JPS6122255B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は熱伝導度により材料を比較する方法お
よび装装置、特に極めて少量の試料に適用できる
宝石を鑑別する方法および装置に関する。 一つの観点において、本発明は宝石の如き材料
を鑑別するのに用いる装置に関し、この装置は異
なる金属間に熱電対接点を有する熱電対；該熱電
対の一方の接点において試験すべき材料と接触さ
せ、かつ熱電対と関連させた１mm^３以下の容積を
有する接触部；弾性手段；および前記接触部と関
連する停止部から構成し、これにより熱電対の加
熱後、試験すべき材料と接触した後熱電対の接点
間の熱電起電力（thermoelectric e.m.f.）を監視
して試験中材料に関する鑑別データを得るように
し、および前記接触部が試験すべき材料に対して
押圧でき、かつ前記弾性手段の作用に対する前記
停止部により規定された予定距離に引つ込むよう
に構成したことを特徴とする。 他の観点において、本発明は上記装置を用いて
宝石の如き材料を鑑別する方法に関し、この方法
は熱電対を加熱し；接触部を試験すべき材料と掛
合させ；前記接触部を材料に押圧させてかかる接
触部を弾性手段の停止作用により規定された予定
距離に引つ込ませ、および熱電対の接点間の熱電
起電力を監視することを特徴とする。 上述する熱コンパレータの使用により、近似と
して熱電対上における最大温度差を接点相互間の
熱電対のブランチの熱抵抗に対する接触接点と試
験材料との界面の熱抵抗の比により測定する。接
触区域を敏感的に一定になるようにすれば、かか
る界面の熱抵抗は試験材料の熱伝導度の函数にな
る。 本発明のコンパレータの一例においては、熱電
対の短いブランチを約0.3mmの直径および約１cm
の長さの銅線の片とし、熱電対のレスト（rest）
をほぼ同じ直径のコンスタンタン線から構成す
る。コンスタンタン線は螺旋にして約３mm内径の
ガラス管の内側にスプリングを設けるようにす
る。銅線は評価すべき材料に対して保持する接点
においてコンスタンタン線を越えて突出させ、こ
のために界面は常に銅線と試験材料との間に存在
する。接触させる際にスプリングに対する移動の
割合は同じ値を有するように配置する。一例配置
において、装置全体を加熱し、接点を材料と接触
させる前に熱源から除去する。生成起電力は試験
材料の熱伝導度に影響する。更に、接触接点が小
さい熱容量を有する場合には、コンパレータは材
料の少量の試料を評価するのに特に適当である。
他の配置において、試験材料から離れた接点を小
型電熱器によつて連続的に加熱するように構成す
る。 本発明の装置は、ダイヤモンドをこのダイヤモ
ンドと同じ立方構造および殆んど等しい屈折率を
有する他の宝石から鑑別するのに極めて有利に用
いることができる。 また、本発明は極めて少量の試料を非破壊評価
（non―destructive assessment）することがで
きる利点を有する。 次に本発明を添付図面について説明する。 第１図に示すコンパレータにおいて、熱電対を
２本の0.46mm直径のエナメルコンスタンタン線１
０と0.22mm直径の銅線１１の短い片（10mm）との
間に形成する。１mm^３より幾分小さい容積の円錐
型銅ヘツド１２を熱電対接点の一方にはんだ付け
する。銅線１１および２個の接点をPVCスリー
ブ１３内に保持し、このPVCスリーブ１３はガ
ラス管１４内に摺動することができる。コンスタ
ンタン線１０はかかるガラス管１４の一端の内側
に１５で固定する。銅ヘツド１２の点はガラス管
１４の他端から約１mm程度突出させるが、装置を
硬い表面、すなわち宝石の表面に押圧する場合に
はこの押圧の割合によつて引込む。試験におい
て、コンスタンタン線１０の自由端１０′を図に
示していないデイジタルミリボルト部に接続する
（同じ温度で銅接点を介して）。約100μＶより大
きくない分解能限界を有する装置を用いた。 上記本発明のコンパレータを用いる場合には、
このコンパレータを先ず特定の高い温度である周
囲に位置する。一例において、沸騰水のビーカー
に位置する試験管を用い、コンパレータが約２分
後にその周囲と平衡に達することを確める。次い
で、試験管から引上げ、銅ヘツド１２を宝石に圧
接してミリボルト計の最大起電力を確める。時間
による起電力の変化割合は熱伝導度のより敏感な
大きさを示すが、最大起電力は測定しやすい。次
表には異なる宝石により得られた測定値を示して
いる。ダイアモンドは常に大きい起電力を示し、
立方ジルコニアは常に最小の起電力を示してい
る。 時間に対する起電力の変化はプラグ―イン増幅
器タイプ7A22を具えたテクトロニツクス タイ
プ7623A蓄積オシロスコープを用いて測定した。
ある宝石およびガラス片の挙動を第２図に示す。
起電力の展開は極めて小さく、コンパレータは沸
騰水から試料に移動させる。更に、試料に接触す
る場合には起電力は急速に上昇し、次いで徐々に
低下する。最大起電力は、宝石のバルクを常温に
連続的に維持し、リモート熱電対接点を100℃に
維持する場合に予期される値に殆んど緊密に一致
させる必要がある。収縮の熱抵抗に対するクラー
クパウエルの方程式1962 J.Sci.Instrum.39，545
―51を用いることによつて約10^-2mmの接触半径に
ついての適度な値が得られることを確めた。

【表】 熱電対針金の熱源は針金に固定する電気抵抗素
子の形にすることができる。上述する例に記載す
る直接加熱に加えまたはその代りに、抵抗加熱器
を用いることができる。 更に、熱電対のブランチの加熱は接点における
よりむしろブランチの中心に設けることができ
る。加熱器回路を設ける場合には、ブスター装置
を組合せることができ、このためにコンパレータ
は殆んどただちにその操作条件を達成することが
できる。 コンパレータのヘツド１２は銅以外の材料から
形成することができ、例えば金、白金または本発
明の特定用途に適合することのできる他の材料か
ら形成することができる。 上述において本発明の一例について説明したけ
れども、本発明は本明細書および特許請求の範囲
の記載を逸脱しない限り種々変更を加えることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のコンパレータを説明するため
の線図、および第２図は第１図に示すコンパレー
タによつて感知した種々の宝石についての時間に
対する起電力の変化を示すグラフである。 １０…コンスタンタン線、１０′…コンスタン
タン線の自由端、１１…銅線、１２…円錐型銅ヘ
ツド、１３…PVCスリーブ、１４…ガラス管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 異なる金属間に熱電対接点を有する熱電対；
   該熱電対の一方の接点において試験すべき材料と
   接触させ、かつ熱電対と関連させた１mm^３以下の
   容量を有する接触部；弾性手段；および前記接触
   部と関連する停止部から構成し、これにより熱電
   対の加熱後、試験すべき材料と接触した後熱電対
   の接点間の熱電起電力を監視して試験中材料に関
   する鑑別データを得るようにし、および前記接触
   部が試験すべき材料に対して押圧でき、かつ前記
   弾性手段の作用に対する前記停止部により規定さ
   れた予定距離に引つ込むように構成したことを特
   徴とする宝石の材料を鑑別する装置。 ２ 前記弾性手段をスプリングとして作用する螺
   旋状導体により設けた特許請求の範囲第１項記載
   の装置。 ３ 螺旋状導体の形態の前記弾性手段を熱電対に
   対する電気接続に設けた特許請求の範囲第２項記
   載の装置。 ４ 前記熱電対接点を外部固定部材に摺動的に受
   け入れる摺動部材に設けた特許請求の範囲第１，
   ２または３項記載の装置。 ５ 前記摺動部材および前記固定部材を管の形態
   とした特許請求の範囲第４項記載の装置。 ６ 前記摺動部材はPVC管からなり、および前
   記固定部材はガラス管からなる特許請求の範囲第
   ５項記載の装置。 ７ 前記２種の異なる金属を銅およびコンスタン
   タンとした特許請求の範囲第１〜６項のうちいず
   れか一つの項記載の装置。 ８ 熱電対と連結し熱源として作用する電気抵抗
   体から構成した特許請求の範囲第１〜７項のうち
   いずれか一つの項記載の装置。 ９ 熱電起電力を検出できる電圧検出装置と組合
   わせた特許請求の範囲第１〜８項のうちいずれか
   一つの項記載の装置。 １０ 熱電対を加熱し；接触部を試験すべき材料
   と掛合させ；前記接触部を材料に押圧させてかか
   る接触部を弾性手段の停止作用により規定された
   予定距離に引つ込ませ；そして熱電対の接点間の
   熱電起電力を監視することを特徴とする宝石の材
   料を鑑別する方法。