JPH03109932A - Method and device for producing diamond - Google Patents
Method and device for producing diamondInfo
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- JPH03109932A JPH03109932A JP1249888A JP24988889A JPH03109932A JP H03109932 A JPH03109932 A JP H03109932A JP 1249888 A JP1249888 A JP 1249888A JP 24988889 A JP24988889 A JP 24988889A JP H03109932 A JPH03109932 A JP H03109932A
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J3/00—Processes of utilising sub-atmospheric or super-atmospheric pressure to effect chemical or physical change of matter; Apparatus therefor
- B01J3/06—Processes using ultra-high pressure, e.g. for the formation of diamonds; Apparatus therefor, e.g. moulds or dies
- B01J3/08—Application of shock waves for chemical reactions or for modifying the crystal structure of substances
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（イ）産業上の利用分野
本発明は、ダイヤモンドの製造方法及び装置に関するも
のである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (a) Field of Industrial Application The present invention relates to a diamond manufacturing method and apparatus.
（ロ）従来の技術
り′イヤモンドを合成する一方法として、爆薬を用いて
瞬間的に高圧を発生させる方法がある。すなわち、円筒
状の金属製容器の内径部に鋼の丸棒及びダイヤモンドの
原料となる黒鉛を入れ、金属製容器の両端を密閉し、こ
の金属製容器を円筒状の外筒の内部に配置し、外筒と金
属製容器との間に爆薬を封入する。この状態で外筒内の
爆薬に点火すると、爆発の圧力によって金属製容器が中
心方向に向かって圧縮され、黒鉛は金属製容器と鋼丸棒
との間でを２０〜１００万気圧程度に加圧される。金属
製容器は、爆発の直後に水中に落ｆさせ、冷却する。こ
れにより小径のダイヤモンドが合成される。黒鉛の工Ｏ
〜４０％がダイヤモンドとなる。(b) Prior Art One method for synthesizing diamonds is to instantaneously generate high pressure using explosives. That is, a round steel rod and graphite, which is a raw material for diamonds, are placed in the inner diameter of a cylindrical metal container, both ends of the metal container are sealed, and this metal container is placed inside a cylindrical outer tube. , the explosive is sealed between the outer cylinder and the metal container. When the explosive inside the outer cylinder is ignited in this state, the metal container is compressed toward the center by the pressure of the explosion, and the graphite is heated to about 200 to 1 million atmospheres between the metal container and the steel round bar. be pressured. Immediately after the explosion, the metal container is dropped into water and allowed to cool. This synthesizes small-diameter diamonds. Graphite work O
~40% becomes diamond.
（ハ）発明が解決しようとする課題
しかしながら、上記のような従来のダイヤモンドの製造
方法には、合成されるダイヤモンドの径が最大でも５ｍ
ｍ程度で粒状又は粉末状であるという問題点がある。す
なわち、爆薬によって発生する圧力は１００万気圧程度
しか上昇せず、この程度の圧力では粒状又は粉末状のダ
イヤモンドしか得ることができず、また金属容器内に充
てんされた原料を全部ダイヤモンドとすることができな
い。本発明は、このような問題点を解決することを目的
としている。(c) Problems to be solved by the invention However, in the conventional diamond manufacturing method as described above, the diameter of the diamond to be synthesized is at most 5 m.
There is a problem that it is granular or powdery at about m. In other words, the pressure generated by the explosive increases only about 1 million atmospheres, and with this level of pressure only granular or powdered diamonds can be obtained, and all the raw materials filled in the metal container must be made into diamonds. I can't. The present invention aims to solve these problems.
（ニ）課題を解決するための手段
本発明は、金属製容器及びソレノイドに大電流を流すこ
とで発生する電磁相互作用によって金属製容器を圧縮す
ることにより、上記課題を解決する。すなわち、本発明
によるダイヤモンドの製造方法は、ダイヤモンドの原料
が封入された円筒状の金属製容器及びこれの外周に配置
したソレノイドに大電流を短時間供給し、これによフて
発生ずる電磁相互作用によって金属製容器を圧縮し、原
料に１０００万気圧以上の圧力を作用させてダイヤモン
ドを製造する。(d) Means for Solving the Problems The present invention solves the above problems by compressing the metal container through electromagnetic interaction generated by passing a large current through the metal container and the solenoid. That is, the diamond manufacturing method according to the present invention involves supplying a large current for a short period of time to a cylindrical metal container in which diamond raw materials are sealed and a solenoid placed around the outer circumference of the container, thereby causing an electromagnetic interaction. The metal container is compressed by the action, and a pressure of 10 million atmospheres or more is applied to the raw material to produce diamonds.
また、上記方法を実施する本発明によるダイヤモンドの
製造装置は、内部にダイヤモンドの原料を充てん可能な
円筒状の金属製容器（１２）と、金属製容器と同心にこ
れを包囲するように設けられたソレノイド（１０）と、
金属製容器及びソレノイドに大電流を供給可能な電源装
置（３０）と、を存している。なお、かっこ内の符号は
後述の実施例の対応する部材を示す。Further, the diamond manufacturing apparatus according to the present invention for carrying out the above method includes a cylindrical metal container (12) into which a diamond raw material can be filled, and a cylindrical metal container (12) that is provided concentrically with and surrounding the metal container. a solenoid (10),
A power supply device (30) capable of supplying a large current to a metal container and a solenoid is included. Note that the symbols in parentheses indicate corresponding members in the embodiments described later.
（ホ）作用
円筒状の金属製容器及びこれの外周に設けられたソレノ
イドに大電流を流すと、金属製容器の外壁につる巻状の
磁力線が発生し、これにより金属製容器には磁力線と直
交する方向に電流が流れ、この電流と磁場との電磁相互
作用により金属製容器は中心向きの大きい力を受は急激
に圧縮される。これにより、金属製容器内の原料に数１
０マイクロ秒以上の時間１０００万気圧を超える圧力が
作用する。この結果、金属製容器内の原料が棒状又は筒
状のダイヤモンドとなる。なお、筒状のダイヤモンドと
する場合には金属製容器の中心部に鋼の丸棒を配置して
おく。(e) Operation When a large current is passed through a cylindrical metal container and a solenoid installed on its outer periphery, helical magnetic lines of force are generated on the outer wall of the metal container. A current flows in orthogonal directions, and due to the electromagnetic interaction between this current and the magnetic field, the metal container receives a large force directed toward the center and is rapidly compressed. This allows the raw material in the metal container to
A pressure exceeding 10 million atmospheres is applied for a time of 0 microseconds or more. As a result, the raw material in the metal container becomes a rod-shaped or cylindrical diamond. Note that in the case of a cylindrical diamond, a round steel rod is placed in the center of the metal container.
（へ）実施例
第１図に円筒状ダイヤモンドを合成する場合の本発明の
実施例を示す。鋼製のソレノイド１０の内径部に同心に
円筒状の金属製（鋼製）容器１２が配置されている。金
属製容器１２は、第１図中上部側が閉じらねると共に同
軸に上方に伸びる頭部１４を有している。内部にダイヤ
モンドの原料となる黒鉛１６を充てんした状態で金属製
容器１２の下端側の開口がふた１８によって封鎖されて
いる。ふた１８は金属製容器１２の下端部に溶接によっ
て一体化されている。鋼製のふた１８にはこれと一体に
金属製容器１２の内径部に同心に配置される鋼製の丸軸
２０が設りられている。金属製容器１２の下端部のフラ
ンジ状部２２の外径がソレノイド１０の下端部と溶接に
よって一体化されている。ソレノイド１０と金属製容器
１２との間の−に部側部分に電気的絶縁体２４が設けら
れている。この電気的絶縁体２４を、ソレノイド１０の
上端部に設けられためねじにねじ込まれる固定ねじ２６
によって押圧することにより、金属製容器１２の−１一
部側が固定される。ソレノイド１０は、数回巻きのコイ
ル部分１０ａ及びコイル部分１０ｂの２条から成るもの
である。前述のように、ソレノイド１０の下端はふた１
８と接続されている。また、ソレノイド１０の上端には
固定ねし２６がねじ込まれている。なお、ソレノイド１
０は、実際には円筒体に２条のつるまき状のスリットを
設けることにより構成される（なお、スリットは３条以
トとすることもできる）。ソレノイド１０をこのような
構造とすることにより、ソレノイドの条数及びピッチを
所望どおり選択してインピーダンスを大幅に調整するこ
とができ、後述の電源装置３０とのインピーダンス整合
がとりやすくなっている。金属製容器１２の頭部１４及
び固定ねじ２６に電源装置３０が接続されている。電源
装置３０はコンデンサー３２及びスイッチ３４を有して
おり、また電源装置３０は固有の抵抗Ｒ及びインダクタ
ンスＬを有している。(f) Example FIG. 1 shows an example of the present invention in which a cylindrical diamond is synthesized. A cylindrical metal (steel) container 12 is arranged concentrically on the inner diameter of the steel solenoid 10. The metal container 12 has a head 14 whose upper side in FIG. 1 is closed and coaxially extends upward. The opening at the lower end of the metal container 12 is closed with a lid 18 while the interior is filled with graphite 16, which is a raw material for diamond. The lid 18 is integrated with the lower end of the metal container 12 by welding. The steel lid 18 is integrally provided with a steel round shaft 20 that is arranged concentrically with the inner diameter of the metal container 12. The outer diameter of the flange-shaped portion 22 at the lower end of the metal container 12 is integrated with the lower end of the solenoid 10 by welding. An electrical insulator 24 is provided on the side between the solenoid 10 and the metal container 12. This electrical insulator 24 is connected to a fixing screw 26 screwed into a female screw provided at the upper end of the solenoid 10.
By pressing the metal container 12, the -1 part side of the metal container 12 is fixed. The solenoid 10 consists of two coil portions, a coil portion 10a and a coil portion 10b, each having several turns. As mentioned above, the lower end of the solenoid 10 is connected to the lid 1.
8 is connected. Further, a fixing screw 26 is screwed into the upper end of the solenoid 10. In addition, solenoid 1
0 is actually constructed by providing two spiral-shaped slits in a cylindrical body (note that the number of slits can also be three or more). By configuring the solenoid 10 in this manner, the number and pitch of the solenoid can be selected as desired to greatly adjust the impedance, and impedance matching with the power supply device 30 described later can be easily achieved. A power supply device 30 is connected to the head 14 of the metal container 12 and the fixing screw 26. The power supply device 30 has a capacitor 32 and a switch 34, and the power supply device 30 has its own resistance R and inductance L.
次にこの実施例の動作について説明する。内部に黒鉛１
６を封入した金属製容器１２を、第１図に示すように、
フランジ状部２２の外周部を溶接することによってソレ
ノイド１０に固着し、また電気的絶縁体２４を金属製容
器１２のＦ部にはめ合わせ固定ねじ２６をねじ込むこと
により、金属製容器１２をソレノイド１０に対して確実
に固定する。次いて、電源装置３０と、頭部１４及び固
定ねじ２６とを接続する。あらかじめコンデンサー３２
に電気エネルギーを貯えておき、スイッチ３４をオンに
すると、コンテンサー３２に貯わえられていた電気エネ
ルギーが頭部１４、金属製容器１２、フランジ部２２、
ソレノイド１０及び固定ねじ２６を通って流れ、ソレノ
イド１０によって発生するつる巻状の磁力線によって、
金属製容器１２には磁力線に直交する向きの電流が誘起
される。この電流と磁場との電磁相互作用によって金属
製容器１２に非常に大きい圧縮力が作用する。これによ
り金属製容器１２は急激に収縮する。金属製容器１２が
収縮して内面同士が中心軸上で接触する（金属製容器１
２内径部の容積が０となる）ときの理論的速度は、次の
式で示される。Next, the operation of this embodiment will be explained. Graphite 1 inside
As shown in FIG.
The outer periphery of the flange-shaped portion 22 is fixed to the solenoid 10 by welding, and the electric insulator 24 is fitted to the F portion of the metal container 12 and the fixing screw 26 is screwed in, thereby attaching the metal container 12 to the solenoid 10. Securely secure against. Next, the power supply device 30, the head 14, and the fixing screw 26 are connected. Condenser 32 in advance
When electrical energy is stored in the condenser 32 and the switch 34 is turned on, the electrical energy stored in the condenser 32 is transferred to the head 14, the metal container 12, the flange portion 22,
Due to the helical magnetic field lines flowing through the solenoid 10 and the fixing screw 26 and generated by the solenoid 10,
A current is induced in the metal container 12 in a direction perpendicular to the lines of magnetic force. A very large compressive force acts on the metal container 12 due to the electromagnetic interaction between this current and the magnetic field. As a result, the metal container 12 rapidly contracts. The metal container 12 contracts and the inner surfaces contact each other on the central axis (the metal container 1
2) The theoretical speed when the volume of the inner diameter portion is 0 is expressed by the following formula.
ｕ２−（μｏ ／１６π） ・ （ｒ２／ｍ）・立ｎ
（ｒ／２ｄ）
Ｕ ・ ・ ・収縮速度
μ。 ・ ・ ・真空の透磁率
■ ・ ・ ・全電流
ｍ ・ ・ ・単位長さ当たりの金属製容器１２の質量
ｄ ・ ・ ・金属製容器１２の初期肉厚ｒ ・ ・
・金属製容器１２の初期内径ここで例えば、Ｉ＝３Ｘ１
０’Ａ。u2-(μo/16π) ・(r2/m)・Tachin
(r/2d) U ・ ・ Contraction speed μ.・ ・ ・Magnetic permeability of vacuum ■ ・ ・ ・ Total current m ・ ・ ・ Mass of metal container 12 per unit length d ・ ・ ・ Initial wall thickness of metal container 12 r ・ ・
・Initial inner diameter of metal container 12 Here, for example, I=3X1
0'A.
ｍ＝１ｇ／ｍ、ｒ＝２ｃｍ、ｄ＝１ｍｍに１−ると、完
全収縮時の速度Ｕは１１００ｋ／秒となる。この値は爆
薬を用いた場合の速度１ ｋｍ／秒と比較して非常に大
きい値となっており、こねにより金属製容器１２の内部
を１０００気圧以−トの圧力とすることができる。こう
することによって、金属製容器１２内部の黒鉛１６がほ
ぼ全部ダイヤモンドとなり、円筒状に成形されたダイヤ
モンドが得られる。なお、金属製容器１２の急激な圧縮
後はこれを水中に落下させて直ちに冷却を行なうのは、
爆薬を用いた方法の場合と同様である。また、円柱状の
ダイヤモンドを合成する場合には丸軸２０は不要である
。If m = 1 g/m, r = 2 cm, and d = 1 mm, the speed U at complete contraction will be 1100 k/sec. This value is much larger than the speed of 1 km/sec when explosives are used, and the pressure inside the metal container 12 can be increased to over 1000 atmospheres by kneading. By doing this, almost all of the graphite 16 inside the metal container 12 becomes diamond, and a cylindrical diamond is obtained. Note that after the metal container 12 has been rapidly compressed, it is best to drop it into water and immediately cool it down.
The same applies to methods using explosives. Further, when synthesizing a cylindrical diamond, the round shaft 20 is not necessary.
（ト）発明の詳細
な説明してきたように、本発明によると、瞬間大電流に
よって得られる電磁相互作用に基づいて金属製容器を急
激に圧縮することにより超高圧力を実現し、ダイヤモン
ドを合成するようにしたので、爆薬を用いた場合には実
現することができない１０００万気圧を超える超高圧力
が実現され、黒鉛などの原料から筒型、棒型又は大粒の
粒状のダイヤモンドを合成することができる。(G) As explained in detail, according to the present invention, ultra-high pressure is achieved by rapidly compressing a metal container based on electromagnetic interaction obtained by an instantaneous large current, and diamond is synthesized. As a result, ultra-high pressure exceeding 10 million atmospheres, which cannot be achieved using explosives, was achieved, making it possible to synthesize cylindrical, rod-shaped, or large granular diamonds from raw materials such as graphite. I can do it.
第１図は本発明の実施例を示す図である。
１０・・・ソレノイド、１２・・・金属製容器、１６・
・・黒鉛、３０・・・電源装置。FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention. 10... Solenoid, 12... Metal container, 16.
...Graphite, 30...Power supply device.
Claims (1)
器及びこれの外周に配置したソレノイドに大電流を短時
間供給し、これによって発生する電磁相互作用によって
金属製容器を圧縮し、原料に１０００万気圧以上の圧力
を作用させてダイヤモンドを製造するダイヤモンドの製
造方法。 ２、内部にダイヤモンドの原料を充てん可能な円筒状の
金属製容器と、金属製容器と同心にこれを包囲するよう
に設けられたソレノイドと、金属製容器及びソレノイド
に大電流を供給可能な電源装置と、を有するダイヤモン
ドの製造装置。[Claims] 1. A large current is supplied for a short time to a cylindrical metal container in which a diamond raw material is sealed and a solenoid placed around the outer circumference of the container, and the metal container is moved by the electromagnetic interaction generated by this. A diamond manufacturing method that involves compressing raw materials and applying a pressure of 10 million atmospheres or more to produce diamonds. 2. A cylindrical metal container that can be filled with diamond raw materials, a solenoid that is installed concentrically with the metal container to surround it, and a power source that can supply a large current to the metal container and the solenoid. A diamond manufacturing device comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1249888A JPH03109932A (en) | 1989-09-26 | 1989-09-26 | Method and device for producing diamond |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1249888A JPH03109932A (en) | 1989-09-26 | 1989-09-26 | Method and device for producing diamond |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03109932A true JPH03109932A (en) | 1991-05-09 |
Family
ID=17199703
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1249888A Pending JPH03109932A (en) | 1989-09-26 | 1989-09-26 | Method and device for producing diamond |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03109932A (en) |
-
1989
- 1989-09-26 JP JP1249888A patent/JPH03109932A/en active Pending
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