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              氙燈燈管使用壽命的影響因素

                氙燈燈管是Atlas氙燈老化試驗機最主要的核心部件,有著非常重要的作用,因為Atlas氙燈老化試驗機是目前市場上應用最為廣泛的人工加速老化試驗設備,試驗原理主要是利用氙燈燈管模擬太陽光照射測試材料老化機光照褪色程度。為此,標準集團資深工程師為你解析氙燈燈管使用壽命的影響因素。
                一、氙燈幾何尺寸
                當同等批次的脈沖氙燈出廠后,不同的氙燈幾何尺寸有一定的幾何誤差,同一批氙燈由于弧長和內徑的微小偏差導致氙燈壽命的差距最大可達到1.15倍,氙燈的內徑越大,弧長越長其壽命越長。
               
                二、石英玻璃微缺陷
                高功率脈沖氙燈在點火過程中,燈內氣體通常會在燈管軸線附近擊穿并形成絲狀導電通道。當能量釋放到此通道時,周圍氣體的升溫使絲狀導電通道迅速擴張,形成圓柱形沖擊波,沿著軸線傳播到燈管管壁上。隨著能量的增大和點火次數的增多,管壁的惡化程度會加速。其原因可歸結為石英燈管材料內部存在的各種微缺陷,如微孔洞、微裂紋等,在沖擊作用下將不斷地成核長大、產生位錯、形成材料的局部熱點。因此,在脈沖氙燈燈管的選材上要特別注意,燈管內表面不能有敞開式氣泡或氣線出現,燈管外表面及體材內部的微缺陷要盡可能的少。
               
                三、石英玻璃應力
                高功率脈沖氙燈一般采用的是全摻雜或復合摻鈰石英玻璃管,該管的應力分布對氙燈爆炸有直接的影響。當燈管較長時,拉應力主要分布在靠近電極和燈管中間的部位。不合格氙燈表面的拉應力多數為1 .4 ~ 1 .6 kg/mm2,這種氙燈在經過1年1000發次的點火后,燈管表面的細裂紋比較多,有環狀的、傾斜的或沿著管子軸向的等等。這些燈經過一年的點火后必須進行更換,而拉應力小于0 .18kg/mm2的氙燈用了3年也沒有裂紋出現。拉應力還會使燈管表面的微缺陷慢慢變大,雖然這一過程速度比較慢,一般需要好幾個月后才會出現,但是在氙燈點火的時候,機械振動和等離子體的沖擊會加速微缺陷的變大。
                氙燈在點火前,燈管應力比較大,用應力儀檢測有明顯的應力條紋,在第一發次的常規點火中就出現爆炸,而后期的氙燈燈管通過退火烘箱來消除應力,應力消除得都比較徹底,不僅通過了常規檢測,更是通過了爆炸壽命檢測,這也間接證明了應力是導致氙燈爆炸的直接因素。
               
                四、氙氣純度
                氙氣是氙燈點火過程中的唯一工作氣體,充入的氙氣不純則會顯著增加氙燈的著火電壓。在氙燈制作的過程中,如果燈內雜質氣體沒有排除干凈,則會對氙燈點火帶來很多不利的因素。其中對燈危害程度最大的則是空氣中的水蒸氣 。如果水蒸氣沒有從燈內完全排出,電極鎢材料就會和水蒸氣發生反應,形成WO3和氫原子。WO3從電極頭上蒸發,凝結在燈管上,這就是燈管管壁發黑的主要原因。在點火過程中,隨著氙燈使用次數的增多,電極、玻璃管壁等放出的雜質氣體污染了氙氣,使得氙燈的著火電壓升高,最終導致氙燈不能正常工作,縮短氙燈的壽命。
               
                五、電極濺射
                電極材料的蒸發對管壁的影響也很大,濺射到管壁上的氧化鎢不僅使管壁發黑,而且會吸收更多的電離輻射,使得石英玻璃管局部發熱,冷卻后會使石英管內表面產生應力,甚至會產生裂紋,嚴重破壞石英燈管的機械強度。電極材料的選擇、電極桿熱處理以及封接中電極的保護尤為重要,要盡量選擇能夠降低鎢電子逸出功的復合材料,降低電極使用過程中的溫度,同時電極桿除氣務必徹底,而且封接中應該使用惰性氣體對電極桿進行保護。
               
                六、燈頭封接可靠性
                氙燈常用的封接方式有兩種:過渡玻璃封接和金屬釬焊封接,封接的可靠性直接影響到氙燈內部氙氣的純度,如果封接質量不好,空氣直接進入氙燈內部,污染氙氣,則氙燈會出現點火失敗。
               
                七、燈頭絕緣強度
                燈頭絕緣強度是脈沖氙燈制作過程中一項重要的技術指標,燈頭絕緣材料如不能承受氙燈點火時的高壓高電流的沖擊,會出現燈頭擊穿,甚至會使氙燈出現爆炸,影響片狀放大器的正常運行。絕緣灌封材料的絕緣指標應該是選擇絕緣材料的首要選項,其次對絕緣灌封材料的機械強度也要有一定的要求,要能承受得住點火過程中巨大的沖擊力,一旦絕緣材料被沖擊力撕裂,絕緣強度再好的灌封材料都會失去它的絕緣作用。

              2017-06-26 15:06

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