[实用新型]一种射频等离子体区域熔炼提纯装置

说明书

本实用新型涉及一种射频等离子体区域熔炼提纯装置，包括水冷炉体；用于放置待提纯金属的水冷铜坩埚；均对准水冷铜坩埚的射频等离子枪和非接触式测温计；真空泵，其用于对水冷炉体抽真空，并用于熔炼期间保持炉体内压力恒定；驱动源，其带动水冷铜坩埚往复移动。这种装置通过射频等离子枪产生高温等离子体火焰，熔化水冷铜坩埚内的待提纯金属某一区域并形成熔区，驱动源带动水冷铜坩埚在导轨上沿一定方向移动，熔区也随之移动，熔区从待提纯金属的一端移动到另一端，完成一次区域熔炼，且根据所需纯度可进行多道次区域熔炼提纯，具有能量密度高、熔炼气氛可调和无电极污染的特点。

技术领域

本实用新型涉及金属提纯技术领域，尤其是指一种射频等离子体区域熔炼提纯装置。

背景技术

高纯金属被广泛应用于电子信息、航空航天等高科技领域，而区域熔炼技术是获得高纯金属的一种重要的物理提纯技术，该技术主要是利用杂质元素在固液两相中溶解度不同而实现金属提纯，自上世纪50年代W.G.Pfann发明区域熔炼技术以来，区域熔炼从理论及工艺上不断得到改进和完善，目前，区域熔炼技术的加热方式主要分为感应加热方式、电子束加热以及直流电弧等离子体加热等。

然而，现有的区域熔炼加热方式仍然存在一些弊端，例如：当采用感应加热方式对待提纯金属进行区熔时，一般需要使用陶瓷坩埚，因而存在坩埚污染的问题，而为了克服坩埚污染采用水冷铜坩埚时，又常常会因为感应加热温度不够导致金属的提纯效果有限；当采用电子束加热对待提纯金属进行区熔时，则需要高真空条件，难以适用不同气氛下的提纯，从而导致提纯度不够；也有研究者提出采用直流电弧等离子体加热方式进行区熔，但直流电弧等离子体却存在阴极污染的问题。

实用新型内容

为此，本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术中区域熔炼装置存在加热时能量密度低、易受到污染、气氛不可调等弊端进而导致待提纯金属纯度不够的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种射频等离子体区域熔炼提纯装置，包括：

水冷炉体；

水冷铜坩埚，其与所述水冷炉体的底部滚动连接，所述水冷铜坩埚用于放置待提纯金属，所述水冷铜坩埚的一端设置有牵引杆；

射频等离子枪，其设置于所述水冷炉体的顶部，所述射频等离子枪包括感应线圈、等离子体约束管和中心气体管道，所述中心气体管道同轴设置于所述等离子体约束管的内部，所述等离子体约束管同轴设置于所述感应线圈的内部，所述感应线圈通电时电离所述中心气体管道内的气体并产生等离子体火焰，所述等离子体火焰加热所述待提纯金属的一端形成熔区；

非接触式测温计，其设置于所述水冷炉体上，所述非接触式测温计对准所述熔区；

真空泵，其设置于所述水冷炉体外，所述真空泵包括进气管和排气口，所述进气管连通所述水冷炉体的内部，所述真空泵用于对所述水冷炉体抽真空；

驱动源，其设置于所述水冷炉体的一侧，所述驱动源连接所述牵引杆，所述驱动源带动所述水冷铜坩埚往复移动。

在本实用新型的一个实施例中，所述水冷炉体的底部设置有导轨，所述水冷铜坩埚的底部设置有滑轮，所述滑轮卡设于所述导轨上。

在本实用新型的一个实施例中，所述水冷炉体上设置有密封套筒，所述牵引杆穿设于所述密封套筒，所述牵引杆的自由端设置有齿条。

在本实用新型的一个实施例中，所述驱动源为电动机，所述电动机的输出端设置有驱动齿轮，所述驱动齿轮与所述齿条啮合。

在本实用新型的一个实施例中，所述水冷炉体包括水冷腔体，所述水冷腔体设置有进水口和出水口。

在本实用新型的一个实施例中，所述水冷铜坩埚设置有冷却水进口软管和冷却水出口软管，所述冷却水进口软管和所述冷却水出口软管均连通外部水冷机。