JPH071226B2

JPH071226B2 - 細孔分布測定装置

Info

Publication number: JPH071226B2
Application number: JP61234033A
Authority: JP
Inventors: 一裕鷲尾
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1986-09-30
Filing date: 1986-09-30
Publication date: 1995-01-11
Anticipated expiration: 2010-01-11
Also published as: JPS6388426A

Description

【発明の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞本発明は水銀圧入法に基づく細孔分布測定装置に関す
る。

＜従来の技術＞水銀圧入法に基づく細孔分布測定装置においては、一般
に、試料セル内に水銀を充填してその内部に試料を浸漬
し、この試料セルを圧力室内に配置して、圧力室内の圧
力を経時的に変化させる。そして水銀が侵入し得る細孔
直径がその圧力に反比例することから、適宜その圧力と
その圧力下における水銀侵入量とを計測することによ
り、試料に存在する細孔の直径または半径の分布が求め
られる。

この種の装置では、通常、試料セルの細管部にシース電
極等を配設してその部分における静電容量値を計測し、
水銀と圧力媒体であるオイルとの界面の変化に応じてそ
の静電容量計測結果が変化することを利用して、その計
測結果から試料への水銀の侵入を算出する方法が採用さ
れている。そして、従来、この侵入量と圧力室内の圧力
検出値がモニタできるようになっている。

以上のような水銀侵入量の検出・算出方法によると、用
いる試料セルの細管部の寸法によって、検出し得る最大
水銀侵入量が決定する。従って、一般に、第５図
（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、細管部Ｓの内径
寸法ｄの異なる（d₁＞d₂＞d₃）複数種の試料セルが用意
され、このうち適宜のものを選択して使用するととも
に、試料の量も、測定最大圧力下で侵入する水銀量が、
選定した試料セルの検出可能な最大水銀侵入量（πd²L/
4,Lは細管部Ｓの長さ）を下回るようにサンプリングす
る必要がある。

従って、未知の試料を測定する場合には、通常、何回か
測定を実行してからでないと、最適測定条件、すなわち
最適な試料セルの選定と最適な試料量の決定とを行うこ
とができない。

＜発明が解決しようとする問題点＞従来の装置によると、前述したように圧力室内の圧力値
と水銀侵入量がモニタできるだけであるから、オペレー
タはこの２種の数値もしくはアナログ量を監視すること
によってのみ、最適測定条件の検討を行う必要があっ
て、熟練者でないと条件設定が容易ではないという問題
がある。

また、所定の試料セルを選定して所定量の試料Ｗをサン
プリングして測定を行った場合、圧力を順次上昇させる
と第６図（ａ），（ｂ），（ｃ）……のように次第にオ
イルＯと水銀Ｍの境界面が移動してゆくが、同図（ｄ）
に示すように、万一水銀侵入量が測定可能な最大水銀侵
入量を越えたとしても、上述した２種の測定値のモニタ
だけではこの状態が発生したか否かを測定中途で迅速に
判定することができないという問題があった。

更に、未知試料の測定に際して、第６図（ｄ）に示すよ
うな不具合が生じなかったとしても、はたして現在の測
定条件が第７図（ａ）に示すような高精度測定が可能な
好適な条件であるのか、あるいは同図（ｂ）に示すよう
な適宜でない条件であるかの判別が困難であるという問
題があった。

＜問題点を解決するための手段＞本発明は上記の諸問題点を一挙に解決すべくなされたも
ので、その特徴とするところは、選択使用する試料セル
についての単位静電容量変化当たりの細管部での水銀面
移動量に係る情報を入力する入力手段と、その入力手段
による入力内容を記憶する記憶手段と、その記憶内容
と、細管部における静電容量の刻々の計測結果に基づい
て、セル細管部における水銀面の移動状況を算出する演
算手段と、その演算結果を刻々と表示する表示手段を備
えていることによって特徴づけられる。

＜作用＞選択使用する試料セルに固有の定数を入力しておくこと
により、静電容量計測結果から、水銀の試料への侵入量
のみならず、細管部における水銀面（オイルとの界面）
の移動状況が刻々と算出され、表示器に表示される。従
って、オペレータは、その表示によって現在の測定条件
の適否や第６図（ｄ）のような状態の発生等を直ちに知
ることができる。

＜実施例＞本発明の実施例を、以下、図面に基づいて説明する。

第１図は本発明実施例の構成を示すブロック図である。

供試試料Ｗは試料セル１内の水銀Ｍ中に浸漬され、この
試料セル１が圧力室３内に置かれている。圧力室３は電
磁弁４を介して油圧ピストン５および排気ポンプ６に接
続されており、圧力室３内の圧力は指令に基づいて排気
ポンプ６による減圧状態から油圧ピストンポンプ５から
の圧力媒体による加圧状態にまで変化し得るよう構成さ
れている。

油圧ピストン５はモータ20によって駆動されるが、モー
タ20のスピードは後述するコンピュータの入出力ポート
11からの信号に基づいてスピードコントローラ19により
連続的または段階的に変化させることができる。

試料セル１のステム部Ｓにはシース電極７が設けられ、
内部の水銀Ｍとの間でガラス壁を介してコンデンサを形
成し、この静電容量を静電容量検出器８によって検出す
る。この静電容量検出結果は、試料セル１のステム部Ｓ
における水銀Ｍの液面位に比例したものとなり、また、
この水銀Ｍの液面の変位量は、試料Ｗの細孔内への水銀
侵入量に対応しており、従って、静電容量の検出結果と
試料セル１のステム部Ｓの断面積とから、水銀侵入量を
算出することができる。静電容量検出器８の出力は増幅
器９を介してＡ−Ｄ変換器10に入力されている。一方、
圧力室３内の圧力は圧力計15によって検出され、その検
出信号は同様にＡ−Ｄ変換器10に入力されている。ま
た、圧力室３内の試料セル１近傍あるいは試料セル１内
には、測温素子16が設けられており、その出力は増幅器
17を介してＡ−Ｄ変換器10に入力されている。

CPU12,ROM13,RAM14等から構成されるコンピュータの入
出力ポート11には、上述のＡ−Ｄ変換器10によってデジ
タル化された静電容量検出信号，圧力検出信号および温
度検出信号が供給されるよう構成されている。

コンピュータには、後述する測定制御プログラムに基づ
いて表示駆動されるCRT22と、同じくこのプログラムに
おいて必要とする定数等を入力するためのキーボード2
3、およびフロッピディスクドライブ18が連続されてお
り、ここから読み込まれた以下に述べる測定制御プログ
ラムがRAM14にロードされる。

第２図はその測定制御プログラムを示すフローチャート
で、この図を参照しつつ本発明実施例の動作ならびに作
用を述べる。

測定に先立って、使用する試料セルを設定し、その内部
に試料の所定量をサンプリングする。このとき、選定し
たセルのセル定数、すなわち単位静電容量変化量当りの
水銀侵入量〔μl/pF〕と、このセルで検出可能な最大水
銀侵入量〔μｌ〕とをキーボード23から入力する。これ
らはそれぞれ値ＡおよびＢとしてRAM14内に格納され
る。

次に、試料セル１をセットするとともに、最大設定圧等
の測定条件を入力した後、測定開始指令を与える。これ
により、当初の圧力および静電容量データがそれぞれP_o
およびI_oとしてRAM14内に格納され、以後、入力された
測定条件に基づいて昇・降圧制御およびデータ採取が実
行され、各圧力P_n下での静電容量I_nが対で順次採取され
る。

静電容量検出値は前述したように水銀侵入量を代表する
データとなり、また圧力検出値は、当該圧力下において
水銀が侵入し得る細孔直径を代表するデータとなり、従
って、この二種一対のデータから、試料Ｗに存在する細
孔の直径分布を求めることができる。なお、第２図には
記載を省略したが、温度検出値も圧力および静電容量の
データ採取ごとに採取され、水銀体積の温度による変化
分、および水銀の表面張力の温度による変化に伴う侵入
孔直径の変化分の補正に供される。

以上のように、圧力（細孔直径）−静電容量（水銀侵入
量）の刻々の実測値がRAM14内に対で格納されることに
なる。

さて、圧力および静電容量のデータP_nおよびI_nを採取す
るごとに、先にRAM14内に格納されている、単位静電容
量当りの水銀侵入量Ａで最大水銀侵入量Ｂを除して得ら
れる、最大水銀侵入量の静電容量換算値Ｃ〔pF〕で、測
定開始当初からの静電容量変化量I_o−I_nを除すことによ
って求められる、最大水銀侵入量に対する現時点での実
際の水銀侵入量の割合Ｄ（％）が算出される。そして、
CRT22上に、第３図にその表示例を示すように、圧力値P
_nと静電容量値I_n等とともに、上述の割合Ｄ（％）をバ
ーグラフ状に表示する。

やがて圧力採取データP_nがあらかじめ設定されている最
大設定圧に達すると、測定動作を終了するが、同時に最
終の割合Ｄ（％）を記憶する。ここで、P_nが最大設定圧
に到達する前に、Ｄ（％）が100％を超えると、例えば
ブザーを鳴奏する等の何らかの方法によって警報を発す
る。

以上の本発明実施例によると、試料セル１内のステム部
Ｓにおける水銀面の移動状況をCRT22上で刻々と表示す
るとともに、万一第６図（ｄ）に示すような状態が発生
すれば測定の失敗をただちに報知し、更にこのような状
態が発生せずに測定を完了したときには検出可能な最大
水銀侵入量に対する最終的な水銀侵入量の割合Ｄ（％）
が記憶され、当該測定条件が第７図（ａ）に示すような
好適な条件であったか、あるいは同図（ｂ）に示すよう
な不適当な条件であったかを認識できる。

なお、以上の実施例では、試料セル１のステム部Ｓにお
ける水銀面の移動状況を、最大水銀侵入量に対する実際
の侵入量の割合Ｄ（％）を算出してバーグラフ状に表示
したが、Ｄ（％）の数値そのものを表示してもよく、更
には、侵入量に係る絶対量対な情報、例えば侵入距離そ
のもの等、を表示してもよい。

また、以上の実施例では、水銀面の移動状況を検出し表
示するルーチンを測定制御プログラム内に組み込んだ場
合を示したが、ソフトウェアによらず、例えば第４図に
他の実施例の要部構成図を示すように、LED等の表示素
子を複数個連続的に配列した表示器24を設け、入力部25
により設定されたセル定数等から決定される基準値と、
静電容量データI_nとをコンパレータ26で比較することに
より、表示器24上の点灯すべき表示素子を決定すること
によっても、同様な作用効果が得られる。

＜発明の効果＞以上説明したように、本発明によれば、使用する試料セ
ルに係る諸定数を入力しておくことにより、測定中の水
銀面の試料セル内での移動状況が刻々と表示されるの
で、熟練を要することなく、測定の失敗があればこれを
直ちに判定することができ、また、測定が最適なセルサ
イズと試料量であったか否かをも容易に判別でき、測定
値の信頼性を向上させることができる。特に、未知試料
の測定に際しては、熟練者でなくとも最適条件をいちは
やく設定することができ、その効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の構成を示すブロック図、第２図
はその測定制御プログラムを示すフローチャート、第３図はそのCRT22の面面上における表示例の説明図、第４図は本発明の他の実施例の要部構成図、第５図は当該分野で使用される試料セルの説明図、第６図および第７図は試料セルと水銀侵入量の関係の説
明図である。１……試料セル、３……圧力室５……油圧ピストン、７……シース電極８……靜電容量検出器、15……圧力計 22……CRT、23……キーボードＳ……ステム部、Ｍ……水銀

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】細管部の径が異なる複数種の試料セルのう
ちから、任意のセルを選択使用してその内部に水銀を充
填し、かつ、その水銀内に多孔性の試料を浸漬し、この
試料セルを圧力室内に配置して、その圧力室内の圧力を
漸次変化させて試料の細孔内に水銀を侵入させるととも
に、その刻々の水銀侵入量を、上記細管部の静電容量を
計測する静電容量計測手段の出力に基づいて求め、上記
圧力室内の各圧力下における水銀の侵入量から試料に存
在する細孔の大きさの分布を求める装置において、選択
使用する試料セルについての単位静電容量変化当たりの
細管部での水銀面移動量に係る情報を入力する入力手段
と、その入力手段による入力内容を記憶する記憶手段
と、その記憶内容と上記静電容量計測手段の刻々の出力
に基づいて、上記細管部における水銀面の移動状況を算
出する演算手段と、その演算結果を刻々と表示する表示
手段を備えていることを特徴とする細孔分布測定装置。
【請求項２】上記入力手段により入力される内容が、選
択使用する試料セルについての単位静電容量変化当たり
の水銀侵入量と、当該セルにより検出可能な最大侵入量
であり、上記演算手段は、その記憶手段の内容と上記静
電容量計測手段の出力に基づいて、使用しているセルの
細管部の長さに対する水銀面の移動量の割合を算出する
よう構成されていることを特徴とする、特許請求の範囲
第１項記載の細孔分布測定装置。
【請求項３】上記表示手段は、上記移動状況をバーグラ
フで表示するよう構成されていることを特徴とする、特
許請求の範囲第１項または第２項記載の細孔分布測定装
置。