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Die Erfindung betrifft eine Entladungslampe. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Entladungslampe, welche als Lichtquelle zum Zweck einer Belichtung von Halbleiterwafern, Flüssigkristall-Glassubstraten, gedruckten Platinen, Falbfiltern und dergleichen oder als Lichtquelle zum Zweck einer Bildprojektion zum Projizieren von Bildern auf Bildflächen von Kinos und dergleichen verwendet wird.
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Herkömmlicherweise wird eine Quecksilber-Entladungslampe vom Kurzbogentyp als UV-Strahlungs-Lichtquelle bei verschiedenen Vorgängen der Belichtung von Halbleitern, Flüssigkristallen, gedruckten Platinen und dergleichen verwendet. In den letzten Jahren werden bei Vorgängen der Belichtung von Flüssigkristall-Substraten sowie Falbfiltern Belichtungsflächen und Durchsatz immer weiter vergrößert.
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Ferner wird eine Xenon-Entladungslampe vom Kurzbogentyp bei Filmprojektoren und dergleichen als Lichtquelle sichtbarer Strahlung verwendet.
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10 ist eine schematische Darstellung der Anordnung einer herkömmlichen Entladungslampe, in welche Quecksilber eingefüllt ist. Die Entladungslampe 1 weist eine Leuchtröhre 10 aus Quarzglas auf. Diese Leuchtröhre 10 besitzt einen im Wesentlichen kugelförmigen Emissionsteil 11, einen innerhalb des Emissionsteils 11 gebildeten Raum S sowie Seitenröhrenteile 12, welche an den beiden Enden des Emissionsteils 11 gebildet sind. Im Raum S ist ein Paar Elektroden mit einem Elektroden-Hauptteil 13C und einem Elektroden-Hauptteil 13A gegenüberliegend angeordnet, und es ist Entladungsgas eingefüllt. Elektroden-Hauptteil 13C und Elektroden-Hauptteil 13A sind jeweils mit einem Elektrodenträger abstützt. Der jeweilige Elektrodenträger 14 ist an einen Außenanschluss (in der Zeichnung nicht dargestellt) elektrisch angeschlossen, welcher von jeweils einem der Seitenröhrenteile 12 nach außen übersteht, und wird von außen mit Strom versorgt.
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In der Umgebung des Elektrodenträgers
14, welcher den Elektroden-Hauptteil
13C oder den Elektroden-Hauptteil
13A im Raum S abstützt, ist ein Metallteil
15 aus einem Tantaldraht als Getter angebracht. Das Gettermaterial des Metallteils
15 ist Tantal und kann Verunreinigungen wie Sauerstoff, Kohlendioxid und dergleichen fangen und absorbieren (vgl.
JP 3 077 538 B2 und
US 5 712 530 A ).
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Ferner ist als Gettermetall zur Beseitigung von Wasserstoff ein Wasserstoff-Getter bekannt, welcher Yttrium enthält, dessen Absorptionsmenge für Wasserstoff groß ist (
JP 57-21 835 B2 und
US 3 953 755 A ). In der vorstehend beschriebenen Druckschrift wird eine Hochdruck-Gas-Entladungslampe offenbart, in welcher ein Wasserstoff-Getter im Entladungsgefäß angebracht und mit einer metallischen Hülle aus einem Metall mit einer Wasserstoff-Durchlässigkeit wie Tantal oder dergleichen überzogen ist, in welcher ein Wasserstoff-Gettermaterial wie Yttrium oder dergleichen vorhanden ist.
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11 ist eine Querschnittdarstellung eines Wasserstoff-Getters in der Entladungslampe der vorstehend beschriebenen Druckschrift. Der Wasserstoff-Getter 5 ist ein Getterkomplex, der aus Folgendem besteht:
- – aus einer metallischen Hülle mit einem Zylinder 51 mit einem Boden, wobei dieser Zylinder aus einem Metall wie Tantal oder dergleichen besteht, sowie aus einem Deckel 53 und
- – aus einem Wasserstoff-Absorptionskörper 52 aus zylindrischem Yttrium, welcher in der metallischen Hülle eingeschlossen ist.
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Im Falle des Wasserstoff-Getters der vorstehend beschriebenen Entladungslampe wird die Innenseite der metallischen Hülle durch Anschweißen des Randstreifens 512 des Zylinders 51 mit Boden an den Deckel 53 verschlossen. Der Wasserstoff im Emissionsraum dringt durch die metallische Hülle mit einer Wasserstoff-Durchlässigkeit wie Tantal oder dergleichen nach innen ein und wird vom Wasserstoff-Absorptionskörper 52 absorbiert. Das im Inneren verschlossene Yttrium ist also mit der metallischen Hülle überzogen, so dass Wasserstoff, ohne mit anderen Stoffen innerhalb des Emissionsraums zu reagieren, absorbiert werden kann.
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Weitere Entladungslampen, in denen ein Getter verwendet wird, sind aus der
US 5 712 530 A sowie der
US 3 953 755 A bekannt. Letztere Druckschrift beschreibt eine Entladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. In der
AT 196 027 A wird ein Getter offenbart, der eine Aluminiumhülle umfasst, in die ein Erdalkali-Gettermaterial in geschmolzener Form eingefüllt wird. Im Anschluss an das Befüllen werden die Enden der Hülle abgeklemmt, und das Gettergebilde wird durch Drahtziehdüsen gezogen, um eventuelle Gaseinschlüsse zwischen Hülle und Gettermaterial zu entfernen.
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In den letzten Jahren wurde der Nachteil des Flackerns immer deutlicher, bei dem die zeitliche Schwankung der Beleuchtungsintensität auf der Belichtungsfläche sich mit der Vergrößerung der Lampe vergrößert. Die Erfinder haben dieses Problem eifrig untersucht. Als Folge davon haben sie herausgefunden, dass mit der Konzentration des Wasserstoffs innerhalb des Raums ein Zusammenhang besteht. Für den Prozess der Emission des Wasserstoffs in den Emissionsraum wird Folgendes vermutet.
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Bei den beschriebenen Entladungslampen bildet man die Leuchtröhre der Lampe dadurch, dass man Quarzglas unter Verwendung eines Wasserstoff-Sauerstoff-Schneidbrenners einer Wärmebearbeitung unterzieht. Bei dieser Wärmebearbeitung schmelzen Wasser sowie Wasserstoff im Quarzglas ein. Da während des Betriebs der Lampe die Leuchtröhre eine hohe Temperatur von mindestens 500°C erreicht, werden eingeschmolzener Wasserstoff und Wasser als Verunreinigungsgas in die Leuchtröhre abgegeben. Das heißt, wenn die Lampe sich vergrößert, vermehren sich auch das Wasser und der Wasserstoff, welche aus der Leuchtröhre freigesetzt werden. Es ist denkbar, dass bei einem herkömmlichen Getter die Absorptionsmenge des Wasserstoffs im Vergleich zur Menge des zu beseitigen Wasserstoffs nicht ausreichend war.
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Wenn man aber die Menge des Gettermetalls zu vergrößern versucht, um eine ausreichende Absorptionsmenge des Wasserstoffs zu erhalten, wird das Gewicht sehr hoch, da die Absorptionsmenge des Wasserstoffs durch Tantal klein ist. Man kann den Getter deshalb nicht mehr innerhalb der Lampe anordnen.
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Andererseits ist die Absorptionsmenge des Wasserstoffs bei Yttrium groß. Da es jedoch mit Quecksilber reagiert, wird ein Schutzmittel wie eine metallische Hülle oder dergleichen benötigt, wie in der
JP 57-21 835 B2 und
US 3 953 755 A beschrieben. Dazu noch ist es entsprechend der Zunahme der Menge des abgegebenen Wasserstoffs erforderlich, auch dessen Menge entsprechend zu vergrößern, so dass die metallische Hülle, mit welcher das Yttrium überzogen wird, sich ebenfalls vergrößert. Wenn die metallische Hülle und somit der Flächeninhalt sich vergrößert, vergrößert sich auch der Druck, welcher auf das metallische Gefäß selbst ausgeübt wird. Ferner wird bei Lampen mit einem hohen Innendruck beim Betrieb dieser Nachteil unverkennbar. Da zudem der Wasserstoff-Getter den Wasserstoff schnell absorbieren muss, kann man zur Aufrechterhaltung der Geschwindigkeit des Wasserstoff-Durchlasses die Dicke der metallischen Hülle nicht über eine bestimmte Dicke hinaus vergrößern. Als Folge davon hatte man den Nachteil, dass die metallische Hülle dem Druck nicht standhalten konnte und infolgedessen beschädigt wurde.
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Angesichts der vorstehend beschriebenen Nachteile besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Entladungslampe anzugeben, bei welcher, obwohl sie groß ist und einen hohen Betriebsdruck aufweist, mit einfachen und zugleich sicheren Mitteln Wasserstoff vorteilhaft beseitigt wird und bei welcher kein Flackern auftritt.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Entladungslampe gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß ferner dadurch gelöst, dass das Gefäß bevorzugt ein rohrartiges Bauteil ist, bei dem wenigstens ein Ende mit einem hermetisch abschließenden Teil versehen ist und bei welchem auf der Innenwand in der Nachbarschaft dieses hermetisch abschließenden Teils der Wasserstoff-Absorptionskörper durch Schmelzen befestigt ist.
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Erfindungsgemäß weist bei der Entladungslampe, bei welcher innerhalb einer Leuchtröhre ein Paar Elektroden sowie ein Wasserstoff-Getter angeordnet ist, der Wasserstoff-Getter ein Gefäß aus einem Metall mit einer Wasserstoff-Durchlässigkeit sowie einen Wasserstoff-Absorptionskörper auf, welcher in dieses Gefäß eingefüllt ist, und dieser Wasserstoff-Absorptionskörper ist auf der Innenwand des Gefäßes durch Schmelzen befestigt. Durch diese Anordnung kann Wasserstoff ohne Eindringen von Quecksilber in das Gefäß eindringen und dort absorbiert werden. Ferner kann der Wasserstoff-Absorptionskörper, welcher auf der Innenwand des Gefäßes angeschmolzen ist, den hermetisch abschließenden Teil des Gefäßes verstärken und dessen Druckfestigkeit erhöhen. Es besteht deshalb keine Befürchtung einer Beschädigung selbst bei einer Beaufschlagung mit hohem Druck. Man kann somit eine große Menge Wasserstoff absorbieren und das Flackern der Lampe verringern.
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Ferner ist erfindungsgemäß das Gefäß bevorzugt ein rohrartiges Bauteil, bei dem wenigstens ein Ende mit einem hermetisch abschließenden Teil versehen ist, wobei auf der Innenwand in der Nachbarschaft dieses hermetisch abschließenden Teils der Wasserstoff-Absorptionskörper durch Schmelzen befestigt ist. Man kann deshalb durch ein einfaches Herstellungsverfahren einen bequem einbaubaren Wasserstoff-Getter mit einer großen Druckfestigkeit erhalten und leicht in den Emissionsteil der Lampe einbauen und das Flackern der Entladungslampe aufgrund von Wasserstoff verringern.
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Ferner besteht erfindungsgemäß das Gefäß aus Tantal, Molybdän oder Niob oder aus einem metallischen Material, welches eines dieser Metalle enthält. Man kann deshalb Wasserstoff vorteilhaft in das Gefäß eindringen lassen, ohne dass es während des Lampenbetriebs und hoher Temperatur innerhalb der Leuchtröhre schmilzt. Ferner kann Wasserstoff, ohne mit dem Quecksilber, welches in den Lampenkolben eingefüllt ist, zu reagieren, in das Gefäß eindringen.
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Erfindungsgemäß besteht der Wasserstoff-Absorptionskörper aus Yttrium oder aus einem metallischen Material, welches Yttrium Metalle enthält, so dass eine ausreichende Wasserstoff-Absorptionskraft besteht und der Wasserstoff innerhalb der Leuchtröhre absorbiert werden kann.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von mehreren in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen weiter beschrieben. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung der Anordnung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Entladungslampe;
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2(a) eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Wasserstoff-Getters, wobei der Wasserstoff-Getter von zwei verschiedenen Richtungen, nämlich unmittelbar von oben und unmittelbar von der Seite her, betrachtet wurde;
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2(b) eine schematische Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen Wasserstoff-Getters, wobei der Wasserstoff-Getter entlang der Achse PA geschnitten und unmittelbar von der Seite betrachtet wurde;
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3(a) eine schematische Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen Wasserstoff-Getters, welche den Zustand der Befestigung des Wasserstoff-Absorptionskörpers im Gefäß zeigt;
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3(b) eine Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen Wasserstoff-Getters entsprechend der Linie A-A';
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4 eine schematische Darstellung der Anordnung in der Nachbarschaft der Elektrode, wobei eine Ausführung des Einbaus eines erfindungsgemäßen Wasserstoff-Getters gezeigt wird;
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5(a) und (b) jeweils eine Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wasserstoff-Getters, wobei 5(a) eine schematische Querschnittsdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels des Wasserstoff-Getters 4 ist und 5(b) eine schematische Darstellung der Anordnung in der Nachbarschaft der Elektrode, wobei eine Ausführung des Einbaus des Wasserstoff-Getters gezeigt wird;
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6(a) bis (c) jeweils eine schematische Querschnittsdarstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Wasserstoff-Getters;
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7 eine schematische Querschnittsdarstellung des Verfahrens zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Wasserstoff-Getters;
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8 eine Ansicht eines Versuchsbeispiels bezüglich einer erfindungsgemäßen Entladungslampe;
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9 eine Darstellung eines Versuchsbeispiels bezüglich einer erfindungsgemäßen Entladungslampe;
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10 eine schematische Querschnittsdarstellung einer Entladungslampe gemäß einem herkömmlichen Beispiel; und
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11 eine schematische Querschnittdarstellung eines Wasserstoff-Getters gemäß einem herkömmlichen Beispiel.
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1 ist eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Anordnung einer erfindungsgemäßen Entladungslampe. Die Entladungslampe weist eine Leuchtröhre 10 aus Quarzglas mit einem im Wesentlichen kugelförmigen Emissionsteil 11 auf, in welchem ein Raum S vorhanden ist, sowie im Wesentlichen säulenförmige Seitenröhrenteile 12, welche an die beiden Enden des Emissionsteils 11 angrenzend gebildet sind. In den Raum S innerhalb des Emissionsteils 11 sind Elektroden, welche aus einer Kathode, die einen Elektroden-Hauptteil 13C aufweist, und aus einer Anode, die einen Elektroden-Hauptteil 13A aufweist, bestehen, gegenüberliegend angeordnet, ferner sind Quecksilber sowie Edelgas eingefüllt, welches Argon, Krypton oder Xenon enthält.
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Die Menge des in den Raum S eingefüllten Quecksilbers liegt in einem Bereich von 1 mg/cm3 bis 65 mg/cm3 des Innenvolumens des Raums S. Beispielsweise sind 35 mg/cm3 eingefüllt. Die Einfüllmenge des Edelgases liegt in einem Bereich von 2.5·104 Pa bis 5·105 Pa, beispielsweise bei 8·104 Pa. Der Kathoden-Hauptteil 13C sowie der Anoden-Hauptteil 13A bestehen beispielsweise aus Wolfram und werden jeweils von einem Elektrodenträger 14 abgestützt. In der Umgebung des Elektrodenträgers 14 ist ein Wasserstoff-Getter 4 angeordnet.
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Der Elektrodenträger 14 steht entlang der Röhrenachse über den Seitenröhrenteil 12 über und befindet sich zum Elektrodenträger 14 auf der Seite des anderen Pols im Wesentlichen koaxial. Die Basisseite (der Spitze entgegengesetzte Seite) des Elektrodenträgers 14 ist innerhalb des Seitenröhrenteils 12 an ein in der Zeichnung nicht dargestelltes leitendes Bauteil, das heißt, einen nach außen überstehenden Anschlussstift, elektrisch angeschlossen und wird somit mit Strom versorgt.
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Der Kathoden-Hauptteil 13C ist im Wesentlichen zylinderförmig und weist einen größeren Durchmesser auf als der Elektrodenträger 14. Seine Spitze ist kegelstumpfförmig ausgebildet. Der Kathoden-Hauptteil 13C kann dadurch abgestützt werden, dass eine Passung mit dem Elektrodenträger 14 gebildet wird. Der Kathoden-Hauptteil 13C und der Elektrodenträger 14 können jedoch auch als ein einziges Bauteil miteinander einteilig gebildet werden.
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Der Anoden-Hauptteil 13A ist im Wesentlichen zylinderförmig und weist einen größeren Durchmesser auf als der Elektrodenträger 14. Seine Spitze ist kegelstumpfförmig oder im Wesentlichen kanonenkugelförmig gebildet. Der Anoden-Hauptteil 13A kann wie die Kathode dadurch abgestützt werden, dass eine Passung mit dem Elektrodenträger 14 gebildet wird. Der Anoden-Hauptteil 13A und der Elektrodenträger 14 können jedoch auch wie die Kathode als ein einziges Bauteil miteinander einteilig gebildet werden.
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Am Außenumfang des Elektrodenträgers 14 sind mehrere stabröhrenförmigen Wasserstoff-Getter 4 in der Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet. Sie sind mit einem Draht 16 umwunden und am Elektrodenträger 14 befestigt. Hinsichtlich der Anordnung des Wasserstoff-Getters 4 innerhalb des Emissionsteils ist die Einbaumethode nicht auf diese Methode beschränkt.
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2(a) und (b) zeigen jeweils in einer Ansicht den erfindungsgemäßen Wasserstoff-Getter. 2(a) ist eine schematische Darstellung, in welcher der Wasserstoff-Getter von zwei verschiedenen Richtungen, nämlich unmittelbar von oben und unmittelbar von der Seite her, betrachtet wird. 2(b) ist eine schematische Querschnittsdarstellung, in welcher der Wasserstoff-Getter 4 entlang einer Achse PA geschnitten ist und von der Seite her betrachtet wird.
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Wie in 2(a) gezeigt, weist der Wasserstoff-Getter 4 ein röhrenartiges Gefäß 41 aus einem Metall mit einer hohen Wasserstoff-Durchlässigkeit auf. Die beiden Enden des Gefäßes 41 sind luftdicht hermetisch abgeschlossen. Das röhrenartige Gefäß 41 weist beispielsweise einen Innendurchmesser von 3 mm, eine Dicke von 0.1 mm sowie eine Länge von 30 mm auf. Das Material, aus welchem das Gefäß 41 besteht, ist Tantal, Molybdän oder Niob, welche eine gute Wasserstoff-Durchlässigkeit aufweisen, oder es kann auch ein metallisches Material sein, welches eines der Metalle enthält.
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Ins Gefäß 41 wird ein Wasserstoff-Absorptionskörper 42 eingefüllt. Als Wasserstoff-Absorptionskörper 42 wird Yttrium verwendet, dessen Wasserstoff-Absorptionsfähigkeit hoch ist. Alternativ kann er auch aus einem metallischen Material bestehen, welches Yttrium enthält. Der sonstige Innenraum ist evakuiert (Druck beispielsweise höchstens ca. 10–1 Pa), um eine Oxidation des Wasserstoff-Absorptionskörpers 42 zu verhindern, oder es wird Edelgas eingefüllt.
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Auf diese Weise befindet sich der Innenraum des Gefäßes 41 in einem gegen das Äußere isolierten Zustand, um zu verhindern, dass der Wasserstoff-Absorptionskörper 42 mit Quecksilber innerhalb der Leuchtröhre 10 reagiert. Andererseits reagieren Tantal, Molybdän oder Niob, aus welchem das Gefäß 41 besteht, nicht, wenn sie mit Quecksilber innerhalb der Leuchtröhre 10 in Kontakt kommen. Sie sind zugleich Metalle, welche eine Wasserstoff-Durchlässigkeit aufweisen. Bei diesem Gefäß 41 kann man deshalb Wasserstoff nach innen einleiten, ohne dass Quecksilber nach innen eindringt.
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In 2(b) werden bei dem hermetisch verschlossenen Teil 413 des Gefäßes 41 die beiden Enden des Rohrs von zwei Richtungen, nämlich von oben und unten, gedrückt und zusammengefaltet. Durch eine Press-Schweißung wird der hermetisch abschließende Teil 413 versiegelt. Bei der Fertigstellung des Gefäßes bilden die Enden des Rohrs einen flachen Teil 414 aus, welcher ausgehend vom Gefäß 41 geneigt ist.
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Wenn im Gefäß 41 eine flache Form wie der hermetisch verschlossene Teil 413 existiert, sein Inneres hohl und kein Wasserstoff-Absorptionskörper befestigt ist, wird innerhalb der Leuchtröhre während des Lampenbetriebs von allen Richtungen der Außenseite des Gefäßes 41 her Druck ausgeübt. Da die Form desselben nicht gleichmäßig ist, verformt sich das Gefäß 41, so dass es Fälle gibt, in welchen die Luftdichtigkeit durch die Kraft, mit welcher die hermetische Abschließung des verschlossen Teils 413 aufgebrochen wird, verlorengeht. An der Innenwand in der Nähe des hermetisch verschlossenen Teils 413 ist deshalb der Wasserstoff-Absorptionskörper 42 durch Schmelzen befestigt, wodurch der hermetisch verschlossene Teil 413, welcher hinsichtlich der Struktur des Gefäßes 41 die am wenigsten druckfeste Stelle darstellt, von innen verstärkt wird. Hierdurch kommt keine Beschädigung mehr vor, auch wenn Druck von außerhalb des Gefäßes sowie infolgedessen Druck durch Entstehen einer Verformung des Gefäßes ausgeübt wird.
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Der Mittelbereich in der Röhrenachsrichtung des Gefäßes 41 stellt einen rohrartigen Rumpf 412 dar. Im Rumpf 412 ist wie im hermetisch verschlossenen Teil auf seiner Innenseite der Wasserstoff-Absorptionskörper 42 durch Schmelzen befestigt, wodurch die Dicke des Gefäßes 41 deutlich vergrößert wird. Dadurch erhöht sich die Druckfestigkeit. Man kann deshalb die Dicke des Gefäßes 41 verkleinern und unter Aufrechterhaltung der Geschwindigkeit des Wasserstoff-Durchlasses ins Gefäß die Druckfestigkeit des Gefäßes 41 erhöhen.
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3(a) ist eine schematische Querschnittsdarstellung entlang der Röhrenachse, in welcher eine weitere Ausführung der Befestigung des Wasserstoff-Absorptionskörpers innerhalb des Gefäßes 41 gezeigt wird. 3(b) ist eine Querschnittsdarstellung entsprechend der Linie A–A'.
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In 3(a) ist auf der Innenwand des Rumpfs 412 des Gefäßes 41 ein Wasserstoff-Absorptionskörper 42 durch Schmelzen befestigt. Wie in 3(b) gezeigt, wird durch den befestigten Wasserstoff-Absorptionskörper 42 dadurch, dass er auf der Innenwand des Gefäßes 41 in der Umfangsrichtung kontinuierlich und ringförmig angeschmolzen ist, nicht nur die Dicke des Gefäßes 41 wesentlich vergrößert, sondern er wirkt wie ein Stützgerüst, wodurch sich die Druckfestigkeit bezüglich der kontinuierlichen Richtung vergrößert und wodurch man den auf andere Bereiche des Gefäßes 41 ausgeübten Druck verkleinern kann.
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Ferner ist es auch möglich, den Wasserstoff-Absorptionskörper 42 in der Weise durch Schmelzen zu befestigen, dass fast die gesamte Innenseite des Gefäßes 41 hiermit überzogen wird. Hierdurch wird die vorstehend beschriebene Wirkung erhalten, und die Druckfestigkeit in allen Richtungen erhöht sich. Dadurch also, dass auf der Innenseite des Gefäßes 41 der Wasserstoff-Absorptionskörper 42 durch Schmelzen befestigt ist, wird im Unterschied zu dem Fall, dass der Wasserstoff-Absorptionskörper 42 einfach als Festkörper ins Gefäß 41 eingefüllt wird, der hermetisch verschlossene Teil 413 durch den Wasserstoff-Absorptionskörper 42 verstärkt, wodurch die Dicke des Rumpfs 412 wesentlich vergrößert wird und die Druckfestigkeit sich erhöht.
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Bei dem Wasserstoff-Getter mit der vorstehend beschriebenen Anordnung dringt über das Gefäß 41 aus einem Metall mit einer Wasserstoff-Durchlässigkeit Wasserstoff ein, ohne dass Quecksilber nach innen gelangt. Man kann den Wasserstoff durch den innen eingefüllten Wasserstoff-Absorptionskörper 42 absorbieren und das Flackern der Entladungslampe verringern.
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Da die Menge des zu absorbierenden Wasserstoffes groß ist und man zugleich in einem Umfeld, auf welches hoher Druck ausgeübt wird, dadurch, dass auf der Innenwand des Gefäßes 41 der ins Gefäß 41 eingefüllte Wasserstoff-Absorptionskörper 42 durch Schmelzen befestigt ist, den hermetisch verschlossenen Teil 413 des Gefäßes 41 sowie seine Dicke verstärken und die Druckfestigkeit erhöhen kann, besteht keine Befürchtung einer Beschädigung, auch wenn der Flächeninhalt des Wasserstoff-Getters groß ist. Ferner ist die Dicke des Gefäßes 41 dadurch, dass der Wasserstoff-Absorptionskörper durch Schmelzen befestigt ist, verstärkt, so dass man die Dicke des Gefäßes verkleinern und auch die Geschwindigkeit des Wasserstoff-Durchlasses erhöhen kann.
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Wie vorstehend beschrieben wurde, wird der Wasserstoff innerhalb des Emissionsteils auf einfache Weise beseitigt, und man kann das Flackern der Lampe verringern. Auch wenn man das Gefäß 41 anders ausbildet, wird dieselbe Wirkung erhalten.
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4 ist eine schematische Darstellung der Anordnung der Nachbarschaft der Elektrode, wobei eine Ausführung gezeigt wird, bei welcher man denselben Wasserstoff-Getter 4 wie in 3(a) und (b) durch ein rohrbogenartiges Gefäß 41 gebildet und an einem Elektrodenträger 14 direkt angebracht hat.
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In 4 ist der Wasserstoff-Getter 4 rohrwendelartig gebildet, wobei das Gefäß 41 kreisförmig umläuft. Seine Grundanordnung sowie auch die Anordnung in seinem Querschnitt sind gleich wie die des vorstehend beschriebenen Gefäßes 41, welches in Form einer stabförmigen Röhre ausgebildet ist. Das Gefäß 41 des Wasserstoff-Getters 4 in 4 weist eine Länge auf, welche für einen Umlauf um den Außenumfang des Elektrodenträgers 14 ausreicht. Man kann ihn deshalb durch Umwinden fixieren. Ferner kann man ihn noch sicherer fixieren, wenn man ein Hilfsfixierbauteil wie einen metallischen Draht 16 oder dergleichen anordnet und ihn hiermit festhält.
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In der vorstehend beschriebenen Anordnung weist der Wasserstoff-Getter 4 selbst ein Einbaumittel auf. Man kann den Einbau auf einfache Weise ohne Bereitstellung eines Extra-Einbauauteils durchführen. Ferner muss man den Außenumfang nicht mit einem Draht bedecken, wie das bei der in 1 gezeigten Ausführung der Fall ist. Die Chance für einen Kontakt mit dem Wasserstoff vergrößert sich deshalb, und die Wasserstoff-Absorptionsfähigkeit erhöht sich.
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5(a) ist eine schematische Querschnittsdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels des Wasserstoff-Getters 4. 5(b) ist eine schematische Darstellung der Anordnung in der Nachbarschaft der Elektrode, wobei eine Ausführung des Einbaus des Wasserstoff-Getters gezeigt wird.
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In 5(a) und (b) weist der Wasserstoff-Getter 4 ein Gefäß 41 aus einem Rohr 44 mit einem Boden sowie einem Deckel 43 und einen Wasserstoff-Absorptionskörper 42 aus Yttrium auf, welches im Inneren eingefüllt ist. Das Rohr 41 mit einem Boden sowie der Deckel 43 bestehen aus demselben Material wie das vorstehend beschriebene Gefäß 41 in 2(a) und (b). Auch die sonstige Anordnung gleicht der des Wasserstoff-Getters gemäß der ersten Ausführungsform.
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Das Rohr 44 mit einem Boden weist einen Randstreifen 441 auf, dessen Ende sich auf der Seite der Öffnung radial nach außen erstreckt. Dieser Randstreifen 441 und der Deckel 43 sind durch Press-Schweißen miteinander verbunden. Der innen eingefüllte Wasserstoff-Absorptionskörper 42 ist auf der Innenwand des Gefäßes 41 durch Schmelzen befestigt und verstärkt eine hermetisch abgeschlossene Öffnung 415. Der Wasserstoff-Getter 4 kann, wie in 5(b) gezeigt, durch Umwinden seines Randstreifen 441 und des Außenumfanges des Elektrodenträgers 14 mit einem Draht 16 fixiert werden. Auf diese Weise kann man das Gefäß 41 ausführen, auch wenn es kein Rohr ist, welches aus einem einzigen Bauteil gebildet ist.
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Der vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Wasserstoff-Getter kann folgendermaßen hergestellt werden:
6(a), (b) und (c) zeigen jeweils in einer schematischen Querschnittsdarstellung ein Verfahren zum hermetischen Abschließen des erfindungsgemäßen Wasserstoff-Getters. 6(a) zeigt ein Paar Rollen 51 zum hermetischen Verschließen eines rohrartigen Körpers 41' bzw. eines Endes desselben. Dadurch, dass man die Rollen 51 von oben und unten, wie die Pfeilrichtung zeigt, gegen den rohrartigen Körper 41' drückt und somit Kraft ausübt, werden die Enden des rohrartigen Körpers 41' flach zusammengedrückt und durch eine Press-Schweißung versiegelt, wie in 6(b) gezeigt. Die Rollen 51 werden unverändert angedrückt, bis die Enden des rohrartigen Körpers 41' abgeschnitten sind. Auf diese Weise wird ein Ende des rohrartigen Körpers 41' hermetisch abgeschlossen und zugeschnitten, wodurch, wie in 6(c) gezeigt, ein hermetisch verschlossener Teil 413 gebildet wird.
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In den rohrartigen Körper 41 aus Tantal, Wolfram oder Niob, dessen eines Ende durch Press-Schweißung verschlossen ist, wird eine vorgegebene Menge Wasserstoff-Gettermaterial 42' aus festem oder pulverartigem Yttrium eingebracht. Nach dem Einbringen des Wasserstoff-Gettermaterials 42' schließt man in derselben Weise das andere Ende hermetisch ab, evakuiert das zylindrische Innere (auf ca. 10–1 Pa) oder füllt es mit Edelgas und stellt somit das Gefäß 41 fertig.
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7 ist eine schematische Querschnittsdarstellung eines Verfahrens zur Befestigung des ins Gefäß eingefüllten Wasserstoff-Absorptionskörpers durch Schmelzen. Wie in 7 gezeigt, hält man das Gefäß 41, dessen beide Enden hermetisch verschlossen sind, unter Vakuum. Man hält es beispielsweise bei der Temperatur des Schmelzpunktes von Yttrium bei mindestens 1526°C, vorteilhaft bei 1600°C bis 1800°C, und kühlt es danach ab. Hierdurch schmilzt das Wasserstoff-Gettermaterial 42', wird auf der Innenseite des Gefäßes 41 befestigt und ergibt den Wasserstoff-Absorptionskörper 42.
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Durch ein derartiges Herstellungsverfahren kann man unter Verwendung eines rohrartigen Materials den erfindungsgemäßen Wasserstoff-Getter auf einfache Weise herstellen, ohne mittels eines einzigen Bauteils anzuschweißen oder Ähnliches durchzuführen.
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Nachfolgend wird ein Versuchsbeispiel der erfindungsgemäßen Entladungslampe gezeigt.
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8 zeigt einen Wasserstoff-Getter, welcher mit der in 2(a) und (b) gezeigten Anordnung hergestellt ist. Dieser Wasserstoff-Getter 4 besteht aus einem Gefäß 41, bei welchem die beiden Enden eines Rohrs aus Tantal mit einer Dicke t von 0.1 mm, einem Innendurchmesser Φ von 3.0 mm sowie einer Länge L von 50 mm hermetisch abgeschlossen sind, sowie aus Yttrium als Wasserstoff-Absorptionskörper 42, welches nur an einem Ende durch Schmelzen befestigt wurde. Die Innenseite des Gefäßes 41 wurde evakuiert.
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Die maximale Länge entlang der Röhrenachse des anderen Endes des Raums, auf der Seite, wo kein Wasserstoff-Absorptionskörper 42 im Wasserstoff-Getters 4 durch Schmelzen befestigt ist, wird als Raumlänge d bezeichnet. Die Menge des Yttriums wurde variiert, und es wurden Proben mit verschiedenen Raumlängen d hergestellt.
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Diese Proben wurden einer Druckprüfung unterzogen. Innerhalb eines versiegelten Gefäßes (in der Zeichnung nicht dargestellt) wurde ein Wasserstoff-Getter angeordnet, man ließ in dieses versiegelte Gefäß Ethanol hineinfließen, und es wurde zunehmend Druck ausgeübt. Der Druck bei einer Verformung desjenigen Endes, in welchem Yttrium nicht durch Schmelzen befestigt ist, wurde als Druckfestigkeitswert bezeichnet und festgehalten.
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9 zeigt die Relation zwischen der Raumlänge d (mm) des Endes, in welchem kein Yttrium angeschmolzen ist, und dem Druckfestigkeitswert (MPa). Es wurde herausgefunden, dass der Druckfestigkeitswert desto höher ist, je kürzer die Raumlänge d wird. Das heißt, es ist ersichtlich, dass die Druckfestigkeit sich desto mehr erhöht, je größer der Bereich wird, in dem Yttrium durch Schmelzen befestigt ist. Bei denjenigen Proben, bei denen d = 0 war, hat sich das Ende, in welchem Yttrium befestigt war, nie verformt, auch wenn zunehmend Druck ausgeübt wurde. Es hat sich auch bei Überschreiten von 10 MPa nicht verformt.
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Wie vorstehend beschrieben, wurde herausgefunden, dass die Druckfestigkeit sich dann erhöht, wenn im hermetisch verschlossenen Teil Yttrium durch Schmelzen befestigt ist. Ferner wurde herausgefunden, dass die Druckfestigkeit sich umso mehr erhöht, je kleiner die Raumlänge d ist, wenn auch im Rumpf innerhalb des Gefäßes Yttrium durch Schmelzen befestigt war.