CN1136323C - 生产半导体纯度级原料的高真空度电子束提纯*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及生产半导体纯度级原料的高真空度电子束提纯***，其特征在于：在超高真空室内设置提纯炉，通过高精度计算机控制***控制电子枪发射高功率密度电子束流对提纯炉中被提纯材料进行间接加热，使其金属或非金属杂质达到其蒸发温度后蒸发生产半导体纯度级原料。
Description
本发明涉及真空技术、半导体纯度级原料的提纯技术。
晶体生长对原料纯度的要求早已引起人们的注意，半导体及其有关高纯度材料很早就采用“半导体纯”的纯度标志。在研制大功率激光窗口和蓝宝石晶体中也提出用RAP反应制造杂质含量PP的高纯度三氧化二铝原料，这表明晶体中的“杂质效应”已受到重视。蓝宝石晶体的分析表明，晶体生长中杂质的来源除了有添加的掺杂剂之外，主要是原料中所含杂质以及由它与气体、容器的化学反应所产生的一些杂质，应当控制的杂质：Pb、Sn、Fe、Cu、Mn、Cr、Co、Ni、Ag、Ti、V、Bi、Ca、Zn、Cd、Mg、O、特别是O(氧)的杂质对晶体生长影响较大。因此，原料的纯度是晶体高纯化的关键，能够直接影响晶体所需物理化学性质的杂质必须严格控制。
现有的提纯三氧化二铝方法为高纯铵明矾热解法，以低铁硫酸铝、硫酸铵为原料合成铵明矾，然后将铵明矾热解得高纯氧化铝。但是，材料提纯的纯度不能达到半导体级!
本发明的目的是为实现半导体级的提纯创造了一个优质洁净的超高真空环境，并在超高真空环境下，通过高精度计算机控制***控制电子枪发射高功率密度电子束流对被提纯材料进行间接加热提纯，使被提纯材料纯度达到半导体级。
实现上述目的的技术方案：一种生产半导体纯度级原料的高真空度电子束提纯***，其特征在于：在超高真空室内设置提纯炉，通过电子枪发射高功率密度电子束流对提纯炉中被提纯材料进行间接加热，使其金属或非金属杂质达到其蒸发温度后蒸发。
生产半导体纯度级原料的高真空度电子束提纯***：
(1)真空***包括直联旋片真空泵和钛离子泵；
(2)设置提纯***，提纯***包括通过电子枪发射高功率密度电子束流对被提纯材料进行间接加热提纯的电子束提纯装置、用于对提纯真空室内部进行离子清洁避免提纯真空室被提纯原料二次沾污的离子轰击装置、用于收集被提纯原料蒸发出的杂质的杂质收集器和用于检测温度、杂质含量的检测装置。
(3)设置对提纯***进行控制的计算机温度控制***，计算机温度控制***包括温度控制器、前向通道温度控制执行机构和反馈通道远程信号采集传输机构。
设置冷却***，用于对钛离子泵、直联旋叶式机械泵、冷却阱、提纯真空室的箱体和电极进行冷却。
电子束提纯装置由电子枪、偏转磁场装置和坩埚组成，置于提纯真空室内。
离子轰击装置由离子轰击电源和一棒状阴极高压电极组成。
在提纯真空室的观察窗外设置用于观察提纯过程的摄像机。
温度控制器是控制计算机通过异步通信接口分时接收提纯真空室内提纯炉的温度信号，每路温度信号都经过PID控制算法，生成所需要的控制指令；
前向通道温度控制执行机构包括：
a、V/F变换多路计数器，用于将经过PID控制算法生成的控制指令并行生成多路频率与控制指令对应的指令脉冲信号V/F变换，
b、隔离变换电路，将上述经多路计数器输出的变频指令脉冲信号由隔离变换电路进行信号滤波，然后经积分转变为电压信号，
c、电流控制电路和功率输出电路，经隔离变换后的指令电压信号用于调节晶阐管的导通状态，对流过加热电子枪灯丝的交流电源进行电流控制；
(3)反馈通道远程信号采集传输机构包括：
a、温度传感器，用于测量提纯炉的温度信号，
b、远程多通道数据采集模块，实现多路数据采集，
c、隔离信号转换器，实现温度采集模块与控制计算机的异步通信连接。
温度控制器的数据记录格式：
(1)以控制步为基本单位输入数据，记录项目包括步序、目标温度、达到目标温度预定的时间间隔；
(2)执行时按定时采样信号采用完全线性插补；
(3)各个炉温的控制分路独立进行；
(4)计算机在停机后重新启动运行时，自动读取各个提纯炉停机时的断点数据恢复控制；
(5)计算机停机期间由硬件电路锁存电流控制指令信号，维持提纯炉温不变；
(6)控制节拍由设置的定时器管理，以定时器软件中断服务的形式管理温度控制规律的实施。
温度控制器的PID算法采用增量形式的离散PID算法，基本算法为：
ΔU(k)＝KP[E(k)-E(k-1)]+K1E(k)+KD(E(k)-2E(k-1)+E(k-2))/T
其中：ΔU(k)是控制命令的调整增量，KP为比例增益，K1为积分增益、KD为微分增益，T为采样间隔，E(k)、E(k-1)、E(k-2)分别为当前、前1次和前2次的温度控制偏差。
每一路功率放大电路在功率输出与电流控制之间设置电流反馈，自保持输入的电压指令信号，并独立进行电流PI控制，维持电流信号稳定。
采用上述技术方案，其突出的技术进步在于：1、本发明为实现半导体级的提纯创造了一个优质洁净的超高真空环境：通过选用由直联旋片真空泵和F型涡轮分子泵构成的抽真空***，对提纯真空室进行抽真空，使提纯真空室的真空度达到5×10-8pa的超高真空状态。这种超真空状态，不但可以避免由扩散泵油在高温环境下的分解所造成的对被提纯材料二次污染，同时保证被提纯材料在高温环境下不产生氧化。2、本发明创造性地在高真空状态下通过电子束使被提纯材料在***环境下溶解，当被提纯材料中的金属与非金属杂质达到其蒸发温度后蒸发，从而实现被提纯材料纯度达到半导体级的目的。3、生产半导体纯度级原料的高真空度电子束提纯***适用于金属和非金属固体原材料的提纯。4、通过电子枪发射高功率密度电子束流对被提纯材料进行间接加热提纯，这样可以避免直接加热源在高温环境下加热源自身材料中杂质的分解所造成的对被提纯材料二次污染。5、控制软件建立在Windows环境下，由Genie 2.O图控组件平台和利用VB 3.0开发的数据管理控制模块两个部分组成，通过光电、气敏、压敏等传感器由计算机控制***对材料提纯过程进行采样、分析、统计、计算、控制和记录，实现高精度计算机温度控制。
下面通过实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明：
图1是本发明的提纯***的一种结构示意图。
图2是水冷却***结构图。
图3是控电柜结构框图。
图4是提纯***的计算机控制***结构框图。
图面说明：1下层部分机箱 13偏转磁场装置 25高真空阀2烘烤电源 14坩埚水冷 26冷却阱3离子轰击高压电源 15离子轰击装置 27钛离子泵4隔离钢板 16烘烤装置 28空阀5提纯真空室箱体 17温度传感器 29低真空***管道6提纯真空室门 18杂质收集器 30低真空阀充气阀7提纯真空室 19杂质气体传感器 31直联旋叶式机械泵8铰链 20八角测量座 32低真空***管道9凸轮压紧机构 21真空测试管座 33低真空阀10观察窗 22法兰 34机座11电子束提纯*** 23真空***管道12电子枪 24真空室充气阀
实施例：一种用于生产半导体纯度级原料的高真空度电子束提纯***，由主机柜和控电柜组成，主机柜设置真空***、提纯***、摄像机和冷却***，控电柜设置各种仪表和计算机控制***。其中：
真空***主要由机箱、直联旋叶式机械泵31和钛离子泵26组成。
如图1所示，机箱分上下层，上层部分设置提纯真空室箱体5，下层机箱1内置烘烤电源2和离子轰击电源3，上下层之间设置隔离钢板4。提纯真空室箱体5固定在上下结合部20mm厚的隔离钢板4上，使机箱上下部集成为坚固的整体。
提纯真空室7由提纯真空室箱体5依靠“O”型真空橡胶圈密封和提纯真空室门6组成，两者用铰链8连接，密封压力主要依靠作用于门面上面的大气压力，预压力通过门上面的凸轮压紧机构9作用和铰链8弹簧产生。箱体底盘上有多个Ф33.5m的孔，可用于光学测试的光路孔，传感器接头或引进其它接头或用法兰封闭。门面上有一个直径为125mm的观察窗10，通过肉眼或摄影机，观察记录提纯过程。
由提纯真空室7、法兰22、真空***管道23、提纯真空室充气阀24、高真空阀门25、冷却阱26、钛离子泵27、预真空阀28、低真空***管道29、低真空阀充气阀30、直联旋叶式机械泵31、低真空***管道32、真空***管道23依次连接组成真空***。
在真空***管道23上端安装固定提纯真空室充气阀24，真空***管道23下端安装低真空阀门33，通过提纯真空室充气阀24，在关闭高真空阀25和低真空阀33的情况下对提纯真空室7和真空***管道23进行充气。
低真空阀33采用直径Ф63mm的气动阀，固定安装在真空***管道24下端并与低真空***管道32相互固定连接，并通过低真空***管道32连接直联旋片机械泵31、通过低真空***管道29和预真空阀28相互固定连接。低真空阀33的作用是当直联旋片式机械泵31工作而钛离子泵27关闭时，打开低真空阀33并关闭预真空阀28和高真空阀25时，可以实现对真空***管道23和提纯真空室7抽低真空；当直联旋片机械泵31和钛离子泵27同时工作使用时，需关闭低真空阀门33实现对真空***管道23和提纯真空室7抽高真空。
高真空阀25是真空***的主阀，直径为Ф400mm，一端连接真空***管道23，另一端与冷却阱26固定连接。高真空阀25的作用是当打开高真空阀25和预真空阀28、并关闭低真空阀门33时，当直联旋片机械泵31和钛离子泵27同时工作使用时实现对真空***管道23和提纯真空室7抽高真空。
冷却阱28一端连接固定安装于高真空阀25，一端连接固定安装在钛离子泵27一端，冷却阱28的作用是通过水冷却来防止辅集机械泵返油的装置。
钛离子泵27一端连接固定安装在冷却阱28上，另一端连接安装预真空阀28，通过低真空***管道29与直联旋片式机械泵31固定连接。钛离子泵27的作用是在直联旋片式机械泵31和钛离子 27同时工作使用时，当关闭低真空阀门33并打开预真空阀27和高真空阀25的情况下，通过真空***管道23实现对提纯真空室7抽高真空。预真空阀28的作用是在关闭低真空阀33的情况下，负责直联旋片式机械泵31对低真空***管道29、对钛离子泵27的连通或关闭作用。
低真空阀充气阀30连接固定于低真空***管道29与预真空阀门28和直联旋片式机械泵31之间的位置上固定。它的作用是当直联旋片式机械泵31启动时，该阀门自动打开(采用通用直径为Ф63mm的气动阀)。泵停止工作时，同时自动关闭，与此同时自动向直联旋片式机械泵放大气，防止泵返油。
凸轮压紧机构9安装在提纯真空室门6上。当门关闭时，转动手柄，使门压紧。当提纯真空室抽气时，由于大气的压力使门进一步压紧，凸轮就自动松开，手柄自动回弹。
真空***由直联旋叶式机械泵31、钛离子泵26、通过高真空阀门25、低真空阀门30、预真空阀28和提纯真空室充气阀24控制实现对提纯真空室7抽真空和充气工作。
提纯***包括电子束提纯装置、离子轰击装置、杂质收集器、烘烤装置、检测装置。
电子束提纯装置11由电子枪12、偏转磁场装置13、和水冷坩埚14三部分组成，电子束提纯***11固定在提纯真空室7的底盘隔离钢板4上，电子枪12工作时，由交流电源加热电子枪灯丝，使灯丝发射电子，热发电子在高压电场作用下，热发射电子汇集成束，以平均6×106m/s的速度穿过阳极孔。热发射电子穿过阳极孔后，电子束受电、磁场综合作用，偏转270°角射入坩埚14。入射坩埚14的电子束冲击坩埚14内的被提纯原料时，使6×106m/s的速度受到阻击，几千电子伏特的动能迅速变成热能，使被提纯原料的温度急促升高，以达到杂质蒸发温度以后使其杂质蒸发去达到提纯目的。
离子轰击装置(阴极高压电极)由离子轰击电源3和一棒状阴极高压电极15组成，棒状阴极高压电极15固定于提纯真空室箱体5的底盘隔离钢板4上，并通过接头连接主机下部机箱1内的离子轰击高压电源3，用来对提纯真空室7内部进行离子清洁避免提纯真空室7对被提纯原料二次沾污，轰击功率可调(可自控)。
杂质收集器18位于电子枪坩埚14上方150mm处，通过连接杆固定于提纯真空室箱体5的底盘隔离钢板4上，专门用来收集被提纯原料蒸发出的杂质，减少其杂质对提纯真空室个各部位的沾污，通过提纯真空室箱体5的底盘接插件与外部连接。
烘烤装置16固定于提纯真空室7内电子束提纯***11两边底盘隔离钢板4上，采用碘钨灯加热，最高烘烤温度可达300℃。烘烤装置16通过电源线接头连接主机下部的烘烤电源2。
检测装置包括温度传感器17、杂质气体传感器19、真空测试管座21和八角测量座20：
温度传感器17用来测量提纯真空室7的温度，并固定于提纯真空室箱体底盘隔离钢板4，通过接头与外部连接。
杂质气体传感器19位于提纯真空室7箱体顶部上，并通过提纯真空室箱体底盘隔离钢板4上接插件与外部连接。
八角测量座20固定于提纯真空室箱体底盘隔离钢板4上，它通过接插件与外部连接，用于备用连接其他测试线。
真空测试管座21共有两个，固定于提纯真空室7后部抽气口一侧上面，一个安装热偶管用来测量低真空；另一个安装电离管用来测量高真空，通过接插件和测试线与控电柜真空测试仪连接。
摄像机(图1中未画)固定于提纯真空室7正面的观察窗10外壁上，通过数据线与控电柜显示器连接，用于观察、记录、控制提纯生产过程。
水冷却***：如图2所示，本发明可对钛离子泵27、直联旋叶式机械泵31、冷却阱26、箱体(1、5)和电极15等进行水冷却。
控电柜部分：控电柜部分的供电电源为220/380V50HZ的交流电源组成，是提纯***所有控制仪器的集中组合体，它的任务是对真空***和提纯***的各个部分通过光电、压力、气敏等信息的采集，由人工式电子计算机***进行分析、统计、记录的判断来完成对主机柜***各个部分的监视、控制的目的，它由以下11部分组成。这11部分仪器集中固定安装在图3所标控电柜的不同部位。
控电柜机箱是本发明所有控制仪器的集中组合的集装箱体，与主机柜配合同时使用。
数据传输仪：用于接收由传感器(17、19)通过数据线传输的数据来采集信息，通过各个测试仪判定后的信息集中由它传输给电子计算机和将电子计算机返回的信息命令传输给各个部分执行指令的仪器。数据传输仪必须在电子计算机选择手动或自动时启动其电源。数据传输仪安装固定在控电柜箱中。
真空测量仪：通过数据线与测量装置真空度测量传感器20的电离管和热偶管分别对真空***真空度数值进行测量的仪器，可独立与计算机***配合使用。
主机控制仪：除电子计算机***和电子束源控制***之外的对主机柜***执行人工手动控制的显示仪器，它与控电柜其它仪器：真空测试仪、显示器、电子束源控制仪、钛离子泵电源配合使用。
显示器：包括显示电子计算机运行信息客观显示的专业显示器和用来接收、观察提纯真空室观察窗10上两部电视摄像图象的显示仪器。
电子束源控制仪是用来操作控制主机柜电子束源、电源和控制电子枪12的控制仪，是一独立使用的控制仪。
钛离泵电源：专门为主机***钛离子泵27提供直流电源的设备。
残余气体分析仪：专门为提纯原料的生产过程中通过残余气体传感器19采集蒸发气体的信息并由它分析杂质成分数值，再传输给电子计算机判断的分析仪器，可独立或与电子计算机配合使用。
计算机控制***：如图4所示，由温度控制器，前向通道温度控制执行部件和反馈通道远程信号采集传输部件组成。前向通道包括：多路计数器、隔离变换电路、电流控制电路和功率输出电路；反馈通道包括：热电偶、远程多路数据采集模块和信号隔离传输转换模块。
温度信号采集模块通过远程多通道数据采集模块完成，选用智能型远程数据采集模块ADAM4018，在采集模块中设置了高阶滑动滤波和剔除极大偏离数据值的算法，用于提高数据采集的抗干扰能力。智能型远程数据采集模块ADAM4018将由温度传感器17测量的提纯炉模拟量温度信号直接被转化成数字量。该模块可实现8路模拟信号的转换，其AD变换的分辨精度为16位，对于0～2500℃的温度变化范围，其温度分辨率可达到±0.046℃。该智能模块在内部CPU及监控程序的管理下独立工作，自动完成远程数据采集输出的任务，其输出采用RS422/485异步通信标准，而且可以根据需要挂接多个模块进行扩展。
温度信号采集模块配接RS485长线异步通信模块，可以实现1000m范围内的远程通信，并完成由RS485到RS232的信号隔离转换功能，实现温度信号采集模块与控制计算机的异步通信连接。通信速率可以设置，本***设定的***通信波特率为9600(位/s)。结合使用以上两个模块非常简便地实现了反馈通道的远程信号采集与传输功能。
温度控制器：温度控制功能在控制计算机***内以控制软件算法的形式完成，因而具有很大的灵活性。计算机通过异步通信接口分时接收每个提纯炉的温度信号，每路温度信号都经过PID控制算法，生成所需要的控制指令，输入插在PC总线上的V/F变换多路计数器。
PID控制算法：为满足提纯炉温控所要求的控制精度和控制参数调整，采用用户程序的形式完成控制算法，具体采用增量形式的离散PID算法，基本算法为：
ΔU(k)＝KP[E(k)-E(k-1)]+K1E(k)+KD(E(k)-2E(k-1)+E(k-2))/T
其中：ΔU(k)是控制命令的调整增量，KP为比例增益，K1为积分增益、KD为微分增益，T为采样间隔，E(k)、E(k-1)、E(k-2)分别为当前、前1次和前2次的温度控制偏差。为了***调整方便，利用图控软件平台设计增益调整元件，可在运行过程中直接调整***控制参数。
温度控制器的数据记录格式以控制步为基本单位输入数据(也可以根据要求另行设计改进)，记录项目包括步序、目标温度、达到目标温度预定的时间间隔，数据库对于控制步数没有数量限制，执行时按定时采样信号采用完全线性插补，每一步执行中不分温度台阶，可在操作中改动当前执行步序，修改各步的温度目标和执行时间间隔。各个炉温的控制分路独立进行，计算机在停机后重新启动运行时，自动读取各个提纯炉停机时的断点数据恢复控制。计算机停机期间由硬件电路锁存电流控制指令信号，维持炉温不变。
V/F变换多路计数器采用V/F变换PCL830多路计数器卡和驱动程序，将经过PID控制算法生成的控制指令并行生成多路频率与控制指令对应的脉冲信号(V/F变换)，指令脉冲信号通过屏蔽线输出至前向通道的隔离转换电路。采用V/F变换的方式输出温度控制信号，提高了指令信号传输的抗干扰能力。温度控制采样周期可以在工控软件平台下设定。
隔离变换：经计数器输出的变频脉冲序列形式的温度控制命令，首先由隔离变换电路进行信号滤波，然后经积分转变为电压信号。
电流控制和功率输出：经隔离变换后的指令电压信号用于调节晶阐管的导通状态，对流过加热电子枪12灯丝的交流电源进行电流控制，从而控制灯丝发射的热发电子。每一路功率放大电路在功率输出与电流控制之间设置电流反馈，可以自保持输入的电压指令信号，并独立进行电流PI控制，维持电流信号稳定。这一措施保证在环境温度状况不变的情况下，只要计算机不改变输入指令，就可以长时间维持流经加热电子枪12灯丝的电流恒定，使热发电子束基本不变，维持提纯炉的蒸发温度恒定，以使相应蒸发温度的杂质蒸发达到提纯的目的。但是，由于杂质不同，相应的蒸发温度不同，在提纯的过程中，应逐一对不同杂质分别进行蒸发提纯，最终实现被提纯材料纯度达到半导体级的目的。
提纯***的工作过程：
(1)设备使用时打开提纯真空室门6清洁提纯真空室7，并将被提纯原料放入水冷坩埚14内，并关闭提纯真空室门6。
(2)打开总水源1。
(3)打开总电源，并启动电子计算机运行执行检测程序对设备进行***测试。
(4)打开直联旋叶式机械泵31的冷却水阀门，操作直联旋叶式机械泵31启动按钮，启动直联旋叶式机械泵31后，操作预真空阀28按钮，打开预真空阀28，对钛离子泵27抽气，同时，打开钛离子泵27的冷却水阀，启动其供电***，启动钛离子泵27。
(5)启动真空测试仪，当***真空度达到3×10-2Pa时，操作低真空阀33按钮打开低真空阀33对提纯真空室7抽低真空。
(6)测试提纯真空室7的真空度，当达到3×10-2Pa时，操作高真空阀25按钮，打开高真空阀25，对提纯真空室7抽高真空。
(7)提纯前需对提纯真空室7进行烘烤，打开烘烤电源2，烘烤温度可控可调。在此过程中，可打开提纯真空室7的外壁冷却水阀门，通过冷水进行冷却。
(8)当测试提纯真空室7的真空度当达到3×10-8Pa时，可进行提纯准备。
(9)打开电子枪12的供电开关，启动电子枪12的供电高压电源。
(10)测试提纯真空室7，当真空度当达到3×10-8Pa时，对电子枪12灯丝进行预热。
(12)启动电子枪操作***，接通电子枪高压电源调整电子束流，控制扫描***，向被提纯材料发射高密度电子束流，对其进行提纯，依次对四个坩埚重复本程序。
(13)当完成提纯后，关闭电子枪供电高压电源。
(14)当提纯真空室达到室温后，关闭真空测试仪，操作高真空阀按钮关闭高真空阀，操作低真空阀按钮关闭低真空阀，关闭提纯真空室外壁冷却水阀门。
(15)关闭钛离子泵冷却水阀，关闭其供电***，关闭钛离子泵。
(16)启动提纯真空室按钮，对提纯真空室充气。
(17)打开提纯真空室门清洁提纯真空室，被提纯原料分别依次取出，清洁提纯真空室，并关闭提纯真空室门。
(18)操作低真空阀按钮打开低真空阀，对提纯真空室抽低真空，如要继续进行提纯，则重复执行上述程序。
(19)若关机，则操作低真空阀按钮打开低真空阀，对提纯真空室抽低真空；之后，操作预真空阀按钮，关闭预真空阀，操作直联旋叶式机械泵关闭按钮，关闭直联旋叶式机械泵，关闭直联旋叶式机械泵冷却水阀门。
(20)关闭电子计算机，运行执行检测程序；关闭总电源，关闭总水源。
Claims (10)
1、生产半导体纯度级原料的高真空度电子束提纯***，其特征在于：在超高真空室内设置提纯炉，通过电子枪发射高功率密度电子束流对提纯炉中被提纯材料进行间接加热，使其金属或非金属杂质达到其蒸发温度后蒸发生产半导体纯度级原料。
2、根据权利要求1所述的生产半导体纯度级原料的高真空度电子束提纯***，包括真空***，其特征在于：
(1)真空***包括直联旋片真空泵和钛离子泵；
(2)设置提纯***，提纯***包括通过电子枪发射高功率密度电子束流对被提纯材料进行间接加热提纯的电子束提纯装置、用于对提纯真空室内部进行离子清洁避免提纯真空室被提纯原料二次沾污的离子轰击装置、用于收集被提纯原料蒸发出的杂质的杂质收集器和用于检测温度、杂质含量的检测装置；
(3)设置对提纯***进行控制的计算机温度控制***，计算机温度控制***包括温度控制器、前向通道温度控制执行机构和反馈通道远程信号采集传输机构。
3、根据权利要求2所述生产半导体纯度级原料的高真空度电子束提纯***，其特征在于：设置冷却***，用于对钛离子泵、直联旋叶式机械泵、冷却阱、提纯真空室的箱体和电极进行冷却。
4、根据权利要求2所述生产半导体纯度级原料的高真空度电子束提纯***，其特征在于：电子束提纯装置由电子枪、偏转磁场装置和坩埚组成，置于提纯真空室内。
5、根据权利要求2所述生产半导体纯度级原料的高真空度电子束提纯***，其特征在于：离子轰击装置由离子轰击电源和一棒状阴极高压电极组成。
6、根据权利要求2所述生产半导体纯度级原料的高真空度电子束提纯***，其特征在于：在提纯真空室的观察窗外设置用于观察提纯过程的摄像机。
7、根据权利要求2所述生产半导体纯度级原料的高真空度电子束提纯***，其特征在于：
(1)温度控制器是控制计算机通过异步通信接口分时接收提纯真空室内提纯炉的温度信号，每路温度信号都经过PID控制算法，生成所需要的控制指令；
(2)前向通道温度控制执行机构包括：
a、V/F变换多路计数器，用于将经过PID控制算法生成的控制指令并行生成多路频率与控制指令对应的指令脉冲信号V/F变换，
b、隔离变换电路，将上述经多路计数器输出的变频指令脉冲信号由隔离变换电路进行信号滤波，然后经积分转变为电压信号，
c、电流控制电路和功率输出电路，经隔离变换后的指令电压信号用于调节晶阐管的导通状态，对流过加热电子枪灯丝的交流电源进行电流控制；
反馈通道远程信号采集传输机构包括：
a、温度传感器，用于测量提纯炉的温度信号，
b、远程多通道数据采集模块，实现多路数据采集，
c、隔离信号转换器，实现温度采集模块与控制计算机的异步通信连接。
8、根据权利要求7所述生产半导体纯度级原料的高真空度电子束提纯***，其特征在于，温度控制器的数据记录格式是：
(1)以控制步为基本单位输入数据，记录项目包括步序、目标温度、达到目标温度预定的时间间隔；
(2)执行时按定时采样信号采用完全线性插补；
(3)各个提纯炉的度温控制分路独立进行；
(4)计算机在停机后重新启动运行时，自动读取各个提纯炉停机时的断点数据恢复控制；
(5)计算机停机期间由硬件电路锁存电流控制指令信号，维持提纯炉温不变；
(6)控制节拍由设置的定时器管理，以定时器软件中断服务的形式管理温度控制规律的实施。
9、根据权利要求7所述生产半导体纯度级原料的高真空度电子束提纯***，其特征在于，温度控制器的PID算法采用增量形式的离散PID算法，基本算法为：
ΔU(k)＝Kp[E(k)-E(k-1)]+K1E(k)+KD(E(k)-2E(k-1)+E(k-2))/T
其中：ΔU(k)是控制命令的调整增量，KP为比例增益，K1为积分增益、KD为微分增益，T为采样间隔，E(k)、E(k-1)、E(k-2)分别为当前、前1次和前2次的温度控制偏差。
10、根据权利要求7所述生产半导体纯度级原料的高真空度电子束提纯***，其特征在于：每一路功率放大电路在功率输出与电流控制之间设置电流反馈，自保持输入的电压指令信号，并独立进行电流PI控制，维持电流信号稳定。
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