī)體部的一部分的固體部件和構(gòu)成剩余的電極機(jī)體部 的固體部件進(jìn)行接合，并且，也能夠?qū)?gòu)成電極機(jī)體部及電極前端部的一部分的固體部件 和構(gòu)成剩余的電極前端部的固體部件進(jìn)行接合?；蛘?，也可以分別用獨(dú)立的固體部件構(gòu)成 電極前端部和電極機(jī)體部，并進(jìn)行接合。例如，在整個電極前端部用一個固體部件構(gòu)成的情況下，能夠通過圓錐臺形狀的 電極前端部、以及具有與第2固體部件的直徑相同直徑的圓柱形狀接合部構(gòu)成第1固體部 件。當(dāng)設(shè)為這種電極結(jié)構(gòu)時，能夠在機(jī)體部中形成內(nèi)部空間，在周向上形成散熱鰭片等，比 較自由地設(shè)計(jì)機(jī)體部的結(jié)構(gòu)。另一方面，在僅電極前端部的一部分用一個固體部件構(gòu)成的情況下，通過機(jī)體部、 以及與第1固體部件接合的圓錐臺形狀電極接合部構(gòu)成第2固體部件。在設(shè)為這種電極結(jié) 構(gòu)時，僅改變電極前端部的特性那樣的設(shè)計(jì)是可能的。在考慮提高沿著電極軸方向的熱輸送效果時，優(yōu)選對導(dǎo)熱系數(shù)不同的固體部件進(jìn) 行接合，并且，通過導(dǎo)熱系數(shù)相對較高的固體部件構(gòu)成電極支承棒側(cè)的電極機(jī)體部。例如， 能夠?qū)⒓冩u等高熔點(diǎn)固體部件構(gòu)成為電極機(jī)體部。另一方面，以構(gòu)成自由的電極形狀為目 的，還能夠?qū)ο嗤N類、相同特性的固體部件彼此進(jìn)行接合來形成電極。在整個電極前端部用一個固體部件構(gòu)成的情況下，能夠通過圓錐臺形狀的電極前 端部、和圓柱形狀接合部構(gòu)成前端側(cè)固體部件。當(dāng)設(shè)為這種電極結(jié)構(gòu)時，能夠在機(jī)體部中形 成內(nèi)部空間，或者在周向上形成散熱鰭片等，比較自由地設(shè)計(jì)機(jī)體部的結(jié)構(gòu)。另一方面，也 可以僅電極前端部的一部分用一個固體部件構(gòu)成。通常，電極形狀以電極軸為中心對稱，熱、電流沿著電極軸移動。由此，期望沿著電 極軸在合適的場所、以合適的材料配置固體部件，以沿著電極軸垂直方向形成接合面的方 式對固體部件進(jìn)行固相接合比較好。例如，在固相接合后對電極切削成形的情況下，在沿著 電極軸垂直方向形成接合面時，作業(yè)中的電極穩(wěn)定性優(yōu)異。此外，在鉛垂上側(cè)配置了陽極的放電燈中，在使導(dǎo)熱系數(shù)較高的固體部件與鎢等 的電極前端部接合的情況下，從電極前端面到接合面，電極軸方向的距離相等。因此，在沿 著電極軸的熱的輸送中沒有波動，燈點(diǎn)亮中的溫度分布以電極軸為中心成為對稱性分布， 不會產(chǎn)生局部過熱造成的電極損耗。如果考慮防止電極過熱，則期望在熱輸送的同時提高熱放出效果。如果不將待接 合的固體部件的接觸面設(shè)為完全平坦(超平滑面)，則沿著接合面在接合后也部分性殘留 間隙，在燈點(diǎn)亮?xí)r從間隙放出熱。由此，對具有沿著接合面形成有間隙那樣的接觸面的固體 部件彼此進(jìn)行固相接合比較好。例如，也可以在電極表面附近沿著周向形成楔，設(shè)置間隙。如上所述，關(guān)于電極的制造工序方法，能夠通過例如SPS接合來接合多個固體部 件。此時，期望通過盡可能提高送出到接合面的電流密度，局部加熱接合面。由此，在將金 屬部件的沿著接合面的面積(有助于接合的面積)設(shè)為S01，將金屬部件的填充部分的沿著 電極軸垂直方向的截面積設(shè)為S02時，期望構(gòu)成為滿足S02 > SOl0例如，也可以將接合面 附近設(shè)為圓錐形狀來縮小接合面面積。
或者，也可以在電極內(nèi)部設(shè)置密閉空間，將接合面構(gòu)成為緣部分?？紤]接合部分(即加熱部分)關(guān)于電極軸為均勻分布，由此接合時的強(qiáng)度平衡優(yōu)異的情況，期望以在大致 圓柱狀的電極機(jī)體部的徑向的截面積中成為最小，即接合面成為圓狀、或者環(huán)狀的方式構(gòu) 成 SOlo為了與接合面的平滑程度無關(guān)地提高固體部件間的接合狀態(tài)，也可以在中間夾著 軟部件來接合固體部件彼此。為了提高接合強(qiáng)度，期望隔著夾設(shè)固體部件來將金屬部件與 其他的固體部件接合。例如，將夾設(shè)固體部件構(gòu)成為比待接合的固體部件軟的部件。此處， 所謂“軟，，部件，是指例如由于硬度低、延展性和可鍛性優(yōu)良(高)，在接合時相比固體部件 變形變大的部件。例如，在金屬部件為鎢的情況下，作為比鎢軟的金屬，構(gòu)成為包括鉬、鉭、釩、鈮、 鈦、金、鉬、錸中的至少任意1種即可。此外，考慮到使導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性穩(wěn)定的情況，可以將夾 設(shè)固體部件設(shè)為包括鎢的合金。作為電極結(jié)構(gòu)，設(shè)置凹狀金屬部件，并對多個固體部件進(jìn)行接合，由此在電極內(nèi)部 形成密閉空間，并在密閉空間中插入在亮燈時熔融的低熔點(diǎn)金屬，由此能夠提高電極軸方 向的熱輸送效率。此時，在形成了電極主體后，將電極支承棒接合到后端側(cè)固體部件上。此時，由于 來自電極支承棒側(cè)的壓力，后端側(cè)固體部件變形，該壓力傳遞到接合面，由此可能產(chǎn)生接合 面剝離。為了防止這種情況，期望凹狀金屬部件的接合面，相比被導(dǎo)電性的電極支承棒支 承的后端側(cè)固體部件的與電極支承棒的接合前端部，位于燈中心側(cè)(另一個電極側(cè))。在接 合面上，期望以不產(chǎn)生通往密閉空間的間隙的方式構(gòu)成接合面(例如，在金屬部件的凹部 壁面和端面兩方構(gòu)成接合面)。此外，考慮到防止熔融金屬進(jìn)入到接合面的情況，期望構(gòu)成 為凹狀金屬部件的接合面，與在亮燈時熔融的亮燈時熔融金屬的凝固范圍相比位于電極支 承棒一側(cè)。為了提高電極自身的散熱效果，優(yōu)選增加表面積。通過接合多個固體部件來將電 極形成為鰭形、薄片形狀，能夠形成為在現(xiàn)有制造中較難實(shí)現(xiàn)的深槽的電極結(jié)構(gòu)。例如，也可以具有尺寸、直徑不同的多個板狀固體部件，以電極直徑沿著電極軸方 向變化的方式接合多個板狀固體部件。通過接合直徑不同的板狀的固體部件，能夠構(gòu)成電 極軸垂直方向的電極直徑相對柱狀電極機(jī)體部斷續(xù)性增加、減少的電極?；蛘?，還能夠設(shè)為沿著電極軸方向配設(shè)了鰭片的電極形狀。例如，也可以構(gòu)成以下 的電極作為多個固體部件，準(zhǔn)備具有電極前端面的電極前端部件，以及在周向上以預(yù)定間 隔排列多個鰭片的機(jī)體部件，所述多個鰭片從尺寸、直徑比電極前端部件小的筒狀部件開 始在徑向上延伸，并使電極前端部件和筒狀部件同軸接合。由此，在柱狀電極機(jī)體部上，能 夠沿著電極軸方向形成深槽。此外，也可以設(shè)為還接合鰭片和電極前端部件的結(jié)構(gòu)。在這種具有鰭形的電極的情況下，以電極前端部件的接合面構(gòu)成槽的終端面的一 部分的方式形成鰭片，以保護(hù)鰭片不受放電影響，防止由于放電而過熱的氣體直接進(jìn)入到 接合部中比較好。多個鰭片形成為具有不從電極前端部件的接合面突出的徑向尺寸。此外，在為了提高散熱性而增多鰭片的數(shù)量時，電極機(jī)體部分的截面積變小，電極 軸方向的導(dǎo)熱下降。因此，在將機(jī)體部件的沿著電極軸垂直方向的截面積設(shè)為S11，將填埋多個鰭片部之間的槽時的假想機(jī)體部件的沿著電極軸垂直方向的截面積設(shè)為S12時，構(gòu)成 為滿足S12X 2/3彡Sll比較好。本 發(fā)明的另一個方面中的放電燈用電極的制造方法為以下的制造方法在前端側(cè) 固體部件和后端側(cè)固體部件對多個固體部件進(jìn)行固相接合，所述多個固體部件中的至少一 個為金屬部件，所述多個固體部件包括前端側(cè)固體部件，其包括電極前端面；以及后端側(cè) 固體部件，其被電極支承棒支承，該放電燈用電極的制造方法的特征在于，對多個固體部件 進(jìn)行固相接合，使得形成金屬部件的接合面的接合面晶粒的至少一部分由于接合而變形， 而關(guān)于接合面晶粒以外的金屬晶粒，在接合面附近，沿接合面垂直方向?qū)嵸|(zhì)上不產(chǎn)生因接 合造成的變形。例如，作為僅使接合面晶粒有助于接合的固相接合方法，期望應(yīng)用對接合面 的微小間隙施加局部性加熱的SPS接合。本發(fā)明的又一個方面中的放電燈用電極的制造方法為以下的制造方法在1固體 部件和第2固體部件之間對多個固體部件進(jìn)行固相接合，所述多個固體部件中的至少一個 為金屬部件，所述多個固體部件包括具有電極前端面的第1固體部件、和通過導(dǎo)電性的電 極支承棒支承的第2固體部件，該放電燈用電極的制造方法的特征在于，對多個固體部件 進(jìn)行固相接合，使得金屬部件的結(jié)晶直徑沿著部件間的接合面大致均勻，在金屬部件的接 合面附近，金屬結(jié)晶沿著接合面垂直方向傾斜化。此外，本發(fā)明的再一方面中的放電燈用電極、或放電燈，不僅包括利用上述那樣的 固相接合、即僅利用實(shí)質(zhì)性接合面晶粒的面接合制成的，或傾斜化的電極，還包括通過熔焊 等其他焊接方法接合了多個固體部件的電極。在放電燈的情況下，具有放電管、和配置在放 電管內(nèi)的一對電極，至少一個電極為通過焊接多個固體部件而形成的電極，多個固體部件 中的至少一個為金屬部件。這種放電燈用電極、或放電燈具有上述那樣的特征，即具有設(shè)置夾設(shè)固體部件的 結(jié)構(gòu)，設(shè)置密閉空間來調(diào)整相對于電極支承棒接合部、金屬凝固范圍的接合面的位置的結(jié) 構(gòu)，具有使電極表面積增加的薄片構(gòu)造、鰭構(gòu)造的電極的至少任意1個結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明，能夠構(gòu)成組合了各種固體的電極，而不會對電極特性帶來影響。


圖1是示意性示出了第1實(shí)施方式的短弧型放電燈的平面圖。圖2是陽極的概略性剖視圖。圖3是示出了放電等離子體燒結(jié)裝置的圖。圖4是第2實(shí)施方式中的放電燈的陽極剖視圖。圖5是第3實(shí)施方式中的放電燈的陽極剖視圖。圖6是第4實(shí)施方式中的放電燈的陽極剖視圖。圖7是第5實(shí)施方式中的放電燈的陽極剖視圖。圖8是第6實(shí)施方式中的放電燈的陽極剖視圖。圖9是從上面觀察第7實(shí)施方式中的放電燈的陽極的俯視圖。圖10是第7實(shí)施方式中的放電燈的陽極的側(cè)視圖。圖11是第7實(shí)施方式中的放電燈的陽極剖視圖。圖12是第8實(shí)施方式中的放電燈的陽極剖視圖。
圖13是示出了表示實(shí)施例1中的陽極的結(jié)晶直徑均勻的接合狀態(tài)的電子顯微鏡 照片的圖。圖14是示出了表示實(shí)施例2中的使夾設(shè)金屬部件夾設(shè)在金屬部件之間的陽極的 結(jié)晶直徑均勻的接合狀態(tài)的電子顯微鏡照片的圖。圖15是示出了表示實(shí)施例3中的陽極的傾斜化的接合狀態(tài)的電子顯微鏡照片的 圖。圖16是示出了表示利用電子束接合的陽極的接合狀態(tài)的電子顯微鏡照片的圖。標(biāo)號說明 10 放電燈；12 放電管；30 陽極；40 金屬部件；50 金屬部件；S 接合面。
具體實(shí)施例方式下面，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。圖1是示意性示出了第1實(shí)施方式的短弧型放電燈的平面圖。短弧型放電燈10為能夠在用于形成圖案的曝光裝置(未圖示)的光源等中使用 的放電燈，具有透明的石英玻璃制的放電管(發(fā)光管)12。在放電管12中，陰極20和陽極 30相隔預(yù)定間隔對置配置。在放電管12的兩側(cè)，石英玻璃制的密封管13A、13B以對置的方式與放電管12 — 體設(shè)置，密封管13A、13B的兩端被燈頭19A、19B塞住。放電燈10以陽極30為上側(cè)、陰極20 為下側(cè)的方式沿著鉛直方向配置。如后所述，陽極30由兩個金屬部件40、50構(gòu)成。在密封管13A、13B的內(nèi)部，配設(shè)有支承金屬性的陰極20、陽極30的導(dǎo)電性的電極 支承棒17A、17B，經(jīng)由金屬環(huán)(未圖示)、鉬等的金屬箔16A、16B與導(dǎo)電性的鉛棒15A、15B 分別連接。密封管13A、13B與設(shè)置在密封管13A、13B內(nèi)的玻璃管(未圖示)熔敷，由此，封 入了水銀和稀有氣體的放電空間DS被密封。鉛棒15A、15B與外部的電源部(未圖示)連接，電源部經(jīng)由鉛棒15A、15B，金屬箔 16AU6B,以及電極支承棒17A、17B在陰極20、陽極30之間施加電壓。當(dāng)向放電燈10供給 電力時，在電極間產(chǎn)生電弧放電，放射水銀亮線(紫外光)。圖2是陽極的概略性剖視圖。陽極30是由具有電極前端面40S的金屬部件(前端側(cè)固體部件)40、和與金屬部 件40接合的金屬部件(后端側(cè)固體部件)50構(gòu)成的電極，金屬部件40由圓錐臺形狀部分 40A和圓柱狀形狀部分40B構(gòu)成，圓錐臺形狀部分40A包括電極前端面40S，圓柱狀形狀部 分40B與圓柱狀的金屬部件50具有相同直徑，并與金屬部件50接合。金屬部件50在后端 面50B上由電極支承棒17B支承。金屬部件40由純鎢等高熔點(diǎn)的金屬、或以鎢為主要成分的合金構(gòu)成。另一方面， 圓柱狀金屬部件50由含有導(dǎo)熱系數(shù)比金屬部件40高的金屬(例如，可形成為大形狀的純 鎢、鉬、具有吸氣劑效果的鉭、導(dǎo)熱性較高的氮化鋁等)的金屬構(gòu)成。金屬部件40、50依照放電等離子體燒結(jié)(SPS燒結(jié))方式固相接合。在本實(shí)施方 式中，通過調(diào)整接合時的加熱、加壓，成為構(gòu)成接合面的金屬部件40、50的晶粒的接合面晶 粒以有助于接合的方式進(jìn)行變形，在除此以外的金屬組織內(nèi)，沿電極軸方向?qū)嵸|(zhì)上不產(chǎn)生 起因于接合的結(jié)晶變形。
金屬部件40、50分別通過燒結(jié)金屬粉末而固態(tài)化，金屬組織成為一次再結(jié)晶化結(jié) 構(gòu)。另一方面，當(dāng)固相接合金屬部件40、50來構(gòu)成電極30時，在金屬部件40、50的接合面S 附近，沿著電極軸方向、接合面方向，不會產(chǎn)生二次再結(jié)晶造成的晶粒粗大、晶界移動等，不 會沿著電極軸X形成結(jié)晶組織粗大、變形的接合層。
S卩，僅在金屬部件40、50的接合面上對置出現(xiàn)(露出)的接合面晶粒彼此接合變 形，對于除此以外的金屬晶粒，關(guān)于接合面方向、垂直方向，均基本不產(chǎn)生有助于接合的變 形、再結(jié)晶、晶界移動。通過這種固相接合，接合后的金屬部件的接合面附近的結(jié)晶直徑沿 著金屬部件的接合面大致均勻，并且，沿著接合面垂直方向大致均勻。通過形成這種具有接合面S的金屬組織，對于導(dǎo)熱特性、導(dǎo)電性，不會沿著接合面 S產(chǎn)生波動。在從由于燈點(diǎn)亮而變成高溫的電極前端面40S(100(TC以上)向電極支承棒 17B輸送熱的期間，陽極內(nèi)部的溫度分布以電極軸X為中心成為對稱性分布，熱輸送基本不 會受到接合面S的影響。圖3是示出了放電等離子體燒結(jié)裝置的圖。放電等離子體燒結(jié)(SPS燒結(jié))的接合法為以下的接合方法對成形體的粒子間隙 直接接入脈沖狀的電能，將通過火花放電現(xiàn)象而在瞬間產(chǎn)生的放電等離子體的高溫能量應(yīng) 用到熱擴(kuò)散、電場擴(kuò)散等。圖3的放電等離子體燒結(jié)裝置60具有真空腔室65，并在以下狀態(tài)下進(jìn)行設(shè)置在 設(shè)置于真空腔室65內(nèi)部的上部沖頭80A、下部沖頭80B和石墨制沖模80之間，使具有圖2 所示的形狀的金屬部件40、50分別進(jìn)行接合的面接觸。金屬部件40、50在燒結(jié)金屬粉末進(jìn) 行固態(tài)化后，通過切削等金屬加工處理而成形。此外，也可以在使金屬部件40、50接合后， 通過切削等成形。石墨制的上部沖頭80A、下部沖頭80B分別與上部沖頭電極70A、下部沖頭電極70B 連接。在將裝置內(nèi)設(shè)為真空環(huán)境后，通過脈沖電源90對上部沖頭80A、下部沖頭80B之間施 加電壓。此外，在通電的同時，通過加壓機(jī)構(gòu)(未圖示)在上部沖頭80A、下部沖頭80B之間 施加壓力。在通過通電造成的放電等離子體升溫到預(yù)定的燒結(jié)溫度后，在施加了壓力的狀 態(tài)下保持一定時間。由此，能夠得到具有圖2所示的形狀的陽極。確定壓力、燒結(jié)溫度以實(shí) 現(xiàn)上述接合狀態(tài)，例如，確定為壓力50 lOOMPa、加壓時間5分鐘 20分鐘、接合面附近的 溫度1600°C 1800°C的范圍。 由此根據(jù)本實(shí)施方式，通過SPS接合高熔點(diǎn)的金屬部件40和導(dǎo)熱系數(shù)高的金屬部 件50來構(gòu)成短弧型放電燈10的陽極30。通過對圓錐臺形狀的金屬部件40和圓柱形狀的 金屬部件50進(jìn)行接合，接合面S沿著與電極軸X垂直的方向、即陽極截面徑向。在燈點(diǎn)亮?xí)r，電極前端面40S附近溫度非常高，但是前端部的熱通過金屬部件50 有效地被輸送到電極支承棒側(cè)。由此，能夠防止電極過熱造成的電極消耗。此外，對于沿著 接合面S的晶粒，產(chǎn)生起因于接合的結(jié)晶變形，另一方面，關(guān)于其他的晶粒，基本不產(chǎn)生接 合造成的再結(jié)晶、長大、變形、晶界移動等。由此，在與電極軸X垂直的接合面S上，導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性等整體相等，成為沒有波動 的狀態(tài)。其結(jié)果，在整個陽極內(nèi)部產(chǎn)生沿著電極軸的熱輸送，不用擔(dān)心在電極內(nèi)部局部過 熱。
接著，使用圖4對第2實(shí)施方式的放電燈進(jìn)行說明。在第2實(shí)施方式中，在金屬部 件之間設(shè)置了提高接合強(qiáng)度的金屬部件(以下，稱作夾設(shè)金屬部件)。除此以外的結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì) 上與第1實(shí)施方式相同。圖4是第2實(shí)施方式中的放電燈的陽極剖視圖。陽極130是通過對金屬部件140和金屬部件150進(jìn)行固相接合而形成的電極。并 且，在金屬部件140和金屬部件150之間，夾設(shè)了使接合更可靠的夾設(shè)金屬部件155。夾設(shè)金屬部件155是將鎢、和比鎢軟的(延展性等高的)金屬(例如鉬、釩、鈮、鈦、 金、鉭、鉬、錸等)的混合體形成為板狀、箔狀的部件，比金屬部件140、150軟。由于比較軟，因此與使金屬部件140、150直接接合相比，接合性能 變高，即使金屬 部件140、150的接合面不怎么平滑，也能夠維持良好的接合狀態(tài)。此外，由于含有鎢，因此 作為整個電極，導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性不容易變得不均勻。由此根據(jù)第2實(shí)施方式，夾設(shè)提高接合強(qiáng)度的夾設(shè)金屬部件來接合金屬部件。由 此，電極的接合強(qiáng)度更進(jìn)一步提高。尤其是，即使在金屬部件的接合面不是超平滑面包括微 小凹凸的情況下，也能夠可靠地進(jìn)行接合。此外，作為夾設(shè)金屬部件155，考慮電極特性穩(wěn)定 的情況而優(yōu)選混合了錸、鎢的金屬部件，但是也可以構(gòu)成為夾設(shè)不含有鎢的金屬部件。接著，使用圖5對第3實(shí)施方式的放電燈進(jìn)行說明。在第3實(shí)施方式中，在陽極內(nèi) 部形成密閉空間，將熔融金屬封入到密閉空間中。除此以外的結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)上與第1實(shí)施方式 相同。圖5是第3實(shí)施方式中的放電燈的陽極剖視圖。陽極230由形成有筒狀凹部240P的金屬部件240、和接合到電極支承棒217B的金 屬部件250構(gòu)成。金屬部件240的環(huán)狀周緣部分240W與金屬部件250接合。在金屬部件 250的接合部分上形成有階梯，配合金屬部件240的周緣部分240W，而在周向上形成有槽。電極支承棒217B在成形了陽極230后，嵌入接合到金屬部件250的嵌合部255中。 接合面S相比嵌合部255的前端部分位于燈中心側(cè)。由此，防止在嵌合電極支承棒217B時 金屬部件250整體變形，防止接合部分剝離。在形成在金屬部件240、250之間的密閉空間245中，封入了低熔點(diǎn)的熔融金屬。熔 融金屬在燈點(diǎn)亮?xí)r熔融，在密閉空間245內(nèi)沿著電極軸X產(chǎn)生熱循環(huán)。接合面S相比凝固 端面(上端)位于電極支承棒一側(cè)，因此不用擔(dān)心熔融金屬進(jìn)入到接合面S中。此外，在接合面S中不設(shè)置通往密閉空間245的間隙，凹狀金屬部件240的凹部側(cè) 面240T和周緣部分240W與金屬部件250接合，金屬部件250的內(nèi)表面相比接合面S向燈 中心側(cè)突出。因此，可靠防止熔融金屬進(jìn)入接合面S附近。由此根據(jù)第3實(shí)施方式，在陽極內(nèi)部形成密閉空間，封入了在燈點(diǎn)亮?xí)r熔融的金 屬。由此，能夠有效進(jìn)行從陽極前端側(cè)向電極支承棒側(cè)的熱輸送。此外，形成有密閉空間，因此相比于沿著金屬部件250的接合面S的截面積，接合 面截面積(環(huán)狀的周緣部分240T的面積)較小。由此，接合時的加熱為局部的，并且相對 電極軸成為均勻的分布，從而能夠?qū)崿F(xiàn)更有效的接合。一般而言，接合面面積構(gòu)成為比金屬 部件截面積小。接著，使用圖6、圖7對第4、第5實(shí)施方式的放電燈進(jìn)行說明。在第4、第5實(shí)施方 式中，設(shè)置有與熔融金屬接觸的凸起部。除此以外的結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)上與第3實(shí)施方式相同。
圖6是第4實(shí)施方式中的放電燈的陽極剖視圖。圖7是第5實(shí)施方式的放電燈的 陽極剖視圖。如圖6所示，陽極330由金屬部件340、350構(gòu)成，在金屬部件350中，柱狀金屬凸起 部件390沿著電極軸X被固相接合。此處，柱狀金屬凸起部件390也可以通過切削成形，從 而與金屬部件350成為一體。凸起部件390的前端部與熔融金屬370相接。凸起部件390 的導(dǎo)熱性、熔點(diǎn)比鎢低，比熔融金屬370高。通過設(shè)置這種凸起部件390，熱輸送效率提高。此外，從導(dǎo)熱性、熔點(diǎn)的觀點(diǎn)出發(fā)， 能夠任意選定凸起部件390的材料。此外，也可以使凸起部件390與金屬部件340抵接。在圖7所示的陽極330A中，凸起部件390A被固相接合到金屬部件340上。由此， 在燈點(diǎn)亮后更早的階段進(jìn)行熱輸送，金屬部件340的強(qiáng)度提高。此外，也可以使凸起部件 390A與金屬部件350抵接。接著，使用圖8對第6實(shí)施方式的放電燈進(jìn)行說明。在第6實(shí)施方式中，繞電極機(jī) 體形成有散熱鰭片。除此以外的結(jié)構(gòu)與第1實(shí)施方式相同。圖8是第6實(shí)施方式中的陽極剖視圖。陽極430為以下的結(jié)構(gòu)在被電極支承棒417B支承的金屬部件450、和前端側(cè)的 金屬部件440之間，交替配設(shè)了尺寸(直徑)不同的圓盤形狀的板狀金屬部件480、490，并 使這些部件固相接合。板狀金屬部件480、490被軸部件470貫穿插入并進(jìn)行同軸配置。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)以下的電極結(jié)構(gòu)以預(yù)定的間隔沿著電極軸X配置了作用為鰭片 的板狀金屬部件480。其結(jié)果，能夠更進(jìn)一步提高熱的放出。此外，板狀金屬部件480、490 的形狀是任意的(四邊形等)，可以固相接合不同材質(zhì)的板狀金屬部件。接著，使用圖9 圖11對第7實(shí)施方式的放電燈進(jìn)行說明。在第7實(shí)施方式中，在 電極機(jī)體部上形成有沿著電極軸方向的散熱鰭片。除此以外的結(jié)構(gòu)與第1實(shí)施方式相同。圖9是從后端側(cè)觀察第7實(shí)施方式中的陽極的俯視圖。圖10是第7實(shí)施方式中 的陽極的側(cè)視圖。圖11是第7實(shí)施方式中的陽極剖視圖。如圖9所示，陽極530由圓錐臺形狀的前端部540、柱狀機(jī)體部550和鰭片部550A 構(gòu)成，通過對前端部540和機(jī)體部550進(jìn)行固相接合來構(gòu)成陽極530。在機(jī)體部550上，以從柱狀主體部分550S向徑向突出的方式一體形成有鰭片部 550A，多個鰭片在周向上以預(yù)定間隔排列。沿著電極軸X延伸的鰭片部550A在前端部540 的后端面540T進(jìn)行接合。前端部540為由鎢構(gòu)成的金屬部件，柱狀主體部分550S、鰭片部 550A構(gòu)成為以散熱作用優(yōu)異的鉬為主要成分的金屬部件。此處，柱狀主體部分550S和鰭片 部550A通過切削一體形成。鰭片部550A的徑向長度以不從前端部540的后端面突出的方式確定。由此，從機(jī) 體部550的鰭片部550A之間放出的熱向電極支承棒側(cè)和電極側(cè)面?zhèn)确懦?。由此，能夠防?電極前端面過熱(參照圖11)。此外，鉬的鰭片部550A和其接合部由于前端部540的后端 面540T而不向陽極前端側(cè)露出。因此，能夠保護(hù)不受放電影響。此外，鰭片的配置、數(shù)量、 形狀是任意的。 當(dāng)增大鰭片相對于機(jī)體部的尺寸來提高散熱性時，機(jī)體部550的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性 下降，前端部540有可能過熱。因此，在將由機(jī)體部550的柱狀主體部分550S和鰭片部550A 構(gòu)成的截面積設(shè)為S11，將填埋鰭片部550A的相鄰的鰭片之間的槽時的柱狀部分的截面積(此處為前端部540的后端面的面積)設(shè)為S12時，確定為滿足S12X2/3≤ Sll0接著，使用圖12對第8實(shí)施方式的放電燈進(jìn)行說明。在第8實(shí)施方式中，與第1 第7實(shí)施方式不同，在接合面附近傾斜化。除此以外的結(jié)構(gòu)與第1實(shí)施方式相同。圖12是第8實(shí)施方式中的放電燈的陽極剖視圖。陽極630為通過對金屬部件680和金屬部件670進(jìn)行接合而形成的電極。金屬部 件670由圓柱形狀部分672、和具有凹部674S的圓錐臺形狀部分674構(gòu)成。此外，具有電極 前端面680S的金屬部件680成型為嵌入到金屬部件670中。在SPS接合的接合面S附近， 金屬結(jié)晶沿著接合面的徑向大致均勻，沿著電極軸X的方向“傾斜化”。即，在接合面S附近形成了經(jīng)傾斜化的層，結(jié)晶直徑等金屬組織特性沿著電極軸X 連續(xù)地、或者逐漸地、階段性地變化，不會產(chǎn)生急劇變化。由于傾斜化，結(jié)晶直徑沿著電極軸 X連續(xù)變化。通過這種接合，對于導(dǎo)熱特性、導(dǎo)電性，沿著接合面S沒有波動。在從由于燈點(diǎn)亮 而變成高溫的電極前端面40S(100(TC以上)向電極支承棒17B輸送熱的期間，陽極內(nèi)部的 溫度分布以電極軸X為中心成為對稱性分布，熱輸送不會受到接合面S的影響。作為制造在接合面附近進(jìn)行了傾斜化的電極的方法，執(zhí)行SPS接合。確定壓力、燒 結(jié)溫度以實(shí)現(xiàn)上述接合狀態(tài)。例如，確定為壓力50 lOOMPa、加壓時間10分鐘 60分鐘、 接合面附近的燒結(jié)溫度1600°C 2000°C的范圍，考慮材質(zhì)等適當(dāng)確定。由此根據(jù)本實(shí)施方式，短弧型放電燈10的陽極630通過SPS接合高熔點(diǎn)的金屬部 件680和導(dǎo)熱系數(shù)高的金屬部件670來構(gòu)成。接合面S沿著與電極軸垂直的方向、即陽極 截面徑向。此外，還能夠設(shè)為第1實(shí)施方式所示的陽極結(jié)構(gòu)(參照圖2)。在燈點(diǎn)亮?xí)r，電極前端面680S附近溫度非常高，但是前端部的熱通過金屬部件 670有效地被輸送到電極支承棒側(cè)。由此，能夠防止電極過熱造成的電極消耗。此外，在與 電極軸垂直的接合面S上，導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性等整體上相等，沒有波動。因此，在整個陽極內(nèi)部 產(chǎn)生沿著電極軸的熱輸送，不用擔(dān)心在電極內(nèi)部局部過熱。在第1 第8實(shí)施方式中，還可以通過SPS燒結(jié)法以外的擴(kuò)散接合方法制造電極。 例如，能夠通過熱壓(HP)、熱氣靜水壓加壓(HIP)等，一邊加壓一邊燒結(jié)的接合方式制造電 極。此外，還能夠應(yīng)用除此以外的固相接合法(摩擦加壓焊接法、超聲波接合法等)，通過這 種方法還能夠使金屬組織均勻地穩(wěn)定。此外，對于陰極，也可以設(shè)為固相接合了多個金屬部 件的電極結(jié)構(gòu)?？紤]熱輸送以外的電極特性，還可以沿著電極軸垂直方向以外的方向形成接合 面。此外，還能夠?qū)⒀刂雍厦嫘纬傻拈g隙設(shè)為楔形并將電極表面構(gòu)成為鰭形，從而進(jìn)一步 提高散熱效果。另一方面，還能夠構(gòu)成為不在接合面上設(shè)置間隙。構(gòu)成電極的金屬數(shù)量是任意的，也可以通過3個以上的金屬構(gòu)成電極。此外，還可 以固相接合相同種類的金屬，在第3 第8實(shí)施方式中，也可以與第2實(shí)施方式同樣地對夾 設(shè)金屬部件進(jìn)行夾設(shè)。在第3實(shí)施方式中，在內(nèi)部形成了密閉空間，因此為接合面積比金屬部件截面積 小的結(jié)構(gòu)，但是也可以將該結(jié)構(gòu)應(yīng)用到第1 第2、第4 第8實(shí)施方式。即，在將金屬部件 的沿著接合面的面積(有助于接合的面積)設(shè)為S01，將金屬部件的填充部分中的沿著電極 軸垂直方向的截面積設(shè)為S02時，構(gòu)成為滿足S02 > SOl比較好。
此外，還可以將一方設(shè)為金屬部件、另一方設(shè)為非金屬部件(鎢和陶瓷等)來進(jìn)行 固相接合，至少將所接合的1個部件設(shè)為金屬即可。通過這種部件的組合，金屬組織在接合 面附近也能夠成為上述接合狀態(tài)。對于在第1 第7實(shí)施方式中所示的電極，也可以如第8實(shí)施方式那樣構(gòu)成具有 在接合面附近傾斜化的接合狀態(tài)的電極。此外，對于第3 第7實(shí)施方式，也可以通過固相 接合以外的焊接(例如電子束焊接等熔焊)構(gòu)成電極。接著，使用圖13 圖16對本發(fā)明的實(shí)施例1 3進(jìn)行說明。此處，對與第1、第 2、第8實(shí)施方式對應(yīng)的陽極、即通過SPS接合成形的陽極的接合面狀態(tài)，和通過電子束焊接 成形的接合面狀態(tài)進(jìn)行比較。實(shí)施例1圖13是用電子顯微鏡照片示出了實(shí)施例1的陽極的接合狀態(tài)的圖。依照第1實(shí) 施方式，通過SPS接合形狀不同的兩個金屬部件形成了電極。兩個金屬部件燒結(jié)鎢(WVMW W 15-40ppmK)的粉末從而進(jìn)行了固態(tài)化，由第1實(shí)施方式所示的圓錐臺形狀、圓柱狀形狀的 兩個金屬構(gòu)成。作為進(jìn)行SPS接合的裝置，使用SPS SINTEX有限公司制SPS燒結(jié)裝置，在真空環(huán) 境的條件下，從金屬部件兩側(cè)施加90MPa壓力，將接合面附近的燒結(jié)溫度1700°C保持10分 鐘進(jìn)行了接合。在圖13中，示出在微米級下拍攝陽極表面的接合面附近得到的照片，接合面的金 屬組織清晰。沿著紙面的左右方向形成了接合面。如圖13所示，僅形成接合面的接合面晶粒在接合時變形，對于除此以外的晶粒， 不會沿著接合面垂直方向產(chǎn)生有助于接合的晶粒變形、長大。即，沒有形成接合造成的晶粒 的變形、長大的層。結(jié)晶直徑沿著接合面方向以及接合面垂直方向大致均勻。作為接合面 發(fā)生晶粒變形的證據(jù)，接合前和接合后的電極的電極軸方向長度變化。實(shí)施例2圖14是用電子顯微鏡照片示出了實(shí)施例2的陽極的接合狀態(tài)的圖。依照第2實(shí) 施方式，在兩個鎢金屬部件之間夾設(shè)鎢-錸合金(厚度為0.5mm)，進(jìn)行了 SPS接合。SPS接 合的條件實(shí)質(zhì)上與實(shí)施例1相同。如圖14所示，與實(shí)施例1同樣地，僅形成接合面的接合面晶粒在接合時變形，對于 除此以外的晶粒，不會沿著接合面垂直方向產(chǎn)生有助于接合的晶粒變形、長大。實(shí)施例3圖15是用電子顯微鏡照片示出了實(shí)施例3的陽極的接合狀態(tài)的圖。依照第8實(shí) 施方式，通過SPS接合形狀不同的兩個金屬部件形成了電極。但是，電極形狀與圖12不同， 由第1實(shí)施方式所示的圓錐臺形狀、圓柱狀形狀的兩個金屬構(gòu)成。在SPS接合中，在真空環(huán)境的條件下，從金屬部件兩側(cè)施加90MPa壓力，將接合面 附近的溫度1800°C保持20分鐘進(jìn)行了接合，以將傾斜化層形成為接合面。如圖15所示，沿著接合面的金屬結(jié)晶直徑大致均勻，此外，結(jié)晶直徑等金屬結(jié)晶 特性沿著電極軸連續(xù)變化、傾斜化。圖16是示出了表示利用電子束接合的陽極的接合面狀態(tài)的電子顯微鏡照片的比 較圖。電子束接合的電極也同樣由兩個金屬構(gòu)成。在電子束接合中，使用了 NEC控制系統(tǒng)有限公司制的電子束焊 接裝置。在圖16中，示出了對陽極表面附近的接合面進(jìn)行放大得到的照片。在圖16中，沿 著接合面的金屬粒子直徑不均勻的情況(參照電極表面附近)很明顯。此外，沿著電極軸 方向(紙面上下方向)的晶粒也急劇且斷續(xù)性地變化。由此，在通過SPS燒結(jié)成形的電極中，金屬組織在接合面附近穩(wěn)定。其結(jié)果，關(guān)于 電極強(qiáng)度、亮燈時的散熱性，與現(xiàn)有的電極相比發(fā)揮優(yōu)異的性能。
權(quán)利要求
1.一種放電燈，其特征在于，所述放電燈具有 放電管；以及一對電極，它們配置在所述放電管內(nèi)，其中至少一個電極為由多個固體部件固相接合而形成的電極，所述多個固體部件中的至少一個為金屬部件，形成所述金屬部件的接合面的接合面晶粒的至少一部分由于接合而變形， 關(guān)于所述接合面晶粒以外的金屬晶粒，在接合面附近，沿著接合面垂直方向?qū)嵸|(zhì)上不 產(chǎn)生由于接合造成的變形。
2.一種放電燈，其特征在于，所述放電燈具有 放電管；以及一對電極，它們配置在所述放電管內(nèi)，其中至少一個電極為由多個固體部件固相接合而形成的電極，所述多個固體部件中的至少一個為金屬部件，接合后的所述金屬部件的接合面附近的結(jié)晶直徑沿著所述金屬部件的接合面大致均 勻，并且，沿著接合面垂直方向大致均勻。
3.一種放電燈，其特征在于，所述放電燈具有 放電管；以及一對電極，它們配置在所述放電管內(nèi)，其中至少一個電極為由多個固體部件固相接合而形成的電極，所述多個固體部件中的至少一個為金屬部件，所述金屬部件的結(jié)晶直徑沿著部件間的接合面大致均勻，在所述金屬部件的所述接合面附近，金屬結(jié)晶沿著接合面垂直方向傾斜化。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的放電燈，其特征在于，在所述金屬部件的所述接合面附近，金 屬結(jié)晶直徑沿著接合面垂直方向連續(xù)變化。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任意一項(xiàng)所述的放電燈，其特征在于，在將所述金屬部件的 沿著接合面的面積設(shè)為S01，將所述金屬部件的填充部分的沿著電極軸垂直方向的截面積 設(shè)為S02時，滿足S02 > SOlo
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任意一項(xiàng)所述的放電燈，其特征在于， 所述金屬部件隔著夾設(shè)固體部件與其他固體部件接合，所述夾設(shè)固體部件比待接合的固體部件軟。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的放電燈，其特征在于，所述夾設(shè)固體部件為包含鉬、鉭、釩、 鈮、鈦、金、鉬、錸中的至少任意一種的金屬部件。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的放電燈，其特征在于，所述夾設(shè)固體部件為包含鎢的金屬部件。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任意一項(xiàng)所述的放電燈，其特征在于，所述多個固體部件具 有凹狀金屬部件、以及被導(dǎo)電性的電極支承棒支承的后端側(cè)固體部件，通過對所述凹狀金 屬部件和所述后端側(cè)固體部件進(jìn)行接合而在所述電極內(nèi)形成密閉空間，所述凹狀金屬部件的接合面相比于所述后端側(cè)固體部件的與所述電極支承棒的接合 前端部更靠近燈中心側(cè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的放電燈，其特征在于，在所述密閉空間中封入了在燈點(diǎn)亮?xí)r熔融的亮燈時熔融金屬，所述凹狀金屬部件的接合面相比于所述亮燈時熔融金屬的凝固范圍更靠近電極支承 棒側(cè)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任意一項(xiàng)所述的放電燈，其特征在于，所述電極具有直徑 不同的多個板狀固體部件，沿著電極軸方向接合所述多個板狀固體部件。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任意一項(xiàng)所述的放電燈，其特征在于，所述多個固體部件 具有電極前端部件，其具有電極前端面；以及機(jī)體部件，其在周向上以預(yù)定間隔排列多個 鰭片，所述多個鰭片從尺寸比所述電極前端部件小的筒狀部件起在徑向上延伸，所述電極 前端部件和所述筒狀部件同軸接合。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的放電燈，其特征在于，所述多個鰭片具有不從所述電極前 端部件的接合面突出的徑向尺寸。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的放電燈，其特征在于，在將所述機(jī)體部件的沿著電極軸垂 直方向的截面積設(shè)為S11，將填埋所述多個鰭片之間的槽時的假想機(jī)體部件的沿著電極軸 垂直方向的截面積設(shè)為S12時，滿足S12X2/3 ^ Sll0
15.一種放電燈用電極，其配置在放電燈的放電管內(nèi)，由多個固體部件構(gòu)成，所述多個 固體部件包括前端側(cè)固體部件，其包含電極前端面；以及后端側(cè)固體部件，其被電極支承 棒支承，所述放電燈用電極的特征在于，通過在所述前端側(cè)固體部件和所述后端側(cè)固體部件之間固相接合所述多個固體部件 而形成，所述多個固體部件中的至少一個為金屬部件，形成所述金屬部件的接合面的接合面晶粒的至少一部分由于接合而變形，關(guān)于所述接合面晶粒以外的金屬晶粒，在接合面附近，沿著接合面垂直方向?qū)嵸|(zhì)上不 產(chǎn)生由于接合造成的變形。
16.一種放電燈用電極，其配置在放電燈的放電管內(nèi)，由多個固體部件構(gòu)成，所述多個 固體部件包括第1固體部件，其具有電極前端面；以及第2固體部件，其被導(dǎo)電性的電極 支承棒支承，所述放電燈用電極的特征在于，通過在所述第1固體部件和所述第2固體部件之間固相接合所述多個固體部件而形成，所述多個固體部件中的至少一個為金屬部件，所述金屬部件的結(jié)晶直徑沿著部件間的接合面大致均勻，在所述金屬部件的所述接合面附近，金屬結(jié)晶沿著接合面垂直方向傾斜化。
17.一種放電燈用電極的制造方法，在前端側(cè)固體部件和后端側(cè)固體部件之間固相接 合多個固體部件，所述多個固體部件中的至少一個為金屬部件，所述多個固體部件包括所 述前端側(cè)固體部件，其包括電極前端面；以及所述后端側(cè)固體部件，其被電極支承棒支承， 所述放電燈用電極的制造方法的特征在于，固相接合所述多個固體部件，使得形成所述金屬部件的接合面的接合面晶粒的至少一 部分由于接合而變形，而關(guān)于所述接合面晶粒以外的金屬晶粒，在接合面附近，沿著接合面 垂直方向?qū)嵸|(zhì)上不產(chǎn)生由于接合造成的變形。
18. —種放電燈用電極的制造方法，在第1固體部件和第2固體部件之間固相接合多 個固體部件，所述多個固體部件中的至少一個為金屬部件，所述多個固體部件包括所述第 1固體部件，其具有電極前端面；以及所述第2固體部件，其通過導(dǎo)電性的電極支承棒支承， 所述放電燈用電極的制造方法的特征在于，固相接合所述多個固體部件，使得所述金屬部件的結(jié)晶直徑沿著部件間的接合面大致 均勻，在所述金屬部件的所述接合面附近，金屬結(jié)晶沿著接合面垂直方向傾斜化。
全文摘要
本發(fā)明涉及放電燈。其課題在于，構(gòu)成組合了各種固體而不會對電極特性產(chǎn)生影響的電極。作為解決手段，在短弧型放電燈中，通過SPS接合高熔點(diǎn)的金屬部件(40)和導(dǎo)熱系數(shù)高的金屬部件(50)來構(gòu)成陽極(30)。通過對圓錐臺形狀的金屬部件(40)和圓柱形狀的金屬部件(50)進(jìn)行接合，沿著與電極軸(X)垂直的方向、即陽極截面徑向形成接合面(S)。接合面(S)附近的晶粒的直徑沿著接合面均勻，沿著接合面垂直方向大致均勻。
文檔編號H01J61/073GK102034672SQ201010290648
公開日2011年4月27日 申請日期2010年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月24日
發(fā)明者前島慎, 小平宏, 早川壯則, 松木睦美, 芹澤和泉, 酒井規(guī)行, 金井信夫 申請人:株式會社Orc制作所