一种电场辅助漏料的电子束提纯系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电场辅助漏料的电子束提纯系统，所述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）、漏料熔炼槽（６）、集料槽（９）；漏料熔炼槽（６）位于集料槽（９）的上方，漏料熔炼槽（６）由Ａ支撑杆（８１）、Ｂ支撑杆（８２）支撑；集料槽（９）的槽体上设有冷却水通道（９１），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）。本发明专利技术引入带有漏料缝的熔炼槽熔炼物料的方式，并将熔炼槽与周围的环境绝缘，利用经电子束扫描提纯后的物料本身带负电的性质，利用外部电场对物料施加的电场力搅拌并引流物料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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。
技术介绍
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，皆有可能造成柑埚内物料的 加热区的死角，或物料加热、搅拌不匀的情况发生。此外，由于电子束釆用至上而下 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釆用底部封闭的形式，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 的物料棍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。 专利
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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是本专利技术电子束提纯装置的结构示意图。图2是本专利技术熔炼容器的结构示意图。图3是本专利技术熔炼容器中漏料熔炼槽的剖面示图。图4是本专利技术电源控制柜提纯状态下输出的电压波形。图中 l.真空室 2.水冷底板61.方形漏料缝62.方形冷却水通道 65.圆形冷却水通道 72.B熔炼槽绝缘件 91.冷却水通道 10.A水冷座 14.A绝缘陶瓷件17. 电子束装置171.电子枪18. 电源控制柜181.A线缆5.物料 63.A定位件 66.B定位件 67.熔炼池 81.A支撑杆 82.B支撑杆 ll.B水冷座 12.C水冷座 15.B绝缘陶瓷件 172.电子束 182.B线缆6.漏料熔炼槽64.圆形漏料缝71.A熔炼槽绝缘件9.集料槽13.D水冷座具体实施方式下面将结合附图对本专利技术做进一步的详细说明。本专利技术是一种电场辅助漏料的电子束提纯系统，参见图1所示，包括电子束装 置17、真空室l、电源控制柜18、水冷底板2 (水冷底板2不伹与外部的冷却水装置联通，还与熔炼容器内设的冷却水通道联通，实现对提纯物料进行水冷降温)、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l内， 电子束装置17设置于真空室1顶部(常规的电子束放置方式)，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；在本专利技术中，(参见图2所示)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；(参见图3所示)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。在本专利技术中，漏料熔炼槽6的设计采用水冷结构，具体加工方法可选用铸造或 焊接，其材料可选用无氧铜或其他不与物料反应的金属或合金。漏料熔炼槽6采用 扁平的盘式结构，熔炼池67的深度不超过40mm，熔炼池67的宽度和长度远远大 于其深度。漏料熔炼槽6的槽体上设有的相邻冷却水道内壁之间的最小距离不超过 25mm。漏料熔炼槽6中的水路安排应保证一组冷却水依次通过所连接的漏料熔炼 槽上的相应入水口和出水口，入水口、出水口与水冷底板2联通。在本专利技术中，A支撑杆81、 B支撑杆82的内侧与集料槽9的外壁之间的最小 距离应大于30mm。在本专利技术中，集料槽9釆用水冷结构设计，冷却水的流向是下方进水口进水， 上方出水口出水。集料槽9可采用整体铸造、整体焊接和分体制造拼装的任何一种 方式，可采用一组或多组冷却水冷却。即在集料槽9上可设计有一套或多套进水、 出水口，入水口、出水口与水冷底板2联通。集料槽9通过底部连接有A绝缘陶瓷 件14、 B绝缘陶瓷件15与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电场辅助漏料的电子束提纯系统，所述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，其特征在于：所述熔炼容器由漏料熔炼槽（６）和集料槽（９）组合构成；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）位于集料槽（９）的上方， 漏料熔炼槽（６）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）。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李合非，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]