影(ying)響(xiang)脈沖氙(xian)燈(deng)壽命(ming)的(de)因素

大型激(ji)光器是(shi)開展激光聚變(bian)研(yan)究的(de)主要(yao)裝置，如(ru)美國利弗莫(mo)爾(er)實驗室(shi)的(de) ＮＯＶＡ 和(he)國家點火裝置（ＮＩＦ），而(er)高功(gong)率脈沖氙(xian)燈(deng)是(shi)大型激(ji)光器的(de)重要(yao)光學元(yuan)器件(jian)，ＮＩＦ裝置使用的(de)脈沖氙(xian)燈(deng)的(de)失效率可(ke)達(da)到１０－６量級(ji)。大型激(ji)光器的(de)片狀(zhuang)放(fang)大器組(zu)件由(you)若幹(gan)個(ge)片狀(zhuang)放(fang)大器模塊(kuai)組(zu)成(cheng)，每(mei)個(ge)模塊(kuai)則(ze)是(shi)由(you)幾十(shi)支(zhi)高功(gong)率脈沖氙(xian)燈(deng)和(he)釹(nv)玻(bo)璃片構(gou)成(cheng)，整個(ge)激光器需(xu)要(yao)的(de)氙(xian)燈(deng)數量(liang)是(shi)巨大的(de)，如 ＮＯＶＡ 裝置需(xu)要(yao)５０００支(zhi)，ＮＩＦ裝置需(xu)要(yao)７６８０支(zhi)。這些氙(xian)燈(deng)的(de)任何(he)失效都會(hui)使激光器不(bu)能(neng)正常運行，其(qi)中(zhong)氙(xian)燈(deng)爆炸(zha)帶(dai)來(lai)的(de)後果尤(you)為嚴(yan)重(zhong)，可(ke)直接破壞和(he)燒(shao)損(sun)昂(ang)貴的(de)脈沖氙(xian)燈(deng)、釹玻(bo)璃片和(he)電容(rong)器。下(xia)面(mian)上(shang)海千(qian)實介紹(shao)影(ying)響(xiang)影(ying)響(xiang)氙(xian)燈(deng)壽命(ming)的(de)因素：

1、氙(xian)氣(qi)純度：
氙(xian)氣(qi)是(shi)氙(xian)燈(deng)點火過程中(zhong)的(de)*工作氣體，充(chong)入的(de)氙(xian)氣(qi)不(bu)純則會顯(xian)著(zhu)增(zeng)加(jia)氙(xian)燈(deng)的(de)著火電壓。在氙(xian)燈(deng)制作(zuo)的(de)過程中(zhong)，如(ru)果燈(deng)內雜質(zhi)氣(qi)體沒有排除幹(gan)凈(jing)，則會(hui)對(dui)氙(xian)燈(deng)點火帶(dai)來(lai)很多(duo)不(bu)利的(de)因素。其(qi)中(zhong)對(dui)燈(deng)危害(hai)程度zui大的(de)則是(shi)空(kong)氣(qi)中(zhong)的(de)水蒸(zheng)氣。如(ru)果水蒸(zheng)氣沒有從燈(deng)內*排出，電極鎢(wu)材料(liao)就會和(he)水蒸(zheng)氣發生反(fan)應，形(xing)成(cheng) ＷＯ３ 和(he)氫(qing)原(yuan)子。ＷＯ３ 從(cong)電極頭(tou)上(shang)蒸(zheng)發，凝(ning)結在燈(deng)管上(shang)，這(zhe)就(jiu)是(shi)燈(deng)管管(guan)壁發黑的(de)主要(yao)原(yuan)因。在(zai)點火過程中(zhong)，隨著(zhe)氙(xian)燈(deng)使用次數(shu)的(de)增多(duo)，電極、玻(bo)璃管(guan)壁等放(fang)出(chu)的(de)雜質(zhi)氣(qi)體汙染(ran)了(le)氙(xian)氣(qi)，使得(de)氙(xian)燈(deng)的(de)著火電壓升高，zui終(zhong)導(dao)致氙(xian)燈(deng)不(bu)能(neng)正常工作，縮短氙(xian)燈(deng)的(de)壽命(ming)，所(suo)以要(yao)在氙(xian)燈(deng)的(de)制作(zuo)工藝中(zhong)從(cong)源頭(tou)上(shang)避(bi)免(mian)上(shang)述(shu)現象(xiang)的(de)發生。充(chong)入的(de)氙(xian)氣(qi)純度要(yao)越高越(yue)好(hao)，如果再經過壹到兩(liang)次的(de)氙(xian)氣(qi)凈(jing)化，效(xiao)果則(ze)會更(geng)好。另(ling)外(wai)充(chong)入氙(xian)氣(qi)前的(de)排氣工藝也(ye)非常重(zhong)要(yao)，加熱(re)溫(wen)度越(yue)高，排氣時間越(yue)長(chang)越(yue)有利於燈(deng)內氙(xian)氣(qi)純度的(de)保持。

2、電極濺(jian)射(she)：
電極材料的(de)蒸(zheng)發對(dui)管壁的(de)影(ying)響(xiang)也(ye)很(hen)大，濺(jian)射(she)到管壁上的(de)氧化鎢(wu)不(bu)僅(jin)使管壁發黑，而且會(hui)吸收(shou)更(geng)多(duo)的(de)電離輻射(she)，使得(de)石(shi)英(ying)玻(bo)璃管(guan)局(ju)部(bu)發熱，冷(leng)卻(que)後(hou)會(hui)使石(shi)英(ying)管內表面(mian)產(chan)生(sheng)應力(li)，甚(shen)至會產(chan)生裂紋，嚴(yan)重(zhong)破(po)壞(huai)石(shi)英(ying)燈(deng)管的(de)機械(xie)強(qiang)度。氙(xian)燈(deng)點火後電極濺(jian)射(she)，可(ke)以看出，電極濺(jian)射(she)嚴(yan)重(zhong)，管(guan)壁發黑，主要(yao)原(yuan)因則(ze)是(shi)由(you)於電極桿在氙(xian)燈(deng)制作(zuo)過程中(zhong)氧化嚴(yan)重(zhong)，燈(deng)內氣體純度不(bu)夠(gou)造(zao)成(cheng)的(de)。因此(ci)，電極材料的(de)選擇(ze)、電極桿熱處(chu)理以及封(feng)接(jie)中(zhong)電極的(de)保護(hu)尤(you)為(wei)重要(yao)，要(yao)盡量(liang)選(xuan)擇(ze)能(neng)夠(gou)降低(di)鎢(wu)電子逸(yi)出(chu)功(gong)的(de)復(fu)合材(cai)料，降低(di)電極使用過程中(zhong)的(de)溫度，同(tong)時電極桿除氣(qi)務(wu)必(bi)*，而且封(feng)接(jie)中(zhong)應該使用惰(duo)性氣體對(dui)電極桿進(jin)行保(bao)護(hu)。

3、燈(deng)頭(tou)封(feng)接(jie)可(ke)靠(kao)性：
氙(xian)燈(deng)常用的(de)封(feng)接(jie)方(fang)式(shi)有兩(liang)種：過渡玻(bo)璃封(feng)接(jie)和(he)金(jin)屬(shu)釬焊封(feng)接(jie)。封(feng)接(jie)的(de)可(ke)靠(kao)性直接影(ying)響(xiang)到氙(xian)燈(deng)內部氙(xian)氣(qi)的(de)純度，如(ru)果封(feng)接(jie)質(zhi)量(liang)不(bu)好，空(kong)氣(qi)直接進(jin)入氙(xian)燈(deng)內部，汙(wu)染(ran)氙(xian)氣(qi)，則氙(xian)燈(deng)會出(chu)現點(dian)火失敗(bai)。

4、燈(deng)頭(tou)絕(jue)緣(yuan)強(qiang)度：
燈(deng)頭(tou)絕(jue)緣(yuan)強(qiang)度是(shi)脈沖氙(xian)燈(deng)制作(zuo)過程中(zhong)壹項重要(yao)的(de)技(ji)術指標(biao)，燈(deng)頭(tou)絕(jue)緣(yuan)材(cai)料如不(bu)能(neng)承受(shou)氙(xian)燈(deng)點火時的(de)高壓(ya)高電流(liu)的(de)沖擊，會(hui)出(chu)現燈(deng)頭(tou)擊穿(chuan)，甚(shen)至會使氙(xian)燈(deng)出現爆(bao)炸，影(ying)響(xiang)片狀(zhuang)放(fang)大器的(de)正常運行。絕(jue)緣(yuan)灌封(feng)材(cai)料(liao)的(de)絕(jue)緣(yuan)指(zhi)標應該是(shi)選(xuan)擇(ze)絕(jue)緣(yuan)材(cai)料的(de)首要(yao)選項，其(qi)次對(dui)絕(jue)緣(yuan)灌封(feng)材(cai)料(liao)的(de)機械(xie)強(qiang)度也(ye)要(yao)有壹定(ding)的(de)要(yao)求，要(yao)能(neng)承受(shou)得(de)住點(dian)火過程中(zhong)巨大的(de)沖擊力(li)，壹旦絕(jue)緣(yuan)材(cai)料被沖擊力(li)撕裂(lie)，絕(jue)緣(yuan)強(qiang)度再好(hao)的(de)灌封(feng)材(cai)料(liao)都會(hui)失去它的(de)絕(jue)緣(yuan)作(zuo)用。
在(zai)氙(xian)燈(deng)的(de)實際(ji)使用中(zhong)，氙(xian)燈(deng)失效的(de)因素以觸發失敗(bai)、絕(jue)緣(yuan)擊穿(chuan)和(he)氙(xian)燈(deng)爆炸(zha)為(wei)主(zhu)，各(ge)自的(de)置信(xin)區(qu)間要(yao)求分(fen)別(bie)為８９％，６３％和(he)１６％，即氙(xian)燈(deng)爆炸(zha)的(de)可(ke)信(xin)度zui小(xiao)，zui不(bu)可(ke)控。通(tong)過對(dui)氙(xian)燈(deng)的(de)失效分(fen)析(xi)，導(dao)致氙(xian)燈(deng)爆炸(zha)的(de)直接因素是(shi)石(shi)英(ying)燈(deng)管表面(mian)的(de)靜態拉(la)應力(li)、內表面(mian)的(de)微缺(que)陷(xian)。周(zhou)圍氙(xian)燈(deng)的(de)電離輻射(she)會(hui)使氙(xian)燈(deng)的(de)額(e)外(wai)負(fu)載能(neng)量增(zeng)加，電流(liu)的(de)相互(hu)作用對(dui)氙(xian)燈(deng)燈(deng)管產(chan)生(sheng)壹定(ding)的(de)撓度，從(cong)而(er)產(chan)生機械(xie)應力(li)，使得(de)氙(xian)燈(deng)爆炸(zha)的(de)概率也(ye)大大提高。在(zai)進(jin)燈(deng)能(neng)量相同(tong)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)，氙(xian)燈(deng)電極弧(hu)長(chang)越長(chang)、內徑越(yue)大壽命越(yue)高。電極濺(jian)射(she)、燈(deng)頭(tou)絕(jue)緣(yuan)、氙(xian)氣(qi)純度以及封(feng)接(jie)可(ke)靠(kao)性等都是(shi)導(dao)致氙(xian)燈(deng)失效的(de)主要(yao)因素。