一種陽極及其處理方法、包括該陽極的短弧放電燈的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及短弧放電燈，尤其涉及一種陽極及其處理方法、包括該陽極的短弧放電燈。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導體元件或液晶顯示裝置的制造過程等中的曝光工序中，被用作光源的短弧放電燈要求具有較高的照度。在這種短弧放電燈中，由于由電弧放電引起的高溫等離子體的產(chǎn)生，使得等離子體附近的陰極尖端或陽極尖端隨著亮燈時間的增加而逐漸磨損；同時等離子體會打在陽極上，在陽極上形成凹坑，從而減少陽極的使用壽命。目前，還沒有技術(shù)來解決陽極上形成凹坑的問題。
[0003]進一步地，磨損的電極成分會蒸發(fā)，并附著在短弧放電燈的發(fā)光管內(nèi)面的光照射面上，形成黑化物。而這種黑化物會遮擋住放電的光，因而在短弧放電燈長時間通電后，該短弧放電燈的照度會比初始照度低。
[0004]研究人員對用于防止短弧放電燈的電極所生成的黑化物導致短弧放電燈的照度下降的技術(shù)進行了開發(fā)。其中，日本特開平02-256150號公報公開的“短弧水銀燈”是可在半導體晶片的曝光中，長時間穩(wěn)定地進行分辨率高的曝光處理的燈。在發(fā)光管內(nèi)，將陽極和陰極對置配置，并封入有水銀和稀有氣體。在除了陽極尖端以外的外表面形成有由碳化鉭和鎢的混合物構(gòu)成的多孔質(zhì)層。由于陽極的實際表面積的增大和碳化鉭的高放射率，可抑制亮燈時的陽極溫度上升。并且，防止陽極的早期蒸發(fā)，提高燈的壽命。
[0005]日本特開平07-226187號公報公開的“短弧放電燈”示出了防止吸氣劑蒸發(fā)來抑制管球黑化、延長放電燈壽命的方法。在陰極處設(shè)置細徑部，將線圈狀發(fā)射極卷繞成覆蓋該細徑部。把吸氣劑收容在形成于線圈狀發(fā)射極和細徑部之間的凹部內(nèi)。由于吸氣劑由線圈罩住，在吸氣劑和陽極之間不產(chǎn)生放電，因而可在陰極的距電弧發(fā)生點比較近的位置設(shè)置吸氣劑。由于可把吸氣劑設(shè)置在適度的溫度條件下，因而可長時間維持防止黑化的吸氣作用。
[0006]日本特開平09-231946號公報公開的“短弧型放電燈”是在亮燈時盡可能地抑制陽極溫度的升溫、抑制起因于陽極構(gòu)件的提前蒸發(fā)的發(fā)光管的內(nèi)壁黑化、延長燈的使用壽命的燈。在短弧型放電燈的除了陽極尖端附近以外的外表面形成微粒子狀鎢燒結(jié)層。從而，使陽極的實際表面積增加，促進從陽極的散熱，抑制陽極構(gòu)件的提前蒸發(fā)。
[0007]日本特開平10-208696號公報公開的“短弧型放電燈”是即使長時間使用，也能有效地抑制燈泡的黑化現(xiàn)象、具有長壽命的燈。在玻璃制的燈泡內(nèi)，將陽極和陰極配置成相互對置。在陽極內(nèi)形成有從其尖端側(cè)向后端側(cè)延伸的貫通孔。以陽極位于陰極上方的狀態(tài)來亮燈。
[0008]日本特開平10-283990號公報公開的“高壓放電燈”是可得到長時間穩(wěn)定的光輸出的燈。在高壓放電燈的內(nèi)部具有一對電極，進行垂直亮燈。在位于上方的電極中具有對流氣體的限制構(gòu)件。限制構(gòu)件是圓筒形狀或線圈形狀，配置成包圍上方電極側(cè)面，在構(gòu)件和電極之間設(shè)置有間隙。限制構(gòu)件采用鉭、鈮、鋯、鈦材料構(gòu)成，也具有作為吸氣劑的效果。
[0009]上述方法要么是對短弧放電燈除陽極端面外的結(jié)構(gòu)進行進一步加工，促進陽極的散熱，抑制亮燈時的陽極溫度上升，以抑制陽極的提前蒸發(fā)，從而減少短弧放電燈的發(fā)光管內(nèi)面上的黑化物的質(zhì)量；要么是在發(fā)光管內(nèi)設(shè)置黑化物的吸氣裝置，以吸收煙狀的黑化物，從而減少短弧放電燈發(fā)光管內(nèi)面上的黑化物。因此，目前還沒有一種從減少陽極的直接耗損的思路上想辦法，以此直接減少黑化物的產(chǎn)生。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0010]本發(fā)明針對現(xiàn)有的短弧放電燈的陽極的使用壽命會隨著短弧放電燈點亮而縮短，同時隨著短弧放電燈的使用時間的增加而在短弧放電燈的內(nèi)照面上形成黑化物的問題，提供了一種陽極及其處理方法、包括該陽極的短弧放電燈。
[0011]本發(fā)明提供了一種短弧放電燈的陽極的處理方法，包括以下步驟:
[0012]S1)提供一種由鎢材料制成的陽極；該陽極具有端面100 ；
[0013]S2)在惰性氣體的保護下，對陽極進行預熱；然后在該惰性氣體的保護下，用強化激光對陽極的端面100進行一次照射；
[0014]S3)在步驟S2結(jié)束后，間隔一散熱時間后，重復步驟S2，以在陽極的端面100形成強化層；
[0015]S4)在陽極的外側(cè)壁上開設(shè)散熱槽。
[0016]本發(fā)明上述的短弧放電燈的陽極的處理方法中，所述步驟S2的具體參數(shù)如下:惰性氣體壓力為0.10MPa-0.25MPa ;強化激光的功率密度為400W/mm2-500W/mm2 ;強化激光的脈沖頻率為5.0Hz-20.0Hz ;強化激光的脈沖寬度為2.0ms-4.0ms ;強化激光的光斑直徑為
1.5mm-4mm ;強化激光掃描速度為250.0mm/min-300.0mm/min ;光斑的搭接率為40% -60%。
[0017]本發(fā)明上述的短弧放電燈的陽極的處理方法中，所述惰性氣體為氬氣或氦氣。
[0018]本發(fā)明上述的短弧放電燈的陽極的處理方法中，所述散熱時間處于5s_lmin之間。
[0019]本發(fā)明上述的短弧放電燈的陽極的處理方法中，所述散熱槽通過刻蝕激光對陽極刻蝕的方法制成。
[0020]本發(fā)明上述的短弧放電燈的陽極的處理方法中，所述刻蝕激光對陽極刻蝕的方法包括以下步驟:
[0021]S41)將陽極設(shè)置在刻蝕激光的預定光路上，使該刻蝕激光可打到陽極的外側(cè)壁上；
[0022]S42)發(fā)出刻蝕激光，并移動或轉(zhuǎn)動陽極，從而在陽極的外側(cè)壁上形成散熱槽，其中，刻蝕激光的功率密度為400W/mm2-500W/mm2 ;刻蝕激光的脈沖頻率為1.0kHz-3.0kHz ;刻蝕激光的脈沖寬度為2.0 μ S-10.0 μ S ;刻蝕激光的光斑直徑為40 μ m_100 μ m ;刻蝕激光的刻蝕速度為200.0mm/min-400.0mm/min ;點刻蝕時間200ms-400ms，刻蝕激光的單次刻蝕長度為4mm-8mm，該刻蝕激光對同一位置的總刻蝕次數(shù)為120次-150次。
[0023]本發(fā)明上述的短弧放電燈的陽極的處理方法中，所述散熱槽開設(shè)有多個；鄰近的兩所述散熱槽的間距為180 μ m-240 μ m。
[0024]本發(fā)明還提供了一種陽極，該陽極通過如上所述的處理方法加工而成。
[0025]本發(fā)明還提供了一種短弧放電燈，該短弧放電燈包括如上所述的陽極。
[0026]本發(fā)明通過陽極的處理方法，在陽極的端面上形成一層強化層，從而提高了該陽極的端面的耐電子沖擊的能力，進而延長了該陽極的使用壽命。通過本發(fā)明還在陽極的外側(cè)壁上開設(shè)有散熱槽，從而減緩了黑化物的生成。
【附圖說明】
[0027]下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中:
[0028]圖1為現(xiàn)有的短弧放電燈的陽極的示意圖；
[0029]圖2為開設(shè)有散熱槽的陽極的示意圖。
【具體實施方式】
[0030]本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有的短弧放電燈的陽極的使用壽命會隨著短弧放電燈點亮而縮短，同時隨著短弧放電燈的使用時間的增加而在短弧放電燈的內(nèi)照面上形成黑化物的問題。
[0031]本發(fā)明具有創(chuàng)造性的地方在于:本發(fā)明通過激光對陽極的二次照射，在陽極的端面上形成強化層，以增強陽極的端面耐電子沖擊的能力。
[0032]由于在陽極端面形成強化層的設(shè)計，解決了現(xiàn)有技術(shù)中陽極的端面在短弧放電燈長時間點亮后形成凹坑，從而減少了陽極的使用壽命的問題，同時在陽極的外側(cè)壁上開設(shè)散熱槽，緩解了短弧放電燈的內(nèi)照面上形成黑化物的問題。
[0033]下面結(jié)合附圖及【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的描述。
[0034]圖1示出了短弧放電燈的陽極的示意圖。該陽極具有與陰極尖端相對設(shè)置的端面100。本發(fā)明的思路在于在陽極的端面100形成一層強化層，從而提高陽極耐電子沖擊的能力，減緩陽極的磨損，提高陽極的使用壽命。
[0035]本發(fā)明提供的一種短弧放電燈的陽極的處理方法包括以下步驟:
[0036]步驟100:提供一種由鎢材料制成的陽極；該陽極具有端面100。
[0037]本步驟中，陽極一般呈圓柱狀，可以理解，陽極并不限于圓柱狀，還可以是棱柱狀、或者其他形狀。該陽極的端面100與陰極尖端相對設(shè)置；一般地，陽極被密封在由石英制成的密封管中，給短弧放電燈通電時，陰極尖端發(fā)出電子，并使該電子與陽極的端面100進行沖撞，從而使短弧放電燈發(fā)光。進一步地，陽極在端面100的外周部開設(shè)有錐面。
[0038]步驟200:在惰性氣體的保護下，對陽極進行預熱；然后在該惰性氣體的保護下，用強化激光對陽極的端面100進行一次照射；
[0039]該步驟200的具體參數(shù)如下:惰性氣體壓力為0.10MPa-0.25MPa ;強化激光的功率密度為400W/mm2-500W/mm2 ;強化激光的脈沖頻率為5.0Hz-20.0Hz ;強化激光的脈沖寬度為2.0ms-4.0ms ;強化激光的光斑直徑為1.;強化