[實(shí)用新型]一種用于堿金屬提純的多級(jí)蒸發(fā)器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201821223004.6
• 申請(qǐng)日: 2018-07-31
• 公開（公告）號(hào): CN208517494U
• 公開（公告）日: 2019-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金策;劉濤;路經(jīng)緯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 核工業(yè)理化工程研究院
• 主分類號(hào): C22B9/02
• 分類號(hào): C22B9/02;C22B26/10
• 代理公司: 天津創(chuàng)智天誠知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12214
• 代理人: 周慶路;田陽

本實(shí)用新型公開了一種用于堿金屬提純的多級(jí)蒸發(fā)器及多級(jí)蒸發(fā)方法，本裝置包括加熱管、一次蒸發(fā)熱源、可沿加熱管體外部移動(dòng)的二次蒸發(fā)熱源以及為加熱管提供保護(hù)氣體環(huán)境的供氣裝置，在提供真空的條件下，充入保護(hù)氣體，利用內(nèi)置的坩堝將堿金屬樣品加熱形成金屬蒸氣，金屬蒸氣在加熱管內(nèi)的單向氣流以及同步運(yùn)動(dòng)的熱管加熱爐的加熱下，發(fā)生多級(jí)蒸發(fā)，在有限的實(shí)驗(yàn)空間內(nèi)，完成多次分離純化，高效的完成堿金屬純化的操作。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于材料科學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種用于堿金屬提純的多級(jí)蒸發(fā)器。

背景技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)使用物質(zhì)的純度的要求提高了。在不少領(lǐng)域中要求有“超純”的物質(zhì)，有時(shí)要求達(dá)到五個(gè)九或八個(gè)九，甚至更高。研究證明，在工業(yè)耐熱材料中，當(dāng)合金中的雜質(zhì)少到每噸一克以下時(shí)，它能獲得良好的耐熱性能。半導(dǎo)體技術(shù)對(duì)材料的要求更高。另外，對(duì)超純物質(zhì)的研究，發(fā)現(xiàn)許多超純物質(zhì)具有出乎預(yù)料的特性。堿金屬在真空環(huán)境蒸發(fā)提純是現(xiàn)在一種比較常見的提純辦法，而針對(duì)堿金屬在保護(hù)氣體下，進(jìn)行區(qū)域多級(jí)蒸發(fā)的裝置并未見報(bào)道。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于堿金屬提純的多級(jí)蒸發(fā)器。

本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種用于堿金屬提純的多級(jí)蒸發(fā)器，包括加熱管、一次蒸發(fā)熱源、可沿加熱管體外部移動(dòng)的二次蒸發(fā)熱源以及為加熱管提供保護(hù)氣體環(huán)境的供氣裝置，所述加熱管內(nèi)部沿氣體通道分布供金屬蒸氣聚集的腔室，所述供氣裝置向加熱管提供使金屬蒸氣沿氣體通道移動(dòng)的單向氣流。

在上述技術(shù)方案中，所述加熱管采用石英材質(zhì)，表面透明可供觀察內(nèi)部實(shí)驗(yàn)。

在上述技術(shù)方案中，所述加熱管呈T字型，包括水平腔體和用于放置坩堝的垂直腔體，以使樣品在坩堝內(nèi)經(jīng)加熱形成的金屬蒸氣進(jìn)入水平腔體，從而在單向氣流的作用下沿金屬管內(nèi)的氣體通道進(jìn)行逐級(jí)蒸發(fā)。

在上述技術(shù)方案中，所述一次蒸發(fā)熱源為坩堝加熱爐，通過環(huán)繞設(shè)置于坩堝外部的電加熱絲對(duì)其進(jìn)行熱輻射加熱。

在上述技術(shù)方案中，所述二次蒸發(fā)熱源包括熱管加熱爐以及與之相連接的驅(qū)動(dòng)平臺(tái)，驅(qū)動(dòng)平臺(tái)包括電動(dòng)平移臺(tái)、步進(jìn)電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器。

在上述技術(shù)方案中，所述供氣裝置包括與加熱管直接相連用于抽真空的真空泵，通過氣體管路與加熱管相連通的緩沖腔體、循環(huán)泵和凈化裝置，與緩沖腔體相連通的保護(hù)氣罐。

在上述技術(shù)方案中，所述加熱管兩端設(shè)置有用于與氣體管路相連通的第一密封接頭和第二密封接頭。

在上述技術(shù)方案中，所述加熱管與第一密封接頭、第二密封接頭之間通過可拆卸的法蘭結(jié)構(gòu)密封連接。

在上述技術(shù)方案中，所述加熱管內(nèi)部的各腔室具有相同的體積。

一種堿金屬多級(jí)蒸發(fā)提純方法，按照下列步驟進(jìn)行：

步驟一、將待提純的堿金屬混合物放置于坩堝內(nèi)，通過供氣裝置向加熱管內(nèi)充入保護(hù)氣體，調(diào)節(jié)氣壓，打開循環(huán)泵使保護(hù)氣體維持高純度且在加熱管內(nèi)形成單向氣流；

步驟二、打開坩堝加熱爐使坩堝內(nèi)的樣品成為金屬蒸氣，金屬蒸氣在單向氣流作用下由加熱管一側(cè)向另一側(cè)移動(dòng)，由于加熱管內(nèi)存在坩堝近端至坩堝遠(yuǎn)端由高到低的溫度梯度，在金屬蒸氣移動(dòng)的同時(shí)當(dāng)達(dá)到某類金屬的冷凝或凝華溫度時(shí)，該金屬即在此處的腔室內(nèi)發(fā)生冷凝或凝華反應(yīng)，聚集于該處的腔室內(nèi)；

步驟三、開啟驅(qū)動(dòng)平臺(tái)使熱管加熱爐沿加熱管內(nèi)單向氣流的方向同步運(yùn)動(dòng)，此時(shí)各腔室內(nèi)的金屬冷凝物或凝華物在加熱爐的加熱下，重新發(fā)生蒸發(fā)或升華作用變?yōu)檎魵猓俅窝貑蜗驓饬鞣较虬l(fā)生轉(zhuǎn)移在具有冷凝或凝華溫度的腔室聚集；按照該步驟所述，各腔室內(nèi)的金屬發(fā)生多級(jí)蒸發(fā)反應(yīng)，最終按照金屬混合物各物質(zhì)升華點(diǎn)、凝華點(diǎn)的不同將其分離于各加熱管的腔室內(nèi)。