Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP4621385B2 - Diffusion test equipment - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP4621385B2 - Diffusion test equipment - Google Patents

Diffusion test equipment Download PDF

Info

Publication number
JP4621385B2
JP4621385B2 JP2001225380A JP2001225380A JP4621385B2 JP 4621385 B2 JP4621385 B2 JP 4621385B2 JP 2001225380 A JP2001225380 A JP 2001225380A JP 2001225380 A JP2001225380 A JP 2001225380A JP 4621385 B2 JP4621385 B2 JP 4621385B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pair
capillary
axial direction
shear
shear cell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2001225380A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2003042925A (en
Inventor
俊夫 伊丹
匡彦 正木
美佐子 内田
彰 丹治
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHI Aerospace Co Ltd
Japan Aerospace Exploration Agency JAXA
Original Assignee
IHI Aerospace Co Ltd
Japan Aerospace Exploration Agency JAXA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IHI Aerospace Co Ltd, Japan Aerospace Exploration Agency JAXA filed Critical IHI Aerospace Co Ltd
Priority to JP2001225380A priority Critical patent/JP4621385B2/en
Publication of JP2003042925A publication Critical patent/JP2003042925A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4621385B2 publication Critical patent/JP4621385B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無重力下又は地上で試料の拡散係数を計測するための拡散試験装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
地球周回軌道上の宇宙実験設備において、無重力下で試料の拡散係数を計測する拡散試験が計画されている。かかる拡散試験には、従来、ロングキャピラリー法と呼ぶ試験手段が適用されていた。このロングキャピラリー法は、2種の棒状の試料を端面を互いに接触させた状態で円筒形カートリッジ内に密封しておき、これを無重力状態で加熱して全体を一旦溶融させ、次いで所定の拡散時間後に冷却凝固させ、これを試験終了後(冷却後)に地上において、細断し、それぞれの組成を分析して、その違いから、試料の拡散係数を計測するものである。
【0003】
しかし、かかるロングキャピラリー法では、昇温、拡散、冷却の間、常に2種の試料の端面(界面)が接触しているため、温度を一定に保持している所定の拡散時間以外にも拡散がすすみ、精密な拡散係数が計測できない問題点があった。
【0004】
この問題を解決するために、シアーセル法と呼ぶ試験手段が提案され、一部で既に実施されている。このシアーセル法では、図4に模式的に示すように、試料1,2を貫通穴内に装入したリング状部材4(シアーセルと呼ぶ)を互いに軸方向に密着して配置し、両端から駆動リング部材5で挟持し、図示しないカートリッジ内に収納しておく。各シアーセル4には、軸方向に突出した突起部4aと、この突起部が周方向に所定の遊びを持って嵌まる扇状の凹部4b(ストッパ)とが設けられている。なお、この図では、図面の明瞭化のため、シアーセル4と駆動リング部材5を軸方向に離して示している。
【0005】
図4において、カートリッジ内で駆動リング部材5を回転させることにより、駆動リング部材5の突起部5aとシアーセル4のストッパ4bが係合して隣接した第1のシアーセル4が回転し、次いで第1シアーセル4の突起部が第2のシアーセル4のストッパ4bまで回転すると係合して第2のシアーセル4が旋回し、更に第2のシアーセルがストッパまで回転すると、第3シアーセルが回転を開始し、第3シアーセルが第4シアーセルのストッパまで回転すると第4シアーセルが回転を開始するというように、端部のシアーセルから順次回転できるようになっている。
【0006】
従って、このシアーセル法により、図5に模式的に示すように、(A)2種の棒状の試料1,2をそれぞれ別々にした状態で昇温し、(B)所定の一定温度でシアーセルを順次回転させて試料1,2の端面を互いに接触させ、この状態で所定の拡散時間の間保持し、(C)次いで、シアーセルを順次回転させて、試料1,2を各シアーセルに細断した後に冷却凝固させ、これを試験終了後(冷却後)にそれぞれの組成を分析して、その違いから、試料の拡散係数を計測することができる。従って、この手段を用いることにより、拡散を進行させるために一定温度に保持している間だけ試料1,2の端面(界面)が接触するため、ロングキャピラリー法に比較してより精密な拡散係数が計測できる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、高精度で拡散係数を求めるために、試料の昇温、降温時の拡散の影響を低減するために、シアーセル法が開発されている。更に、溶融試料の対流の影響をできるだけ排除するために、試料径を細くすることが有効であり、拡散実験の開始時に試料をキャピラリーに鋳込む手段が報告されている(例えば、“Application of the shear cell technique to diffusivity measurements inmelts of semiconducting compounds”Journal of Crystal Growth 186,1998,511−519)。
【0008】
図6は、この報告で開示されている拡散試験装置の模式図である。この図に示すように、この拡散試験装置では、円板状のシアーセル4に貫通穴6(キャピラリー)が設けられており、これを積層して図示しないカートリッジに収容し、2枚の円柱部材7a,7bで挟持する。一方の円柱部材7aには、試料1,2の湯溜まりが設けられており、この試料1,2の上部に加圧ガスを供給して溶融試料をキャピラリー6に鋳込むようになっている。
【0009】
しかし、上述した従来の手段は、溶融した試料1,2にガスで圧力をかけてキャピラリー6に鋳込むというものであるため、以下のような問題点があった。
(1)加圧力が低く、試料径が1mm程度以下では確実に鋳込むことができない。
(2)高純度のガスを使用したとしても、ガス中の不純物により試料が汚染される。
(3)溶融試料の表面にガス圧をかけるため、自由表面が存在することとなり、そこで発生するマランゴニ対流が拡散実験に悪影響をおよぼすことが懸念される。
(4)微小重力環境では、ガスがキャピラリー内に入り込むおそれがあり、使用できない。
【0010】
本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、試料径が1mm程度以下でも確実に鋳込むことができ、ガス中の不純物による試料の汚染のおそれが少なく、自由表面によるマランゴニ対流の影響がなく、無重力又は微小重力環境下でも、ガスがキャピラリー内に入り込むおそれがない拡散試験装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、軸心Zを中心に回転可能に積層され軸方向に貫通したキャピラリー(12a)を有する複数の円板状のシアーセル(12)と、前記複数のシアーセルを軸方向に把持しかつキャピラリーと連通する湯だまり(14a)を有する1対のエンドディスク(14)と、前記湯だまりに嵌合する1対の鋳込み棒(16)と、該鋳込み棒をキャピラリーに向けて加圧する加圧装置(18)とを備え
前記加圧装置(18)は、カートリッジ(11)の両端部に固定された1対のエンドディスク(17a,17b)と、該エンドディスクとエンドディスク(14)と間に位置し軸方向に移動可能な1対のプッシュ部材(18a)と、該プッシュ部材を外方に付勢する1対の付勢部材(18b)とからなり、これにより、前記1対のプッシュ部材の少なくとも一方を軸方向内方に移動させて、1対のプッシュ部材(18a)により1対の鋳込み棒(16)をキャピラリーに向けて移動させる、ことを特徴とする拡散試験装置が提供される。
【0012】
本発明の構成によれば、加圧装置(18)により鋳込み棒(16)をキャピラリー(12a)に向けて加圧して、湯だまり(14a)に入れた試料1,2を加熱・溶融させ、機械的な加圧機構によって溶融試料1,2をキャピラリーに直接鋳込むことができる。これにより、ガスを使用することなく、従来よりも細径の試料によって、より高精度に拡散係数を求めることが可能となる。
また、無重力下又は微小重力環境下でも細径試料のキャピラリーへの鋳込みができるようになるので、キャピラリー内での対流を防ぐことに関しては、考えうる最も理想的な形での拡散実験が可能となる。
【0014】
また、付勢部材(18b)によりプッシュ部材を外方に付勢して鋳込み棒(16)をキャピラリー(12a)内で溶融試料1,2に接しかつ加圧しないように保持することができる。また、湯だまり(14a)に入れた試料1,2を加熱・溶融させた後、プッシュ部材の少なくとも一方を軸方向内方に移動させることにより、1対のプッシュ部材(18a)により1対の鋳込み棒(16)をキャピラリー(12a)に向けて移動させて、溶融試料1,2をキャピラリーに直接鋳込むことができる。
【0015】
また、各シアーセルの中心穴を貫通し軸心Zに沿って延びるセンターシャフト(13)を備え、該センターシャフトの両端部は前記1対のエンドディスク(14)で支持される。
この構成により、複数の円板状のシアーセル(12)をセンターシャフト(13)で軸心Zを中心に回転可能に支持することができる。
【0016】
更に、各シアーセルを軸心Zを中心に回転させる回転駆動装置(20)を備え、該回転駆動装置(20)は、プッシュ部材(18a)とエンドディスク(17a)との間に位置する回転ディスク(20a)と、該回転ディスクの外周部に一端が固定されカートリッジ(11)の内面に沿って軸方向の延びるアクチュエータロッド(20b)と、回転ディスクの中心部に一端が固定されエンドディスクを貫通して外方に突出した回転軸(20c)とからなり、これにより回転軸(20c)の軸方向内方移動により、1対のプッシュ部材(18a)を介して1対の鋳込み棒(16)をキャピラリーに向けて移動させ、かつ回転軸(20c)の回転移動により各シアーセルを軸心Zを中心に回転させる。
【0017】
この回転駆動装置(20)により、回転軸(20c)の軸方向内方移動により、1対のプッシュ部材(18a)を介して1対の鋳込み棒(16)をキャピラリー(12a)に向けて移動させて、溶融試料1,2をキャピラリーに直接鋳込むことができる。また、回転軸(20c)の回転移動により各シアーセルを軸心Zを中心に回転させることもできる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【0019】
図1は、本発明による拡散試験装置の全体構成図である。この図に示すように、本発明の拡散試験装置10は、複数の円板状のシアーセル12、センターシャフト13、1対のエンドディスク14、1対の鋳込み棒16及び加圧装置18を備える。
この例では16枚のシアーセル12は、中心穴を貫通するセンターシャフト13のまわりに軸心Zを中心に回転可能に積層されている。センターシャフト13の両端部は1対のエンドディスク14で支持される。
また、各シアーセル12には、試料1,2を鋳込むための細い貫通穴12a(キャピラリー)が少なくとも1つ設けられている。このキャピラリー12aの直径は、拡散試験の計測精度を高める上で細いほどよく、好ましくは1mm以下、更に好ましくは0.5mm程度である。
【0020】
1対のエンドディスク14は、複数のシアーセル12を軸方向に把持している。また、このエンドディスク14にはキャピラリー12aと連通する位置に湯だまり14aが設けられている。この湯だまり14aは、キャピラリー12aの直径より十分大きい円筒形の空洞であり、下端がキャピラリー12aとほぼ同径の貫通穴15を通してシアーセル12のキャピラリー12aと連通するようになっている。また、円筒形の湯だまり14aの反対側はカートリッジ11内に開口している。なお、この各エンドディスク14の湯だまり14aには、試料1,2がそれぞれ固体のまま装入される。
【0021】
1対の鋳込み棒16は、円筒形の湯だまり14aに嵌合する円筒部を有する。この円筒部は、湯だまり14aの円筒面との間にわずかな隙間を有し、軸方向にスムースに移動できるようになっている。鋳込み棒16は、試料1,2と反応しない材料、例えばBNからなる。またこの鋳込み棒16は、試料1,2を湯だまり14aに装入した後、湯だまり14aと試料1,2の間に隙間がないように、湯だまり14aに挿入される。
【0022】
加圧装置18は、カートリッジ11の両端部に固定された1対のエンドディスク17a,17bと、エンドディスク17a,17bとエンドディスク14と間に位置し軸方向に移動可能な1対のプッシュ部材18aと、プッシュ部材18aを外方に付勢する1対の付勢部材18bとからなる。また、この例では、一方(図で上側)のプッシュ部材18aとエンドディスク17aとの間に回転ディスク20aが位置している。
この構成により、1対のプッシュ部材18aの少なくとも一方(この例では、回転ディスク20aを介して上側のプッシュ部材18a)を軸方向内方に移動させて、1対のプッシュ部材18aの間の間隔を縮め、これにより1対の鋳込み棒16をキャピラリー12aに向けて移動させ、溶融状態の試料1,2を加圧できるようになっている。
【0023】
図1において、本発明の拡散試験装置10は、更に、各シアーセル12を軸心Zを中心に回転させる回転駆動装置20を備える。この回転駆動装置20は、プッシュ部材18aとエンドディスク17aとの間に位置する回転ディスク20aと、回転ディスク20aの外周部に一端が固定されカートリッジ11の内面に沿って軸方向の延びるアクチュエータロッド20bと、回転ディスク20aの中心部に一端が固定され一方(図で上側)のエンドディスク17aを貫通して外方(図で上方)に突出した回転軸20cとからなる。
【0024】
図2は、図1のA−A線における断面図である。この図に示すように、各シアーセル12には、その外周部に扇形の切欠部を有する。すなわち、この例で、切欠部は、その端面12bから12cまで周方向に延び、その切欠部にアクチュエータロッド20bが軸方向に延びている。アクチュエータロッド20bは、回転軸Zを中心に端面12bから12cまでの角度θ1の範囲で自由に旋回でき、この場合にはシアーセル12は回転しない。更にアクチュエータロッド20bを角度θ2又はθ3の範囲で旋回させると、端面12b又は12cがアクチュエータロッド20bで移動し、シアーセル12をその範囲で回転させることができる。
【0025】
最初の組立状態では図1に示すように、上半分のシアーセル12のキャピラリー12aと下半分のキャピラリー12aがそれぞれ一直線上に位置している。この状態で2種の棒状の試料1,2をそれぞれ湯だまり14a内で加熱・溶融させ、次いで、回転軸20cの軸方向内方移動により、1対のプッシュ部材18aを介して1対の鋳込み棒16をキャピラリーに向けて移動させ、溶融状態の試料1,2を加圧して上下2本のキャピラリー12aにそれぞれ異なる試料1,2を鋳込むことができる。
【0026】
また、各シアーセル12の角度θ1の範囲は、それぞれ異なって設定されている。従って、試料1,2を鋳込み後に、アクチュエータロッド20bの旋回によりシアーセル12を角度θ2方向に移動させて、上下のキャピラリー12aを一致させ、その端面で試料1,2を互いに接触させ、この状態で所定の拡散時間の間保持する。
最後に、アクチュエータロッド20bを逆方向に旋回させて、角度θ3方向に移動させ、シアーセルを順次回転させて、端面12cの位置の相違により試料1,2を各シアーセルに細断する。
これを試験終了後(冷却後)にそれぞれの組成を分析して、その違いから、試料の拡散係数を計測する。
【0027】
図3は、図1のB部の拡大図である。
上述したように、本発明の拡散試験装置10では、キャピラリー12aを含むカートリッジ11の内部を真空引きして高真空にした後、全体を加熱して湯だまり14a内の試料1,2を溶融する。その後、鋳込み棒16を押して溶融試料1,2を加圧し、キャピラリー12a内に鋳込む。
また、図3に示すように鋳込み棒16とシアーセル12の間隙を適当な寸法に設定しておくことにより、試料1,2がキャピラリー12aを満たした後に、その内圧が更にある程度上昇した時点で、鋳込み棒16と湯だまり14aの間隙から外に漏れるようにすることができる。それにより、鋳込み棒16の変位を制御するだけで、試料1,2を確実に鋳込むことができる。
【0028】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【0029】
【発明の効果】
上述したように、本発明の構成によれば、加圧装置18により鋳込み棒16をキャピラリー12aに向けて加圧して、湯だまり14aに入れた試料1,2を加熱・溶融させ、機械的な加圧機構によって溶融試料1,2をキャピラリーに直接鋳込むことができる。これにより、ガスを使用することなく、従来よりも細径の試料によって、より高精度に拡散係数を求めることが可能となる。
【0030】
また、無重力下又は微小重力環境下でも細径試料のキャピラリー12aへの鋳込みができるようになるので、キャピラリー内での対流を防ぐことに関しては、考えうる最も理想的な形での拡散実験が可能となる。
【0031】
従って、本発明の拡散試験装置によりガスを使用することなく、従来よりも細径の試料(試料径:0.5mm程度)のキャピラリーに鋳込むことができ、より高制度な拡散実験を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による拡散試験装置の全体構成図である。
【図2】図1のA−A線における断面図である。
【図3】図1のB部の拡大図である。
【図4】従来のシアーセル法による拡散試験装置の模式的構成図である。
【図5】従来のシアーセル法による試料の模式図である。
【図6】従来の別の拡散試験装置の模式図である。
【符号の説明】
1,2 試料、4 シアーセル、4a 突起部、4b 凹部(ストッパ)、
5 駆動リング部材、5a 突起部、6 貫通穴(キャピラリー)、
7a,7b 円柱部材、
10 拡散試験装置、11 カートリッジ、
12 シアーセル、12a キャピラリー、12b,12c 端面、
14 エンドディスク、14a 湯だまり、
16 鋳込み棒、17 エンドディスク、
18 加圧装置、18a プッシュ部材、18b 付勢部材、
20 回転駆動装置、20a 回転ディスク、
20b アクチュエータロッド、20c 回転軸
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a diffusion test apparatus for measuring a diffusion coefficient of a sample under zero gravity or on the ground.
[0002]
[Prior art]
A diffusion test is planned to measure the diffusion coefficient of a sample under zero gravity at a space experiment facility in orbit around the earth. Conventionally, a test means called a long capillary method has been applied to the diffusion test. In this long capillary method, two kinds of rod-shaped samples are sealed in a cylindrical cartridge with their end surfaces in contact with each other, heated in a weightless state to once melt the whole, and then a predetermined diffusion time. The sample is cooled and solidified later, and after the test is completed (after cooling), the sample is shredded on the ground, each composition is analyzed, and the diffusion coefficient of the sample is measured from the difference.
[0003]
However, in such a long capillary method, the end faces (interfaces) of the two types of samples are always in contact during temperature rise, diffusion, and cooling, so that diffusion is performed in addition to a predetermined diffusion time in which the temperature is kept constant. However, there was a problem that the precise diffusion coefficient could not be measured.
[0004]
In order to solve this problem, a test means called a shear cell method has been proposed and has already been implemented in part. In this shear cell method, as schematically shown in FIG. 4, ring-shaped members 4 (referred to as shear cells) in which the samples 1 and 2 are inserted into the through holes are arranged in close contact with each other in the axial direction, and drive rings are provided from both ends. It is sandwiched between the members 5 and stored in a cartridge (not shown). Each shear cell 4 is provided with a protruding portion 4a protruding in the axial direction and a fan-shaped recessed portion 4b (stopper) into which the protruding portion is fitted with a predetermined play in the circumferential direction. In this figure, the shear cell 4 and the drive ring member 5 are shown separated in the axial direction for clarity of the drawing.
[0005]
In FIG. 4, by rotating the drive ring member 5 within the cartridge, the protrusion 5a of the drive ring member 5 and the stopper 4b of the shear cell 4 are engaged, and the adjacent first shear cell 4 rotates, and then the first When the protrusion of the shear cell 4 rotates to the stopper 4b of the second shear cell 4, it engages and the second shear cell 4 turns, and when the second shear cell rotates to the stopper, the third shear cell starts to rotate, When the third shear cell rotates to the stopper of the fourth shear cell, the fourth shear cell starts to rotate, so that it can be rotated sequentially from the end shear cell.
[0006]
Therefore, by this shear cell method, as schematically shown in FIG. 5, (A) the temperature of the two types of rod-shaped samples 1 and 2 is increased separately, and (B) the shear cell is fixed at a predetermined constant temperature. The end surfaces of the samples 1 and 2 are brought into contact with each other sequentially and held for a predetermined diffusion time in this state. (C) Next, the shear cells are sequentially rotated to chop the samples 1 and 2 into each shear cell. The sample is cooled and solidified later, and each composition is analyzed after the test is completed (after cooling), and the diffusion coefficient of the sample can be measured from the difference. Therefore, by using this means, the end surfaces (interfaces) of the samples 1 and 2 are in contact with each other only while they are kept at a constant temperature in order to promote diffusion, so that a more precise diffusion coefficient than the long capillary method. Can be measured.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in order to obtain a diffusion coefficient with high accuracy, a shear cell method has been developed in order to reduce the influence of diffusion during temperature rise and fall of a sample. Further, in order to eliminate the influence of convection of the molten sample as much as possible, it is effective to reduce the sample diameter, and means for casting the sample into the capillary at the start of the diffusion experiment has been reported (for example, “Application of the shear cell technology to diffusion measurements measurements of semiconducting compounds "Journal of Crystal Growth 186, 1998, 511-519).
[0008]
FIG. 6 is a schematic diagram of the diffusion test apparatus disclosed in this report. As shown in this figure, in this diffusion test apparatus, a disc-shaped shear cell 4 is provided with a through hole 6 (capillary), which is stacked and accommodated in a cartridge (not shown), and two cylindrical members 7a. , 7b. One cylindrical member 7 a is provided with a hot water pool for samples 1 and 2, and a pressurized gas is supplied to the top of the samples 1 and 2 to cast a molten sample into the capillary 6.
[0009]
However, the conventional means described above involves casting the gas in the capillaries 6 by applying pressure to the melted samples 1 and 2 with the following problems.
(1) The pressure cannot be reliably cast when the applied pressure is low and the sample diameter is about 1 mm or less.
(2) Even if a high-purity gas is used, the sample is contaminated by impurities in the gas.
(3) Since a gas pressure is applied to the surface of the molten sample, a free surface exists, and there is a concern that the Marangoni convection generated there adversely affects the diffusion experiment.
(4) In a microgravity environment, gas may enter the capillary and cannot be used.
[0010]
The present invention has been developed to solve the above-described problems. That is, the object of the present invention is to ensure casting even if the sample diameter is about 1 mm or less, there is little risk of contamination of the sample by impurities in the gas, there is no influence of Marangoni convection by the free surface, zero gravity or microgravity An object of the present invention is to provide a diffusion test apparatus that does not cause a gas to enter the capillary even under an environment.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, a plurality of disk-shaped shear cells (12) having capillaries (12a) stacked so as to be rotatable about an axis Z and extending in the axial direction, and gripping the plurality of shear cells in the axial direction. And a pair of end disks (14) having a puddle (14a) communicating with the capillary, a pair of casting rods (16) fitted to the puddle, and a pressure for pressing the casting rod toward the capillary A pressure device (18) ,
The pressure device (18) is positioned between a pair of end disks (17a, 17b) fixed to both ends of the cartridge (11) and the end disks and the end disks (14) and moves in the axial direction. A possible pair of push members (18a) and a pair of biasing members (18b) for biasing the push members outward, whereby at least one of the pair of push members is axially A diffusion test apparatus is provided, which is moved inwardly and moves a pair of casting rods (16) toward a capillary by a pair of push members (18a) .
[0012]
According to the configuration of the present invention, the pressure rod (18) presses the casting rod (16) toward the capillary (12a) to heat and melt the samples 1 and 2 placed in the puddle (14a). The molten samples 1 and 2 can be directly cast into the capillary by a mechanical pressure mechanism. This makes it possible to obtain the diffusion coefficient with higher accuracy by using a sample having a smaller diameter than before without using a gas.
In addition, since it becomes possible to cast a small-diameter sample into the capillary even in a zero-gravity or microgravity environment, diffusion experiments can be performed in the most ideal form possible to prevent convection in the capillary. Become.
[0014]
Further, the push member can be urged outward by the urging member (18b) to hold the casting rod (16) in contact with the molten samples 1 and 2 in the capillary (12a) without being pressurized. In addition, after heating and melting the samples 1 and 2 placed in the puddle (14a), at least one of the push members is moved inward in the axial direction, whereby a pair of push members (18a) The molten samples 1 and 2 can be directly cast into the capillary by moving the casting rod (16) toward the capillary (12a).
[0015]
In addition, a center shaft (13) extending through the axial center Z through the center hole of each shear cell is provided, and both ends of the center shaft are supported by the pair of end disks (14).
With this configuration, the plurality of disc-shaped shear cells (12) can be supported by the center shaft (13) so as to be rotatable about the axis Z.
[0016]
Furthermore, a rotary drive device (20) for rotating each shear cell about the axis Z is provided, and the rotary drive device (20) is a rotary disc positioned between the push member (18a) and the end disc (17a). (20a), an actuator rod (20b) having one end fixed to the outer periphery of the rotating disk and extending in the axial direction along the inner surface of the cartridge (11), and one end fixed to the center of the rotating disk and penetrating the end disk And a pair of casting rods (16) via a pair of push members (18a) due to the axially inward movement of the rotation shaft (20c). Is moved toward the capillary, and each shear cell is rotated about the axis Z by the rotational movement of the rotating shaft (20c).
[0017]
By this rotational drive device (20), the pair of casting rods (16) is moved toward the capillary (12a) via the pair of push members (18a) by the axially inward movement of the rotation shaft (20c). The molten samples 1 and 2 can be directly cast into the capillary. Further, each shear cell can be rotated about the axis Z by the rotational movement of the rotation shaft (20c).
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the common part in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
[0019]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a diffusion test apparatus according to the present invention. As shown in this figure, the diffusion test apparatus 10 of the present invention includes a plurality of disc-shaped shear cells 12, a center shaft 13, a pair of end disks 14, a pair of casting rods 16, and a pressure device 18.
In this example, 16 shear cells 12 are stacked around a center shaft 13 that penetrates the center hole so as to be rotatable about an axis Z. Both ends of the center shaft 13 are supported by a pair of end disks 14.
Each shear cell 12 is provided with at least one thin through hole 12a (capillary) for casting samples 1 and 2. The diameter of the capillary 12a is preferably as thin as possible to improve the measurement accuracy of the diffusion test, and is preferably 1 mm or less, more preferably about 0.5 mm.
[0020]
The pair of end disks 14 grips the plurality of shear cells 12 in the axial direction. Further, the end disk 14 is provided with a puddle 14a at a position communicating with the capillary 12a. The puddle 14a is a cylindrical cavity sufficiently larger than the diameter of the capillary 12a, and the lower end communicates with the capillary 12a of the shear cell 12 through a through hole 15 having substantially the same diameter as the capillary 12a. Further, the opposite side of the cylindrical water puddle 14 a is opened in the cartridge 11. It should be noted that the samples 1 and 2 are charged as solids into the puddles 14a of the end disks 14, respectively.
[0021]
The pair of casting rods 16 has a cylindrical portion that fits into the cylindrical water puddle 14a. This cylindrical portion has a slight gap between the cylindrical surface of the puddle 14a and can move smoothly in the axial direction. The casting rod 16 is made of a material that does not react with the samples 1 and 2, for example, BN. The cast bar 16 is inserted into the puddle 14a so that there is no gap between the puddle 14a and the samples 1 and 2 after the samples 1 and 2 are inserted into the puddle 14a.
[0022]
The pressure device 18 includes a pair of end disks 17a and 17b fixed to both ends of the cartridge 11, and a pair of push members which are positioned between the end disks 17a and 17b and the end disk 14 and are movable in the axial direction. 18a and a pair of urging members 18b for urging the push member 18a outward. In this example, the rotating disk 20a is located between one (upper side in the figure) push member 18a and the end disk 17a.
With this configuration, at least one of the pair of push members 18a (in this example, the upper push member 18a via the rotary disk 20a) is moved inward in the axial direction, and the distance between the pair of push members 18a is reached. As a result, the pair of casting rods 16 are moved toward the capillary 12a, so that the molten samples 1 and 2 can be pressurized.
[0023]
In FIG. 1, the diffusion test apparatus 10 of the present invention further includes a rotation drive device 20 that rotates each shear cell 12 about an axis Z. The rotary drive device 20 includes a rotary disk 20a positioned between the push member 18a and the end disk 17a, and an actuator rod 20b extending in the axial direction along the inner surface of the cartridge 11 with one end fixed to the outer periphery of the rotary disk 20a. And a rotating shaft 20c that has one end fixed at the center of the rotating disk 20a and protrudes outward (upward in the figure) through one (upper in the figure) end disk 17a.
[0024]
2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. As shown in this figure, each shear cell 12 has a fan-shaped notch on the outer periphery thereof. That is, in this example, the notch extends in the circumferential direction from its end surface 12b to 12c, and the actuator rod 20b extends in the axial direction in the notch. The actuator rod 20b can freely turn around the rotation axis Z within an angle θ 1 from the end faces 12b to 12c. In this case, the shear cell 12 does not rotate. Further, when the actuator rod 20b is turned in the range of the angle θ 2 or θ 3 , the end face 12b or 12c is moved by the actuator rod 20b, and the shear cell 12 can be rotated in that range.
[0025]
In the initial assembly state, as shown in FIG. 1, the capillaries 12a of the upper half shear cell 12 and the capillaries 12a of the lower half are positioned on a straight line. In this state, the two kinds of rod-shaped samples 1 and 2 are heated and melted in the puddle 14a, respectively, and then a pair of castings are performed via the pair of push members 18a by the axial movement of the rotating shaft 20c. By moving the rod 16 toward the capillary and pressurizing the molten samples 1 and 2, different samples 1 and 2 can be cast into the upper and lower capillaries 12a, respectively.
[0026]
Further, the range of the angle θ 1 of each shear cell 12 is set differently. Therefore, after casting the samples 1 and 2, the shear cell 12 is moved in the direction of the angle θ 2 by turning the actuator rod 20b, the upper and lower capillaries 12a are made to coincide, and the samples 1 and 2 are brought into contact with each other at their end faces. Hold for a predetermined diffusion time.
Finally, to pivot the actuator rod 20b in the opposite direction, it is moved at an angle theta 3 direction and was successively rotating shear cell, shredding samples 1 and 2 to each shear cell due to the difference in the position of the end face 12c.
After completion of the test (after cooling), each composition is analyzed, and the diffusion coefficient of the sample is measured from the difference.
[0027]
FIG. 3 is an enlarged view of a portion B in FIG.
As described above, in the diffusion test apparatus 10 of the present invention, the inside of the cartridge 11 including the capillary 12a is evacuated to a high vacuum, and then the whole is heated to melt the samples 1 and 2 in the puddle 14a. . Thereafter, the casting rod 16 is pushed to pressurize the molten samples 1 and 2 and cast into the capillary 12a.
Further, by setting the gap between the casting rod 16 and the shear cell 12 to an appropriate size as shown in FIG. 3, after the samples 1 and 2 fill the capillary 12a, the internal pressure further increases to some extent. It can leak out from the gap between the casting rod 16 and the puddle 14a. Thereby, the samples 1 and 2 can be reliably cast only by controlling the displacement of the casting rod 16.
[0028]
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, Of course, it can change variously in the range which does not deviate from the summary of this invention.
[0029]
【The invention's effect】
As described above, according to the configuration of the present invention, the casting rod 16 is pressurized toward the capillary 12a by the pressurizing device 18, and the samples 1 and 2 placed in the puddle 14a are heated and melted. The molten samples 1 and 2 can be directly cast into the capillary by the pressurizing mechanism. This makes it possible to obtain the diffusion coefficient with higher accuracy by using a sample having a smaller diameter than before without using a gas.
[0030]
In addition, since it becomes possible to cast a small-diameter sample into the capillary 12a even in a gravity-free or microgravity environment, it is possible to conduct a diffusion experiment in the most ideal form possible for preventing convection in the capillary. It becomes.
[0031]
Therefore, a diffusion test apparatus according to the present invention can be cast into a capillary of a sample having a smaller diameter (sample diameter: about 0.5 mm) than before without using a gas, and a more systematic diffusion experiment is performed. Is possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a diffusion test apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
FIG. 3 is an enlarged view of a portion B in FIG.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a diffusion test apparatus using a conventional shear cell method.
FIG. 5 is a schematic view of a sample obtained by a conventional shear cell method.
FIG. 6 is a schematic view of another conventional diffusion test apparatus.
[Explanation of symbols]
1, 2 sample, 4 shear cell, 4a protrusion, 4b recess (stopper),
5 drive ring member, 5a protrusion, 6 through hole (capillary),
7a, 7b cylindrical member,
10 diffusion test equipment, 11 cartridges,
12 shear cell, 12a capillary, 12b, 12c end face,
14 End disk, 14a Hot water pool,
16 casting rod, 17 end disk,
18 pressure device, 18a push member, 18b biasing member,
20 rotation drive device, 20a rotation disk,
20b Actuator rod, 20c Rotating shaft

Claims (3)

軸心Zを中心に回転可能に積層され軸方向に貫通したキャピラリー(12a)を有する複数の円板状のシアーセル(12)と、前記複数のシアーセルを軸方向に把持しかつキャピラリーと連通する湯だまり(14a)を有する1対のエンドディスク(14)と、前記湯だまりに嵌合する1対の鋳込み棒(16)と、該鋳込み棒をキャピラリーに向けて加圧する加圧装置(18)とを備え
前記加圧装置(18)は、カートリッジ(11)の両端部に固定された1対のエンドディスク(17a,17b)と、該エンドディスクとエンドディスク(14)と間に位置し軸方向に移動可能な1対のプッシュ部材(18a)と、該プッシュ部材を外方に付勢する1対の付勢部材(18b)とからなり、これにより、前記1対のプッシュ部材の少なくとも一方を軸方向内方に移動させて、1対のプッシュ部材(18a)により1対の鋳込み棒(16)をキャピラリーに向けて移動させる、ことを特徴とする拡散試験装置。
A plurality of disc-shaped shear cells (12) having capillaries (12a) stacked so as to be rotatable about an axis Z and penetrating in the axial direction, and hot water for gripping the plurality of shear cells in the axial direction and communicating with the capillaries A pair of end disks (14) having a pool (14a), a pair of casting rods (16) fitted in the pool, and a pressurizing device (18) for pressurizing the casting rods toward the capillaries; equipped with a,
The pressure device (18) is positioned between a pair of end disks (17a, 17b) fixed to both ends of the cartridge (11) and the end disks and the end disks (14) and moves in the axial direction. A possible pair of push members (18a) and a pair of biasing members (18b) for biasing the push members outward, whereby at least one of the pair of push members is axially A diffusion test apparatus characterized by moving inwardly and moving a pair of casting rods (16) toward a capillary by a pair of push members (18a) .
各シアーセルの中心穴を貫通し軸心Zに沿って延びるセンターシャフト(13)を備え、該センターシャフトの両端部は前記1対のエンドディスク(14)で支持される、ことを特徴とする請求項に記載の拡散試験装置。A center shaft (13) extending through an axis Z through the center hole of each shear cell is provided, and both ends of the center shaft are supported by the pair of end disks (14). Item 2. The diffusion test apparatus according to Item 1 . 各シアーセルを軸心Zを中心に回転させる回転駆動装置(20)を備え、該回転駆動装置(20)は、プッシュ部材(18a)とエンドディスク(17a)との間に位置する回転ディスク(20a)と、該回転ディスクの外周部に一端が固定されカートリッジ(11)の内面に沿って軸方向の延びるアクチュエータロッド(20b)と、回転ディスクの中心部に一端が固定されエンドディスクを貫通して外方に突出した回転軸(20c)とからなり、これにより回転軸(20c)の軸方向内方移動により、1対のプッシュ部材(18a)を介して1対の鋳込み棒(16)をキャピラリーに向けて移動させ、かつ回転軸(20c)の回転移動により各シアーセルを軸心Zを中心に回転させる、ことを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載の拡散試験装置。A rotary drive device (20) that rotates each shear cell about an axis Z is provided. The rotary drive device (20) is a rotary disc (20a) positioned between the push member (18a) and the end disc (17a). ), An actuator rod (20b) having one end fixed to the outer peripheral portion of the rotating disk and extending in the axial direction along the inner surface of the cartridge (11), and one end fixed to the center of the rotating disk and penetrating the end disk. It consists of a rotating shaft (20c) projecting outward, and by this movement of the rotating shaft (20c) in the axial direction, a pair of casting rods (16) is connected to the capillary via a pair of push members (18a). according to any one of claims 1 to 2 is moved, and rotates each shear cell by the rotation movement of the rotation shaft (20c) around the axis Z, characterized in that toward the Diffusion test equipment.
JP2001225380A 2001-07-26 2001-07-26 Diffusion test equipment Expired - Fee Related JP4621385B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001225380A JP4621385B2 (en) 2001-07-26 2001-07-26 Diffusion test equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001225380A JP4621385B2 (en) 2001-07-26 2001-07-26 Diffusion test equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003042925A JP2003042925A (en) 2003-02-13
JP4621385B2 true JP4621385B2 (en) 2011-01-26

Family

ID=19058382

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001225380A Expired - Fee Related JP4621385B2 (en) 2001-07-26 2001-07-26 Diffusion test equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4621385B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104483241A (en) * 2014-12-23 2015-04-01 合肥工业大学 Graphite diffusion platform
KR20240174649A (en) 2023-06-09 2024-12-17 한국원자력연구원 In-diffusion test equipment and method thereof

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102853788A (en) * 2012-09-28 2013-01-02 哈尔滨理工大学 Device and method for automatically detecting inside radius of capillary tube and plugging depth of molten metal
CN106442224B (en) * 2014-09-17 2019-01-11 合肥工业大学 A method of metal melt diffusion sample is prepared based on thin layer diffusion model
CN119845802B (en) * 2025-03-20 2025-05-30 西南石油大学 Device and method for measuring gas diffusion coefficient in rock

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63208739A (en) * 1987-02-25 1988-08-30 Takashi Inaga Capillary type measurement of molecule diffusion coefficient
JP3089296B2 (en) * 1997-09-12 2000-09-18 工業技術院長 Method for measuring plasticity of kneaded soil
JP2000121532A (en) * 1998-10-16 2000-04-28 Natl Space Development Agency Of Japan Diffusion test equipment
JP2001116676A (en) * 1999-10-22 2001-04-27 Natl Space Development Agency Of Japan Diffusion test equipment

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104483241A (en) * 2014-12-23 2015-04-01 合肥工业大学 Graphite diffusion platform
KR20240174649A (en) 2023-06-09 2024-12-17 한국원자력연구원 In-diffusion test equipment and method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP2003042925A (en) 2003-02-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4621385B2 (en) Diffusion test equipment
JP2017526375A (en) Automatic sample thawing system, apparatus, and automatic thawing method
JPS59208444A (en) Centrifugal analyzer determining parameter of liquid throughphotometry and inserting element thereof
EP0480853A1 (en) Machine for investigating the characteristics of materials exhibiting a reversible or non-reversible phase transformation
JP2000121532A (en) Diffusion test equipment
BE1005629A5 (en) Welding equipment plugs end of fuel rods.
CN1003956B (en) Precision spindle assembly
JPH1026594A (en) Thermal analysis element and method of manufacturing the same
JP4158952B2 (en) Seal structure
JP3084531B2 (en) Method for measuring physical properties of superconductor and apparatus for measuring the same
JPH1082725A (en) Method and equipment for testing bending strength of ceramic cylinder
JPH0317254Y2 (en)
JP2001116676A (en) Diffusion test equipment
JP3385012B2 (en) Thermal conduction clutch mechanism
JP3453577B2 (en) Flow velocity distribution measuring device under microgravity
JP3193537U (en) Crimp attachment and crimping device
JP4870859B2 (en) Liquid phase epitaxial growth apparatus and growth method
CN121171670A (en) In-reactor temperature measurement method based on SiC thermal diffusion coefficient change after neutron irradiation
CN121702826A (en) Apparatus, equipment, and methods suitable for separating mixtures of radioactive sodium and sodium-cooled fast reactor structural materials.
CN118777352A (en) XRF fluorescence spectrometer and detection method for batch detection of gold purity
JP3438144B2 (en) Freezing chuck method and apparatus
JPS6336444B2 (en)
US10861493B1 (en) Magneto-optic systems with multi-ID disk positioning
US5092080A (en) Apparatus for opening and closing core tube
CN109813749B (en) Dilatometer for neutron diffraction spectrometer

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080724

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20081120

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20081125

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090120

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090120

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100629

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100713

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100903

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20100916

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20100917

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100927

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100921

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20101026

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20101101

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131105

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131105

Year of fee payment: 3

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131105

Year of fee payment: 3

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees