フラッシュチューブ

ガラス製のエンベロープは、一般的には薄いチューブで、溶融石英、ホウケイ酸ガラス、またはパイレックスで作られており、まっすぐなものもあれば、らせん状、U字型、円形（影のない写真撮影のためにカメラレンズを囲むリングフラッシュ）など、さまざまな形に曲げられるものもあります。用途によっては、オゾンの生成、レーザーロッドの損傷、プラスチックの劣化、その他の有害な影響などにより、紫外線の放出が望ましくない場合があります。このような場合、ドープされた溶融シリカが使用されます。二酸化チタンをドー​​プすると、紫外線側に異なるカットオフ波長が得られますが、この材料は太陽光による劣化を受けます。医療用ランプや太陽光ランプ、および一部の非レーザーランプによく使用されます。より良い代替品はセリウムをドープした石英です。これは太陽光による劣化を受けず、吸収された紫外線の一部が蛍光によって可視光として再放射されるため、効率が高くなります。そのカットオフ波長は約380 nmです。逆に、紫外線が必要な場合は、合成石英が外被として使用されます。これは最も高価な材料ですが、太陽光による劣化を受けにくく、カットオフ波長は160 nmです。^{[ 1 ]}  

ランプの電力レベルはワット/面積で表され、総入力電力をランプの内壁表面積で割った値です。高電力レベルでは、電極とランプエンベロープの冷却が非常に重要です。平均電力レベルが低い場合は、空冷で十分です。高出力ランプは液体で冷却され、通常はランプが収められているチューブに脱イオン水を流します。水冷ランプでは、電極と冷却水の間に直接熱伝導体となるように、電極の周囲にガラスが収縮されています。冷却媒体は、ランプと電極の全長にわたって流れる必要があります。高平均電力または連続波アークランプでは、ランプの両端と電極の露出した端にも水が流れる必要があるため、短絡を防ぐために脱イオン水が使用されます。15 W/cm ²を超える場合は強制空冷が必要であり、密閉空間の場合は液冷が必要です。液冷は一般的に 30 W/cm ²を超える場合に必要です。

薄い壁は、高温プラズマと冷却水の間の温度勾配によって生じる材料の厚み方向の機械的歪みが小さいため、より高い平均電力負荷に耐えることができます（例えば、 厚さ 1 mm のドープ石英の限界は 160 W/cm ²、 厚さ 0.5 mm のものは 320 W/cm ²です）。このため、連続波アークランプには薄いガラスがよく使用されます。厚い材料は、短パルスアークが生成する衝撃波からの衝撃エネルギーを一般的に多く処理できるため、 フラッシュチューブの構造には厚さ 1 mm もの石英がよく使用されます。エンベロープの材料も出力電力の制限となります。厚さ 1  mm の溶融石英の限界は 200 W/cm ^{2 、同じ厚さの合成石英は最大 240 W/cm 2}まで実行できます。ホウケイ酸ガラスなどの他のガラスは、一般的に石英の半分以下の電力負荷容量しかありません。経年劣化したランプは、ガラスの太陽光化やスパッタリングによる堆積物によってエネルギー吸収が増加するため、定格出力の低下が必要となる。^{[ 1 ]}

電極は管の両端に突き出ており、いくつかの異なる方法でガラスにシールされています。「リボンシール」は、モリブデン箔の薄いストリップをガラスに直接接着したもので、非常に耐久性がありますが、通過できる電流の量に制限があります。「はんだシール」は、はんだでガラスを電極に接着して非常に強力な機械的シールを実現しますが、低温での動作に限定されます。レーザーポンピング用途で最も一般的なのは「ロッドシール」で、電極のロッドを別の種類のガラスで濡らしてから、石英管に直接接着します。このシールは非常に耐久性があり、非常に高い温度と電流に耐えることができます。^{[ 1 ]}シールとガラスは同じ熱膨張係数を持つ必要があります。

電極の摩耗を抑えるため、電極は通常、あらゆる金属の中で最も融点が高いタングステンで作られ、熱電子放出に対応します。陰極は、仕事関数が低いバリウム化合物で満たされた多孔質タングステンで作られることが多く、陰極の構造は用途に合わせて調整する必要があります。陽極は通常、純タングステン、または良好な加工性が求められる場合はランタン合金タングステンで作られ、電力負荷に対応するために表面積を増やすように加工されることがよくあります。直流アークランプでは、アークをガラスから遠ざけ、温度を制御するために、先端が鋭利な陰極がよく使用されます。フラッシュチューブでは、ホットスポットの発生を減らし、1000アンペアを超えることもあるピーク電流によって引き起こされるスパッタを減らすために、半径が平らな陰極がよく使用されます。電極の設計は平均電力にも影響されます。平均電力が高いレベルでは、電極を十分に冷却するように注意する必要があります。陽極温度はそれほど重要ではないが、陰極を過熱するとランプの寿命が大幅に短くなる可能性がある。^{[ 1 ]}

フラッシュチューブのサイズ、タイプ、および用途に応じて、ガス充填圧力は数キロパスカルから数百キロパスカル（0.01～4.0気圧、または数十～数千トル）に及ぶことがあります。^{[ 1 ]}一般的に、圧力が高いほど出力効率が高くなります。キセノンは、電気エネルギーの約50%を光に変換する効率が高いため、主に使用されています。一方、クリプトンは効率が約40%ですが、低電流ではNd:YAGレーザーの吸収スペクトルによりよく適合します。効率に影響を与える主な要因は、電極の後ろのガスの量、つまり「デッドボリューム」です。デッドボリュームが大きいほど、動作中の圧力上昇は小さくなります。^{[ 1 ]}

外部トリガーは、特に写真撮影において最も一般的な動作方法です。電極は、トリガーに反応するのに十分な電圧まで充電されますが、ランプの自己発光閾値よりは低くなります。非常に高い電圧パルス（通常2000～150,000ボルト）である「トリガーパルス」が、ガラス管に直接、または非常に近い位置に印加されます。（水冷式フラッシュチューブでは、このパルスが冷却水に直接印加される場合があり、多くの場合、ユニットの筐体にも印加されるため、このタイプのシステムでは注意が必要です。）この短い高電圧パルスによって、管内のガスをイオン化する高調波静電場が発生します。ガラスの静電容量によってトリガーパルスがガラス管に伝達され、そこで片側または両側の電極を囲むガスの絶縁破壊電圧を超え、スパークストリーマーが形成されます。ストリーマーは、静電容量を介してガラスに沿って60ナノ秒で1センチメートル（170  km/s）の速度で伝播します。 （トリガーパルスは、一方のストリーマーが反対側の電極に到達するのに十分な長さでなければならず、そうでないとトリガーが不安定になる。）トリガーパルスを「基準面」に印加することでトリガーを強化できる。基準面は、ガラスに固定された金属バンドや反射板、導電性塗料、またはランプの長さに沿って巻き付けられた細いワイヤーの形をとることができる。コンデンサ電圧が陰極と陽極間の電圧降下よりも大きい場合、内部のスパークストリーマーが電極間を橋渡しすると、コンデンサはイオン化ガスを通して放電し、キセノンを発光に十分な高温に加熱する。^{[ 1 ]}

直列トリガーは、レーザーなどに用いられるような高出力の水冷式フラッシュチューブでより一般的です。トリガートランスの高電圧リード線はフラッシュチューブに直列に接続され（一方のリード線は電極に、もう一方はコンデンサに接続）、フラッシュはトランスとランプの両方を通過します。トリガーパルスはランプ内部で火花を発生させ、トリガー電圧がランプ外部に漏れることはありません。利点としては、絶縁性の向上、トリガーの信頼性の向上、ガラスから十分に離れた場所でアークが発生する傾向があることなどが挙げられますが、コストははるかに高くなります。直列トリガートランスはインダクタとしても機能します。これによりフラッシュの持続時間を制御できますが、非常に高速な放電用途には回路を使用できなくなります。トリガーは一般的に、外部トリガーに必要な電圧よりも低いコンデンサ電圧で行うことができます。ただし、トリガートランスはフラッシュ回路の一部となり、トリガー回路とフラッシュエネルギーを結合します。したがって、トリガートランスのインピーダンスが非常に低いため、トランス、トリガー回路、およびシリコン制御整流器（SCR）は、1500アンペアを超えるような非常に高いピーク電流を処理できなければなりません。^{[ 1 ]}

弱電圧トリガーは最も一般的でない方法です。この技術では、コンデンサ電圧は最初に電極に印加されず、代わりに高電圧スパークストリーマーが電極間に維持されます。コンデンサからの高電流は、サイリスタまたはスパークギャップを使用して電極に供給されます。このタイプのトリガーは、主に非常に高速な立ち上がり時間のシステム、通常はマイクロ秒領域で放電するシステム（高速ストップモーション写真や色素レーザーで使用されるものなど）で使用されます。弱電圧スパークストリーマーにより、ランプの正確な中心でアークが発生し、寿命が劇的に延びます。^{[ 3 ]}非常に短いパルスに外部トリガーを使用すると、全電流負荷がチューブを通過するときにスパークストリーマーがガラスに接触したままになり、壁のアブレーション、極端な場合にはランプのひび割れや爆発を引き起こす可能性があります。しかし、非常に短いパルスでは、電流密度が高くなりすぎないように、非常に高い電圧と低い容量が必要になることが多いため、一部のマイクロ秒フラッシュチューブは、単に「過電圧」、つまり、スパークギャップを使用して、ランプの自己フラッシュ閾値よりもはるかに高い電圧を電極に印加することによってトリガーされます。多くの場合、シマー電圧と過電圧の組み合わせが使用されます。^{[ 1 ]}

非常に速い立ち上がり時間を実現するには、プレパルス技術がよく用いられます。この方法は、主放電の直前にランプに小さなフラッシュを照射することで行われます。このフラッシュは主放電よりもはるかにエネルギーが低く（通常10%未満）、パルスの持続時間に応じて、主放電のわずか数千分の1秒から数百万分の1秒前に照射されます。プレパルスによってガスが加熱され、パルスが停止した後に残る自由電子とイオン化粒子によって、かすかで短命な残光が生じます。これらの粒子が再結合する前に主放電を開始すれば、主放電に利用できる十分な量のイオン化粒子が得られます。これにより立ち上がり時間が大幅に短縮されます。また、衝撃波が低減され、動作中の騒音も少なくなるため、ランプの寿命が大幅に延びます。特に高速放電用途に効果的で、アークがより速く拡大し、管内をより均一に満たすことができます。この方法は、シマー電圧と直列トリガーと組み合わせて使用​​されることが非常に多く、外部トリガーと組み合わせて使用​​されることは稀です。プレパルス技術は、色素レーザーの励起に最も一般的に使用され、変換効率を大幅に向上させます。しかし、ほぼ方形波のパルスを生成することで、Nd:YAGやチタンサファイアなど、蛍光寿命が長い（より長いパルスを可能にする）他のレーザーの効率も向上させることが示されています。^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]}

アブレーションフラッシュチューブは、減圧によって作動します。アブレーションフラッシュチューブは通常、石英管を使用し、片方または両方の電極をくり抜いて真空ポンプを取り付けてガス圧を制御できるように構成されています。ランプの電極は充電されたコンデンサに接続され、その後、ランプからガスが真空引きされます。ガス圧が十分に低くなると（多くの場合、わずか数トル）、ランダムにイオン化された粒子が、陰極表面に衝突して電子を放出するのに十分な速度まで加速され、タウンゼント雪崩が発生してランプが自己発光します。このような低圧では、通常、フラッシュの効率は非常に低くなります。しかし、低圧のため、粒子は非常に高速まで加速する余地があり、磁力によってアークが拡大し、プラズマの大部分が表面に集中してガラスに衝突します。この衝突によって、内壁から大量の石英がアブレーション（蒸発）されます。このアブレーションによってランプ内部の圧力が急激かつ局所的に上昇し、フラッシュの効率が非常に高くなります。しかしながら、アブレーションはランプに大きな摩耗を引き起こし、ガラスを弱体化させるため、通常は非常に短い寿命で交換が必要になります。

アブレーションフラッシュチューブは、フラッシュごとに適切な圧力まで再充填および真空引きする必要があります。そのため、非常に高い繰り返し回数を必要とする用途には使用できません。また、通常、クリプトンやキセノンなどの非常に高価なガスの使用はできません。アブレーションフラッシュチューブで最も一般的に使用されるガスは空気ですが、安価なアルゴンが使用される場合もあります。ガラスへの熱伝達が過剰にならないように、フラッシュは通常非常に短くする必要があります。しかし、プラズマのほぼすべてが表面に集中しているため、ランプのインダクタンスは非常に低く、フラッシュは同サイズの通常のランプよりも短くなることがよくあります。単一のアブレーションフラッシュチューブからのフラッシュは、複数のランプよりも強力になることもあります。これらの理由から、ランプの最も一般的な用途は色素レーザーの励起です。^{[ 7 ] [ 8 ]}

さらに、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（IGBT）をトリガートランスとランプの両方に直列に接続することで、フラッシュの持続時間を調整できます。^{[ 1 ] [ 9 ] [ 10 ]}この目的で使用されるIGBTは、半導体接合部への過電流による損傷を避けるため、高パルス電流定格である必要があります。^{[ 9 ]}このタイプのシステムは、高平均出力レーザーシステムで頻繁に使用され、500マイクロ秒から20ミリ秒を超えるパルスを生成できます。外部トリガーや直列トリガーなど、どのトリガー方式でも使用でき、方形波パルスを生成できます。さらに、シマー電圧を使用して、300ヘルツを超える繰り返し周波数の「変調」連続波出力を生成することもできます。適切な大口径の水冷式フラッシュチューブを使用すると、数キロワットの平均出力が得られます。^{[ 1 ]}

フラッシュチューブの電気的要件は、目的の結果に応じて変化する可能性があります。通常の方法は、まずパルス持続時間、その持続時間で許容できる最大エネルギー量（爆発エネルギー）、および安全な動作エネルギー量を決定することです。次に、目的のスペクトルを放出する電流密度を選択し、ランプの抵抗によって、それを生成するために必要な電圧と容量の組み合わせを決定します。フラッシュチューブの抵抗は、圧力、形状、デッドボリューム、電流密度、時間、フラッシュ持続時間によって大きく変化するため、通常はインピーダンスと呼ばれます。ランプのインピーダンスに使用される最も一般的な記号はK _oで、これはオーム/平方根アンペア (オーム(アンペア^0.5 )) で表されます。

K _oは、電流密度を制御することで、所望のスペクトルを発光するために必要な入力電圧と容量を計算するために使用されます。K _oは、ランプの内径、アーク長、ガスの種類、そして程度は低いものの充填圧力によって決まります。フラッシュチューブの抵抗は一定ではなく、電流密度が増加するにつれて急速に低下します。1965 年、ジョン H. ゴンツは、フラッシュチューブのプラズマ抵抗率が電流密度の平方根に反比例することを示しました。アークが発達すると、ランプは負の抵抗期間を経験し、電流が増加するにつれて抵抗と電圧の両方が減少します。これは、プラズマが内壁に接触するまで続きます。接触すると、電圧は電流の平方根に比例し、プラズマの抵抗はフラッシュの残りの間安定します。この値が K _oとして定義されます。ただし、アークが発達するとガスが膨張し、K _oの計算ではデッドボリュームが考慮されていないため、圧力の上昇が低くなります。したがって、K _oの計算はランプのインピーダンスの近似値にすぎません。^{[ 1 ] [ 11 ] [ 12 ]}

すべてのイオン化ガスと同様に、キセノンフラッシュチューブはさまざまなスペクトル線で光を発します。これは、ネオンサインに特徴的な色を与えるのと同じ現象です。ただし、ネオンサインは、フラッシュチューブで見られる電流密度と比較して非常に低い電流密度のため、より長い波長のスペクトル線が優先されるため、赤い光を発します。電流密度が高いほど、より短い波長が優先される傾向があります。^{[ 13 ]}ネオンサインのキセノンからの光も同様に、紫色です。

フラッシュチューブから放出されるスペクトルは、充填圧力やガスの種類よりも電流密度に大きく依存します。電流密度が低いと、連続放射の微かな背景に対して狭いスペクトル線が放出されます。キセノンは、スペクトルの紫外線、青、緑、赤、および赤外線の部分に多くのスペクトル線を持っています。電流密度が低いと、緑がかった青色のフラッシュが生成され、顕著な黄色またはオレンジ色の線がないことを示しています。電流密度が低い場合、キセノンの出力のほとんどは、820、900、および1000  nm付近の目に見えない赤外線スペクトル線に向けられます。^{[ 14 ]フラッシュチューブの低電流密度は、一般的に1000 A/cm 2}未満です。

電流密度が高くなると、連続光が放出され始めます。スペクトル線は広がり、光がスペクトル全体にわたって生成されるにつれて支配的ではなくなり、通常は特定の波長でピークまたは「中心」になります。可視光域での最適な出力効率は、「グレイボディ放射」（主に連続光を生成するアークですが、自身の光に対してはまだほとんど半透明です。雲を通過する太陽光に似た効果）を促進する密度で得られます。キセノンの場合、グレイボディ放射は緑色付近を中心としており、白色光に適した組み合わせを生成します。^{[ 9 ] [ 11 ]}グレイボディ放射は、2400 A/cm ²を超える密度で生成されます。

電流密度が非常に高く、4000 A/cm ²に近づくと、黒体放射が優勢になる傾向があります。連続放射が支配的になるため、スペクトル線はほぼ消え、出力中心は紫外線側にシフトします。電流密度がさらに高くなると、視覚的には、キセノンの出力スペクトルは、色温度9800 ケルビン (かなり空色の白) の黒体放射体のスペクトルに落ち着き始めます。^{[ 1 ]}水の除染など、強い紫外線が必要な場合を除いて、アークが不透明になり、アーク内部からの放射の多くが表面に到達する前に吸収されて出力効率が低下するため、通常は黒体放射は望ましくありません。^{[ 11 ] [ 14 ] [ 15 ]}

高効率で白色光を出力できるため、キセノンは高価であるにもかかわらず、写真用途で広く使用されています。レーザーでは、スペクトル線発光が通常好まれます。これは、これらの線がレーザー媒質の吸収線とよりよく一致する傾向があるためです。クリプトンも時折使用されます。低電流密度では、近赤外領域のクリプトンのスペクトル線出力は、キセノン発光よりもネオジム系レーザー媒質の吸収プロファイルによく一致し、Nd:YAGの狭い吸収プロファイルと非常によく一致します。^{[ 16 ] [ 17 ]}キセノンのスペクトル線はどれもNd:YAGの吸収線と一致しないため、Nd:YAGをキセノンで励起する場合は、連続光を使用する必要があります。^{[ 18 ]}

すべてのガスは、連続放射の背景に重畳された、そのガスに固有のスペクトル線を生成します。すべてのガスにおいて、低い電流密度では主にスペクトル線が生成され、出力が最も高いのは650～1000  nmの近赤外領域に集中しています。クリプトンの最も強いピークは760 nmと810  nm付近です。アルゴンは670、710、760、820、860、920  nmに多くの強いピークを持っています。ネオンは650、700、850、880  nm付近にピークを持っています。^{[ 14 ]}電流密度が高くなると、連続放射の出力はスペクトル線放射よりも20%高い割合で増加し、出力の中心は可視スペクトルに向かってシフトします。灰色体電流密度では、さまざまなガスから放出されるスペクトルにわずかな違いしかありません。非常に高い電流密度では、すべてのガスが黒体放射体として動作し始め、スペクトル出力は紫外線を中心とする青色巨星に似たものになります。 ^{[ 14 ]}

重いガスは抵抗が高く、したがってK _oの値も高くなります。インピーダンスはエネルギーを仕事に変換するために必要な抵抗として定義され、重いガスほど高くなるため、重いガスは軽いガスよりもはるかに効率的です。ヘリウムとネオンは軽すぎて効率的なフラッシュを生成できません。クリプトンは最大 40% の効率を実現できますが、これを達成するにはキセノンよりも最大 70% の圧力増加が必要です。アルゴンは最大 30% の効率を実現できますが、さらに大きな圧力増加が必要です。このような高圧では、スパークストリーマーによって形成される電極間の電圧降下がコンデンサ電圧よりも大きくなる可能性があります。これらのランプは、非常に高いトリガーインピーダンスを克服するために、トリガーフェーズ中に「ブースト電圧」を必要とすることがよくあります。^{[ 14 ]}

空気の形での窒素は、自作の色素レーザーのフラッシュチューブで使用されてきたが、存在する窒素と酸素は電極やそれ自体と化学反応を起こし、早期摩耗を引き起こし、フラッシュごとに圧力を調整する必要が生じる。^{[ 19 ]}

スペクトル出力を変化させるためにガスを混合することに関する研究がいくつか行われている。出力スペクトルへの影響はごくわずかだが、効率への影響は大きい。軽いガスを加えると、重いガスの効率が低下するだけである。^{[ 14 ]}

電流パルスが管内を伝わると、原子がイオン化され、より高いエネルギー準位にジャンプします。アークプラズマ内には、電子、正にイオン化された原子、中性原子の 3 種類の粒子が存在します。フラッシュ中のどの時点でも、イオン化された原子はプラズマの 1% 未満を占め、放出される光をすべて生成します。イオン化された原子は、失った電子と再結合すると、すぐに低いエネルギー状態に戻り、その過程で光子を放出します。エネルギーの伝達方法は、「束縛-束縛」、「自由-束縛」、「自由-自由」遷移と呼ばれる 3 つの別々の方法で行われます。^{[ 20 ]}

プラズマ内では、正イオンは陰極に向かって加速し、電子は陽極に向かって加速します。中性原子はより遅い速度で陽極に向かって移動し、イオンによって生じた局所的な圧力差を埋めます。通常の圧力では、粒子同士が相互作用して衝突し、電子を交換して方向が反転するため、この動きは非常に短い距離で行われます。したがって、パルス中は中性原子が絶えずイオン化と再結合を繰り返し、その都度光子を放出し、陰極から陽極へ電子を伝達します。電子1個あたりのイオン遷移の回数が多いほど変換効率が高くなるため、管を長くするか圧力を高くすると、ランプの効率が向上します。パルス中、表皮効果により自由電子が内壁付近に集まり、プラズマの周囲に電子の鞘が形成されます。これにより、その領域は負に帯電し、冷却効果が得られます。また、表皮効果は中心プラズマに渦電流を誘起することでインダクタンスを増加させます。

束縛-束縛遷移は、イオンと中性原子が衝突し、電子が原子からイオンに移動するときに発生します。この方法は低電流密度で優勢であり、スペクトル線放出の原因となります。自由-束縛遷移は、イオンが自由電子を捕獲するときに発生します。この方法は連続スペクトル放出を生成し、高電流密度でより顕著になります。連続スペクトルの一部は、電子がイオンに向かって加速されるときにも生成され、これは自由-自由遷移と呼ばれ、制動放射を生成します。制動放射はエネルギー密度の増加とともに増加し、スペクトルの青色および紫外線端へのシフトを引き起こします。^{[ 20 ]}

壊滅的な故障は、エネルギーと熱という2つの異なるメカニズムによって発生する可能性があります。パルス持続時間に対してエネルギーが過剰になると、ガラスエンベロープの構造的破損が発生する可能性があります。フラッシュチューブは、ガラス管内に閉じ込められた電気アークフラッシュを生成します。アークが発生すると、超音速の衝撃波が形成され、アークの中心から放射状に伝播してチューブの内壁に衝突します。エネルギーレベルが十分に低い場合は、ガラスを軽く叩く音しか聞こえません。しかし、使用されるエネルギーレベルがランプの「爆発エネルギー」定格に等しい場合、衝突する衝撃波によってガラスが割れ、チューブが破裂します。結果として発生する爆発は、大きな音の衝撃波を発生させ、割れたガラスを数フィート飛ばす可能性があります。爆発エネルギーは、電極間のランプの内部表面積にガラスの電力負荷容量を乗じることによって計算されます。電力負荷は、ガラスの種類と厚さ、および使用される冷却方法によって決まります。電力負荷は、平方センチメートルあたりのワットで測定されます。しかし、パルス電力レベルはフラッシュ持続時間が短くなるにつれて増加するため、爆発エネルギーは放電時間の平方根に正比例して減少する必要がある。^{[ 12 ]}

熱による故障は、通常、パルス持続時間が長すぎる、平均電力レベルが高すぎる、または電極のサイズが不十分なことが原因です。パルスが長くなるほど、その強い熱の多くがガラスに伝わります。管の内壁が熱くなりすぎて外壁がまだ冷たい場合、この温度勾配によってランプにひびが入ることがあります。同様に、電極の直径がピーク電流を処理するのに十分でない場合、抵抗が大きくなりすぎて急速に加熱され、熱膨張する可能性があります。電極がガラスよりもはるかに速く加熱されると、ランプにひびが入ったり、端が粉々に砕けたりすることがあります。^{[ 12 ]}

フラッシュチューブが爆発エネルギーに近い状態で動作するほど、壊滅的な故障のリスクが高くなります。爆発エネルギーの 50% では、ランプは爆発する前に数千回のフラッシュを発生させる可能性があります。爆発エネルギーの 60% では、ランプは通常 100 回未満で故障します。ランプが爆発エネルギーの 30% 未満で動作する場合、壊滅的な故障のリスクは非常に低くなります。この場合、故障の方法は、出力効率を低下させ、ランプのトリガー能力に影響を与えるものになります。これらに影響を与えるプロセスは、内壁のスパッタリングとアブレーションです。 ^{[ 12 ]}

スパッタは、エネルギーレベルが非常に低い場合（爆発エネルギーの15%未満）、またはパルス持続時間が非常に長い場合に発生します。スパッタとは、陰極からの金属の蒸発であり、それがランプの壁に再堆積して光出力を遮断します。陰極は陽極よりも発光性が高いため、フラッシュチューブは分極しており、ランプを電源に誤って接続するとすぐに破損します。しかし、正しく接続した場合でも、スパッタの程度はランプごとに大きく異なる場合があります。したがって、低エネルギーレベルでは寿命を正確に予測することは不可能です。^{[ 1 ]}

エネルギーレベルが高くなると、壁のアブレーションが主な摩耗プロセスになります。電気アークがチューブの内壁をゆっくりと侵食し、ガラスに曇りガラスのような外観を与える微細な亀裂を形成します。アブレーションによってガラスから酸素が放出され、圧力が動作可能なレベルを超えて上昇します。これにより、「ジッター」として知られるトリガーの問題が発生します。30%を超えると、アブレーションによってランプが破裂するほどの摩耗が発生する可能性があります。ただし、15%を超えるエネルギーレベルでは、寿命をかなり正確に計算できます。^{[ 1 ]}

爆発エネルギーの30%未満で動作させた場合、フラッシュチューブの寿命は一般的に数百万から数千万回の閃光の間である。^{[ 12 ]}