[发明专利]一种电场辅助漏料的电子束提纯系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于电子束流的提纯系统，更特别地说，是把一种利用大功率电子束从半导体、金属以及介电材料中清除杂质的提纯系统，该提纯系统旨在提高物料的纯度。

背景技术

工业中大量使用的半导体、金属、以及介电材料，常要求这些材料所含杂质尽可能少。也随之产生了许多提纯的方法。在真空环境中利用感应或电阻加热的方式，利用杂质与原料饱和蒸气压的不同提纯物料，属于真空提纯的范畴。

常规的真空提纯通常采用大尺寸坩埚(容器)一次投料的方式，通常将熔炼坩埚和收集坩埚合二为一，即置入真空室内的一个坩埚，既用来承载物料熔炼物料提纯，也用同一个坩埚收集物料。而且常规的真空提纯设备只有一个真空室。填料时，打开真空室门，将装有物料的坩埚或容器置于真空室中，在整个熔炼过程中不再填料，熔炼完毕炉冷后，打开真空室，将物料取出，完成熔炼提纯过程。利用大尺寸坩埚一次投料，不管是在坩埚的侧壁加热还是在坩埚的底部加热，皆有可能造成坩埚内物料的加热区的死角，或物料加热、搅拌不匀的情况发生。此外，由于电子束采用至上而下的加热、熔炼方式，电子束的熔料的熔深有一定的限制，因此采用超过一定深度的大尺寸坩埚，利用电子束熔透物料是不可能的。

传统的电子束提纯方式仅利用高束能电子束的热效应，并未利用电子束本身是负电荷的这一本质。传统的电子束熔炼坩埚通常采用底部封闭的形式，熔炼后的熔料采用溢出、倾倒或冷却后直接取出的方式。若采用溢出和倾倒的方式，往往将少量未熔的物料混同熔融物料引入集料装置中，影响提纯效果。若直接取出物料，与水冷坩埚底部接触的物料往往未熔透，同样影响提纯效果。

发明内容

本发明提供了一种小尺寸漏料熔炼槽6配合大尺寸集料槽9的电子束4真空熔炼提纯的装置，该提纯装置改变了传统的加料方式和熔炼坩埚的结构，可利用电子束一种加热源的方式熔透物料5，并利用电子束4熔融物料5本身带负电的特点，通过控制集料槽9上加载电场对物料5产生电场力的方式完成对物料5的振动搅拌和引流的控制，从根本上解决了电子束4熔炼受熔深限制的问题，并避免了其他加热方式所带来的污染。

本发明是一种电场辅助漏料的电子束提纯系统，包括电子束装置17、真空室1、电源控制柜18、水冷底板2、熔炼容器(漏料熔炼槽6和集料槽9组合)，水冷底板2、熔炼容器置于真空室1内，电子束装置17设置于真空室1顶部，电源控制柜18通过A线缆181输出可控电压作用到真空室1上，电源控制柜18通过B线缆182输出可控电压作用到集料槽9上；漏料熔炼槽6和集料槽9组合构成熔炼容器，漏料熔炼槽6位于集料槽9的上方，且由A支撑杆81、B支撑杆82支撑；A支撑杆81的上端部与漏料熔炼槽6的A定位件63之间采用A熔炼槽绝缘件71密封连接，A支撑杆81的下端部连接有A水冷座10；B支撑杆82的上端部与漏料熔炼槽6的B定位件66之间采用B熔炼槽绝缘件72密封连接，B支撑杆82的下端部连接有D水冷座13；集料槽9的槽体上设有冷却水通道91，集料槽9的底部分别连接有B水冷座11、C水冷座12，B水冷座11与集料槽9的底部通过A绝缘陶瓷件14密封，C水冷座12与集料槽9的底部通过B绝缘陶瓷件15密封；漏料熔炼槽6的中心是熔炼池67，漏料熔炼槽6的槽体上设有冷却水通道，冷却水通道与冷却水通道之间为漏料缝，漏料熔炼槽6的底部两侧分别设有A定位件63、B定位件66，漏料熔炼槽6的槽体上的冷却水通道可以是方形孔、或者圆形孔，设计为方形孔冷却水通道62则漏料缝也为方形漏料缝61，圆形孔冷却水通道65则漏料缝也为圆形漏料缝64。

附图说明

图1是本发明电子束提纯装置的结构示意图。

图2是本发明熔炼容器的结构示意图。

图3是本发明熔炼容器中漏料熔炼槽的剖面示图。

图4是本发明电源控制柜提纯状态下输出的电压波形。

图中：         1.真空室    2.水冷底板   5.物料      6.漏料熔炼槽61.方形漏料缝  62.方形冷却水通道        63.A定位件  64.圆形漏料缝65.圆形冷却水通道          66.B定位件   67.熔炼池   71.A熔炼槽绝缘件72.B熔炼槽绝缘件           81.A支撑杆   82.B支撑杆  9.集料槽91.冷却水通道  10.A水冷座  11.B水冷座   12.C水冷座  13.D水冷座14.A绝缘陶瓷件             15.B绝缘陶瓷件17.电子束装置  171.电子枪  172.电子束18.电源控制柜  181.A线缆   182.B线缆

具体实施方式