JPS6411131B2 - - Google Patents
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- JPS6411131B2 JPS6411131B2 JP12677683A JP12677683A JPS6411131B2 JP S6411131 B2 JPS6411131 B2 JP S6411131B2 JP 12677683 A JP12677683 A JP 12677683A JP 12677683 A JP12677683 A JP 12677683A JP S6411131 B2 JPS6411131 B2 JP S6411131B2
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- Japan
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- diamond
- absorption coefficient
- infrared light
- infrared
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- Expired
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- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims description 39
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 19
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 claims description 11
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- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 4
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/3563—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing solids; Preparation of samples therefor
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- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
［技術分野］
本発明は工具用ダイヤモンドの非破壊強度試験
方法に係わる。
方法に係わる。
［単結晶ダイヤモンド工具における問題点］
超精密切削加工に用いられる単結晶ダイヤモン
ド工具の切削性能および寿命には、工具によつて
大きなばらつきがあり、安定した切削加工の実現
は容易ではない。超精密切削工具として要求され
る条件には鋭利な切刃とその安定性が挙げられる
が、これらはいずれもダイヤモンドの微小破壊強
度に依存しており、個々の原石による強度の違い
が工具性能のばらつきを支配していると考えられ
る。
ド工具の切削性能および寿命には、工具によつて
大きなばらつきがあり、安定した切削加工の実現
は容易ではない。超精密切削工具として要求され
る条件には鋭利な切刃とその安定性が挙げられる
が、これらはいずれもダイヤモンドの微小破壊強
度に依存しており、個々の原石による強度の違い
が工具性能のばらつきを支配していると考えられ
る。
微小破壊強度はダイヤモンド中に含まれている
何らかの欠陥によつて決定されるので、これらの
欠陥にもとずく物理的性質を利用すれば、強度を
予測できる可能性がある。
何らかの欠陥によつて決定されるので、これらの
欠陥にもとずく物理的性質を利用すれば、強度を
予測できる可能性がある。
［在来の試験技術］
従来、ダイヤモンド工具用ダイヤモンドは天然
原石の段階で、色、形、スポツト、内在クラツク
等もつぱら外観的な諸特質から良否を判断するだ
けであつて、天然原石の個体差等を十分につかめ
ず、これを工具とした場合、前述のように、個々
の間に大きなばらつきを生じさせているのであ
る。
原石の段階で、色、形、スポツト、内在クラツク
等もつぱら外観的な諸特質から良否を判断するだ
けであつて、天然原石の個体差等を十分につかめ
ず、これを工具とした場合、前述のように、個々
の間に大きなばらつきを生じさせているのであ
る。
ダイヤモンドの破壊強度を測定する方法とし
て、ダイヤモンドの微小球圧子を用いたHertz強
度試験法が知られている。この試験法で、先端半
径5μｍのダイヤモンド圧子を試料平面に押しつ
けてゆき、破壊が生じた時の接触面平均圧力P0
を求める方法で、個々の試料について測定すれ
ば、この方法は試料の表面状態の影響がすくなく
測定結果には個々の試料の個体差が表われるの
で、これによれば、ダイヤモンドの破壊強度を知
ることができるが、この試料を実施するために
は、特別な形状の試料の準備が必要となり、多量
の個々のダイヤモンドを対象として適用する測定
法としてはなじまないものがある。
て、ダイヤモンドの微小球圧子を用いたHertz強
度試験法が知られている。この試験法で、先端半
径5μｍのダイヤモンド圧子を試料平面に押しつ
けてゆき、破壊が生じた時の接触面平均圧力P0
を求める方法で、個々の試料について測定すれ
ば、この方法は試料の表面状態の影響がすくなく
測定結果には個々の試料の個体差が表われるの
で、これによれば、ダイヤモンドの破壊強度を知
ることができるが、この試料を実施するために
は、特別な形状の試料の準備が必要となり、多量
の個々のダイヤモンドを対象として適用する測定
法としてはなじまないものがある。
［発明の開示］
ダイヤモンドの微小破壊強度は原石に内在する
微小欠陥に左右されるものと考えられ、従つて欠
陥に起因する何らかの物理的性質を相関があるこ
とが予想され、不純物による結晶構造の変化を知
ることのできる赤外光吸収スペクトルをダイヤモ
ンドについて測定し、吸収係数と前記5μｍ半径
のダイヤモンド圧子による破壊強度との関係をみ
た。この結果、波長7.3μｍの赤外光吸収係数と破
壊強度値に相関があることを明らかにした。
微小欠陥に左右されるものと考えられ、従つて欠
陥に起因する何らかの物理的性質を相関があるこ
とが予想され、不純物による結晶構造の変化を知
ることのできる赤外光吸収スペクトルをダイヤモ
ンドについて測定し、吸収係数と前記5μｍ半径
のダイヤモンド圧子による破壊強度との関係をみ
た。この結果、波長7.3μｍの赤外光吸収係数と破
壊強度値に相関があることを明らかにした。
第１図はこの結果を示すものであり、縦軸に破
壊強度をとり、横軸に波長7.3μｍの赤外光の吸収
係数をとつている。またQN，RN，PN，DN，CN等
とあるのはサンプル記号を示したものであり、
P0は接触面平均圧力、σaは接触円周上で試料表
面に働く最大引張応力である。
壊強度をとり、横軸に波長7.3μｍの赤外光の吸収
係数をとつている。またQN，RN，PN，DN，CN等
とあるのはサンプル記号を示したものであり、
P0は接触面平均圧力、σaは接触円周上で試料表
面に働く最大引張応力である。
このグラフより明らかなように、赤外光吸収係
数が小さい程、破壊強度は高く、吸収係数が大き
い程破壊強度は低く、吸収係数と破壊強度との間
には反比例的な関係があることが確認されてい
る。
数が小さい程、破壊強度は高く、吸収係数が大き
い程破壊強度は低く、吸収係数と破壊強度との間
には反比例的な関係があることが確認されてい
る。
またダイヤモンド単位体積中に含まれるプレー
トレツトと呼ばれる微小欠陥の面積が大きい程、
7.3μｍの赤外吸収係数が大きくなることも知られ
ている。
トレツトと呼ばれる微小欠陥の面積が大きい程、
7.3μｍの赤外吸収係数が大きくなることも知られ
ている。
したがつて、ダイヤモンドにおける波長7.3μｍ
の赤外光の吸収係数をを測定によつて求めれば、
第１図グラフよりダイヤモンドの破壊強度を求め
ることができるが、赤外光吸収は通常の測定装置
を用いる限り、平行窓を備え、赤外光が透過する
厚さにまで試料を研摩仕上する必要がある。しか
しこれは試料の研摩といつた準備が必要な点で多
量のダイヤモンドを対象として適用する測定法と
してはなじまないものである。
の赤外光の吸収係数をを測定によつて求めれば、
第１図グラフよりダイヤモンドの破壊強度を求め
ることができるが、赤外光吸収は通常の測定装置
を用いる限り、平行窓を備え、赤外光が透過する
厚さにまで試料を研摩仕上する必要がある。しか
しこれは試料の研摩といつた準備が必要な点で多
量のダイヤモンドを対象として適用する測定法と
してはなじまないものである。
しかし、ダイヤモンド原石に赤外領域での光を
投射した場合、光は結晶中の原子の格子振動と相
互作用があるので、結晶内の微小欠陥の存在は
7.3μｍの反射率にも当然影響し、赤外光反射スペ
クトルより微小欠陥の存在、したがつて微小破壊
強度を推定することも可能となるが、本発明は吸
収された赤外光のエネルギは格子振動に変換され
るので、吸収係数の違いが試料の温度の上昇より
測定できることに着目し、この温度上昇より当該
試料の7.3μｍの赤外光の吸収係数を求め、この吸
収係数より第１図グラフに示すようなすでに求め
られているグラフによりダイヤモンド破壊強度を
求めようとするものである。
投射した場合、光は結晶中の原子の格子振動と相
互作用があるので、結晶内の微小欠陥の存在は
7.3μｍの反射率にも当然影響し、赤外光反射スペ
クトルより微小欠陥の存在、したがつて微小破壊
強度を推定することも可能となるが、本発明は吸
収された赤外光のエネルギは格子振動に変換され
るので、吸収係数の違いが試料の温度の上昇より
測定できることに着目し、この温度上昇より当該
試料の7.3μｍの赤外光の吸収係数を求め、この吸
収係数より第１図グラフに示すようなすでに求め
られているグラフによりダイヤモンド破壊強度を
求めようとするものである。
［実施例］
第２図イに示すように、半無限平面試料に強度
が軸対称のガウス分布を有するビーム径r0の赤外
光が照射されたとき、試料内には吸収係数に応じ
て第２図ロに示すように、深さ方向に減衰する熱
源が生じると考え、熱源としてr0＝0.1mm、１ｍ
Ｊの瞬時熱源、試料として7.3μｍの赤外光吸収係
数が５および20cm-1であるダイヤモンドを想定す
ると、照射後10ｍＳの試料表面における上昇温度
分布は第２図ハに示すようになる。例えばビーム
半径r0の２倍の位置での温度差は約0.04〓になつ
てあらわれるが、これは吸収係数の大きいものと
小さいものとの差によつて生じるものである。従
つて、光源より7.3μｍの赤外光をしぼつて、単位
時間、単位量をダイヤモンド面に照射すれば、照
射を受けたダイヤモンドは、照射軸よりの特定位
置で、それぞれのダイヤモンドの7.3μｍの赤外光
吸収係数に対応して常温よりの温度上昇を生ずる
ことになるから、予め7.3μｍの赤外光で異なる既
知の吸収係数を有する多数のダイヤモンドについ
て、前述の7.3μｍの赤外光による単位時間、単位
量照射による特定位置における常温よりの温度上
昇と前記既知赤外光吸収係数の対応を求めて置け
ば、これより7.3μｍの赤外光吸収係数未知のダイ
ヤモンドに前述のような7.3μｍの赤外光の照射を
行つて前記と同じ特定位置における温度上昇を測
定して、前記既知のものと対比しその7.3μｍの赤
外光吸収係数を求め、この吸収係数より第１図グ
ラフの相関関係により当該ダイヤモンドの破壊強
度を求めることができる。
が軸対称のガウス分布を有するビーム径r0の赤外
光が照射されたとき、試料内には吸収係数に応じ
て第２図ロに示すように、深さ方向に減衰する熱
源が生じると考え、熱源としてr0＝0.1mm、１ｍ
Ｊの瞬時熱源、試料として7.3μｍの赤外光吸収係
数が５および20cm-1であるダイヤモンドを想定す
ると、照射後10ｍＳの試料表面における上昇温度
分布は第２図ハに示すようになる。例えばビーム
半径r0の２倍の位置での温度差は約0.04〓になつ
てあらわれるが、これは吸収係数の大きいものと
小さいものとの差によつて生じるものである。従
つて、光源より7.3μｍの赤外光をしぼつて、単位
時間、単位量をダイヤモンド面に照射すれば、照
射を受けたダイヤモンドは、照射軸よりの特定位
置で、それぞれのダイヤモンドの7.3μｍの赤外光
吸収係数に対応して常温よりの温度上昇を生ずる
ことになるから、予め7.3μｍの赤外光で異なる既
知の吸収係数を有する多数のダイヤモンドについ
て、前述の7.3μｍの赤外光による単位時間、単位
量照射による特定位置における常温よりの温度上
昇と前記既知赤外光吸収係数の対応を求めて置け
ば、これより7.3μｍの赤外光吸収係数未知のダイ
ヤモンドに前述のような7.3μｍの赤外光の照射を
行つて前記と同じ特定位置における温度上昇を測
定して、前記既知のものと対比しその7.3μｍの赤
外光吸収係数を求め、この吸収係数より第１図グ
ラフの相関関係により当該ダイヤモンドの破壊強
度を求めることができる。
［効果］
以上説明したように、本発明によれば7.3μｍの
赤外光を試料となるダイヤモンドに照射する際、
非常に細いビームによつて行うので、ダイヤモン
ドには予め加工を施す必要は殆んどなく、非破壊
の状態で試料を行うことができ、しかも正確にダ
イヤモンドの破壊強度を知ることができるので、
従来工具として切削等に使用してはじめてわかる
低強度のダイヤモンドを原石の状態で排除でき、
工具製造における無駄な労力、資材を節約するこ
とができる。
赤外光を試料となるダイヤモンドに照射する際、
非常に細いビームによつて行うので、ダイヤモン
ドには予め加工を施す必要は殆んどなく、非破壊
の状態で試料を行うことができ、しかも正確にダ
イヤモンドの破壊強度を知ることができるので、
従来工具として切削等に使用してはじめてわかる
低強度のダイヤモンドを原石の状態で排除でき、
工具製造における無駄な労力、資材を節約するこ
とができる。
第１図は、波長7.3μｍの赤外光に対するダイヤ
モンドの赤外光吸収係数とダイヤモンドの破壊強
度との関係を示す実測グラフである。第２図イ
は、強度が軸対象のガウス分布を有する赤外ビー
ムを示す。第２図ロは赤外光照射によるダイヤモ
ンドにおける深さ方向熱分布を示す。第２図ハは
第２図イのビームが吸収係数μ＝５cm-1.μ＝20cm
-1のダイヤモンドに照射され、その表面に生ずる
温度上昇分布図である。
モンドの赤外光吸収係数とダイヤモンドの破壊強
度との関係を示す実測グラフである。第２図イ
は、強度が軸対象のガウス分布を有する赤外ビー
ムを示す。第２図ロは赤外光照射によるダイヤモ
ンドにおける深さ方向熱分布を示す。第２図ハは
第２図イのビームが吸収係数μ＝５cm-1.μ＝20cm
-1のダイヤモンドに照射され、その表面に生ずる
温度上昇分布図である。
Claims (1)
- １ 波長7.3μｍの赤外光を、単位時間、単位量、
赤外光吸収係数未知のダイヤモンドに照射し、前
記赤外光照射による前記ダイヤモンド表面特定位
置の常温よりの温度上昇を測定し、該温度上昇
と、前記波長の赤外光吸収係数既知のダイヤモン
ドに前記同様赤外光を照射して生じたダイヤモン
ド表面特定位置における常温よりの温度上昇とを
対比して、前記赤外光吸収係数未知のダイヤモン
ドの赤外光吸収係数を求め、前記波長において赤
外光吸収係数既知のダイヤモンドと破壊強度との
間にあるダイヤモンドの赤外光吸収係数が小さい
程破壊強度は大きく、赤外光吸収係数が大きい程
破壊強度は小さくなる既知相関関係によつて、前
記求めた赤外光吸収係数からダイヤモンドの破壊
強度を求めることを特徴とする工具用ダイヤモン
ドの非破壊強度試験方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58126776A JPS6018744A (ja) | 1983-07-11 | 1983-07-11 | 工具用ダイヤモンドの非破壊強度試験方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58126776A JPS6018744A (ja) | 1983-07-11 | 1983-07-11 | 工具用ダイヤモンドの非破壊強度試験方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6018744A JPS6018744A (ja) | 1985-01-30 |
| JPS6411131B2 true JPS6411131B2 (ja) | 1989-02-23 |
Family
ID=14943645
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58126776A Granted JPS6018744A (ja) | 1983-07-11 | 1983-07-11 | 工具用ダイヤモンドの非破壊強度試験方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6018744A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0332082U (ja) * | 1989-08-04 | 1991-03-28 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007147486A (ja) * | 2005-11-29 | 2007-06-14 | Allied Material Corp | 工具用ダイヤモンドの選別方法 |
| JP5527628B2 (ja) * | 2012-04-09 | 2014-06-18 | 住友電気工業株式会社 | ダイヤモンド単結晶 |
-
1983
- 1983-07-11 JP JP58126776A patent/JPS6018744A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0332082U (ja) * | 1989-08-04 | 1991-03-28 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6018744A (ja) | 1985-01-30 |
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