[实用新型]全碳分子电弧合成炉

说明书

本实用新型涉及冶炼技术，特别是一种全碳分子电弧合成炉。

1984年罗尔芬等（Rohlfing）以激光蒸发石墨，观察到碳可以形成原子簇Cu^＋，n从1、2……至数百，《化学物理》81卷1984年第33 22页。1985年克鲁多等（Kroto）等确定Cn中C60具有稳定性，《自然》318卷（1985年）162页。近两年来，对C60的研究一直是物理、化学界最活跃的课题。C60的许多奇特性质引起了科学家们的极大关注，但C60的获得是很困难的，制备工艺要求严格，一般实验室用激光蒸发法只能得到毫克量级的样品，1992年克拉斯沫等（Kructschmer）在《化学物理快讯》170卷（1990）第1671页，报道了电弧法生成C60可获得常量（以克计）的C60。但具体专门用来生成C60及Cn分子的设备至今尚未研制成功。

本实用新型的目的在于为了解决C60或全碳分子的生产设备，而提供的一种电弧合成炉。

本实用新型提供的全碳分子电弧合成炉是通过如下技术方案实现。它由炉体、电极、真空装置、框架、阴极架、底座、阴极调节机构组成。炉体包括设有冷却水出口、入口、观察窗口的炉罩和炉底盘组成。炉罩下部开口端与炉底盘密封连接。阴极架设在固定套上并贯穿炉底盘、底托盘伸入炉体内，真空泵通过穿过炉底盘、底托盘的真空管道与炉体内贯通。炉底盘通过底托盘设在底座上。框架设在底托盘上，并通过设在框架上部的螺旋顶柱与炉罩顶部相接触。

本实用新型的目的还可以通过以下措施实现。电极是由阳极，即本方案中的坩蜗和阴极组成。真空装置是指真空泵通过真空管道、气体压力表、充气阀、高真空碟阀与炉体罩内部连通而构成，炉底盘呈圆盘形双层结构，中部设有坩蜗。阴极架由外部设有绝缘漆的导电铜管以及设在导电铜管的外部套管组成，导电铜管与外套管之间设有绝缘介质，导电铜管内设有冷却水管。阴极调节机构，由调节旋钮、螺纹轮、螺纹轮盒以及设有螺纹的外套管组成，并通过阴极架固定套与底托盘连接。

下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。

图1为本实用新型提供的全碳分子电弧合成炉的外形图。

图2为本实用新型提供的全碳分子电弧合成炉的结构剖面图。

参照图1、2可以看出，具有钟形双层结构的炉罩3上设有观察窗口17，进水口2出水口16，炉罩可用铜材或钢材制成，它与炉底盘4用O型密封圈22密封连接，炉底盘为圆形夹层结构，为铜材制成，夹层可通冷却水，圆盘中部是起阳极作用的坩埚32，炉底盘通过底托盘5支撑在底座10上，在炉底盘的圆形盘处设有阳极接线柱15及冷却水出入口31，真空泵（图中未画出）通过真空管道14及其上设置的充气阀12、高真空碟阀13，真空气压表11与炉体内连通。对炉体内抽真空或充气。框架18设在炉底盘上，框架上部设一螺旋顶柱1，其头部与炉罩顶部接触，通过螺旋可以压紧罩体与圆盘的密接。阴极导电铜管19外涂有绝缘漆，导电铜管外部套以外套管21，中间设有绝缘介质20，并通过外套管设在炉底盘上，在导电铜管上端设有电极夹子34，夹子上设有阴极33。阴极调节机构由螺纹轮25及螺纹轮盒26、调节旋钮6，外套管21上的螺纹与螺纹轮啮合构成。螺纹盒通过阴极架固定套30连接在底托盘5上，在导电铜管中部设有阴极冷却水管9，在导电铜管下端设有冷却水出口8，阴极接线柱7，螺纹盒两端及固定套两端分别设有O形密封圈，23、24、27、28、29。

工作时，打开炉罩将欲炼样品放入坩埚中，将阴极安装好，生产C60时坩埚中放入石墨块，阴极用下端尖状的石墨棒，将炉罩扣在炉底盘上，上面用螺旋顶柱压紧，下面用螺丝拧紧密封，打开高真空碟阀并开真空泵，抽真空，此时充气阀处于关闭状态，真空度达到要求后，关闭高真空碟阀，将要充入炉内的气体经入充气阀放入炉内，接通阴、阳电源，调节阴阳极间距离，以形成电弧最佳距离，打开冷却循环水进水口、出水口，即可进行冶炼。

本实用新型提供的全碳分子电弧合成炉，具有以下优点和效果。

1.目前尚无专门制备全碳分子包括C60的设备，本实用新型是用于专门生产全碳分子的设备。产品收取方便、产量高。

2.可以承受较高炉内气压，因而气压条件变化范围大，便于选择最佳生产条件，一般电弧炉不能承受炉内高压，因而不利生产条件选择。

3.本实用新型备有电极调节装置，电弧电流可控制调整，稳定制备工艺，不但可以生产全碳分子，也可以用来炼制对炼制工艺要求较严格的一些合金材料。