JP2015509590A - 多結晶ダイヤモンドを分析するためのキャパシタンスの使用 - Google Patents

Abstract

本発明は、キャパシタンス測定を使用して、超硬多結晶構造内の一つ以上の領域を非破壊的に特徴づける方法、システム及び器具に関する。器具は、正端子と負端子とを有するキャパシタンス測定装置と、多結晶構造を含む浸出済構成部分と、第１ワイヤと、第２ワイヤとを含む。浸出済構成部品は、第１表面と、反対側の第２表面とを含む。第１ワイヤは浸出済構成部分の一方の表面に正端子を電気的にカップリングし、第２ワイヤは浸出済構成部分の他方の表面に負端子を電気的にカップリングする。キャパシタンスは、多結晶構造内の推定浸出深さを割り出すべく、一回以上測定され、構成曲線と比較される。データ散乱範囲が、多結晶構造の相対多孔率又は多結晶構造内の浸出品質を割り出すべく確認される。

Description

本出願は、2012年2月21日付けで出願された“Use of Eddy Currents to Analyze Polycrystalline Diamond”と題する米国特許出願第13/401,231号明細書、2012年2月21日付けで出願された“Use of Capacitance and Eddy Currents to Analyze Polycrystalline Diamond”と題する米国特許出願第13/401,335号明細書、及び2012年2月21日付けで出願された“Method To Improve The Performance of A Leached Cutter”と題する米国特許出願第13/401,335号明細書に関する。上記全ては参照することにより本明細書中に組み込まれる。

本発明は大まかに言えば、超硬多結晶構造内部の１つ又は２つ以上の領域の特徴を測定する方法及び装置に関し、そしてより具体的には、少なくともキャパシタンス測定を用いて、超硬多結晶構造内部の浸出深さを測定し、且つ／又は、超硬多結晶構造、例えば多結晶ダイヤモンド圧密体（polycrystalline diamond compact「ＰＤＣ」）カッターを形成する際に使用される構造の少なくとも一部を特徴づけるための非破壊的な方法及び装置に関する。

多結晶ダイヤモンド圧密体（ＰＤＣ）は、削岩用途及び金属機械加工用途を含む工業用途に使用されている。このような圧密体は、他のいくつかのタイプの切削工具を凌ぐ利点、例えばより良好な耐摩耗性及び耐衝撃性を示している。ＰＤＣは、ダイヤモンド−ダイヤモンド結合を促進する触媒／溶媒の存在下で、典型的には４０キロバールを上回り、そして１，２００℃〜２，０００℃の「ダイヤモンド安定領域」と呼ばれる高圧高温（ＨＰＨＴ）条件下で個々のダイヤモンド粒子を焼結して１つにまとめることによって形成されることができる。焼結型ダイヤモンド圧密体のための触媒／溶媒のいくつかの例は、コバルト、ニッケル、鉄、及び他のＶＩＩＩ族金属である。ＰＤＣは通常、７０体積パーセント超のダイヤモンド含有率を有していて、約８０〜約９８パーセントの含有率が典型的である。一例によれば、裏打ちされていないＰＤＣを工具（図示せず）に機械的に結合することができる。或いは、ＰＤＣは基体に結合されていて、これによりＰＤＣカッターを形成する。ＰＤＣカッターは、典型的にはダウンホール用工具（図示せず）、例えばドリルビット又はリーマー内部に挿入可能である。

図１は、従来技術に基づく、多結晶ダイヤモンド（ＰＣＤ）切削テーブル１１０又は圧密体を有するＰＤＣカッター１００を示す側面図である。模範的実施態様ではＰＣＦ切削テーブル１１０が記述されるが、多結晶窒化ホウ素（ＰＣＢＮ）を含む他のタイプの切削テーブルが、別のタイプのカッターにおいて使用される。図１を参照すると、ＰＤＣカッター１００は典型的には、ＰＣＤ切削テーブル１１０と、ＰＣＤ切削テーブル１１０にカップリングされた基体１５０とを含んでいる。ＰＣＤ切削テーブル１１０は約０．１インチ（２．５ミリメートル）厚であるものの、この厚さは、ＰＣＤ切削テーブル１１０が使用されるべき用途に応じて変化し得る。

基体１５０は、上面１５２と、底面１５４と、上面１５２の周囲から底面１５４の周囲へ延びる基体外壁１５６とを含んでいる。ＰＣＤ切削テーブル１１０は切削面１１２と、対向面１１４と、切削面１１２の周囲から対向面１１４の周囲へ延びるＰＣＤ切削テーブル外壁１１６とを含んでいる。ＰＣＤ切削テーブル１１０の対向面１１４は基体１５０の上面１５２にカップリングされている。典型的には、ＰＣＤ切削テーブル１１０は、高圧高温（ＨＰＨＴ）プレスを使用して基体１５０にカップリングされている。しかし、当業者に知られた他の方法を用いて、ＰＣＤ切削テーブル１１０を基体１５０にカップリングすることもできる。１実施態様では、基体１５０にＰＣＤ切削テーブル１１０をカップリングすると、ＰＣＤ切削テーブル１１０の切削面１１２は基体の底面１５４に対してほぼ平行になる。加えて、ＰＤＣカッター１００は直円柱形状を有するものとして例示されてはいるものの、ＰＤＣカッター１００は他の模範的実施態様では、他の幾何学的又は非幾何学的形状に成形される。所定の模範的実施態様では、対向面１１４及び上面１５２はほぼ平面状であるが、しかし対向面１１４及び上面１５２は他の模範的実施態様では、非平面状である。加えて、いくつかの模範的実施態様では、少なくとも切削面１１２の周囲を巡って、ベベル（図示せず）が形成されている。

一例によれば、ＰＤＣカッター１００は、ＰＣＤ切削テーブル１１０と基体１５０とを別個に形成し、その後、ＰＣＤ切削テーブル１１０を基体１５０に結合することによって形成される。或いは、基体１５０を最初に形成し、続いて、基体１５０の上面１５２上に多結晶ダイヤモンド粉末を置き、そして多結晶ダイヤモンド粉末及び基体１５０に高温高圧プロセスを施すことによって、基体１５０の上面１５２上にＰＣＤ切削テーブル１１０を形成する。或いは、基体１５０とＰＣＤ切削テーブル１１０とが同時に形成されて互いに結合される。ＰＤＣカッター１００のいくつかの形成方法が手短に述べられてはいるが、当業者に知られた他の方法を用いることもできる。

ＰＤＣカッター１００の一形成例によれば、ＰＣＤ切削テーブル１１０は、ダイヤモンド粉末及び炭化タングステン粉末とコバルト粉末との混合物から成る層をＨＰＴＨ条件に曝すことによって形成され、基体１５０に結合される。コバルトは典型的には炭化タングステンと混合され、基体１５０が形成されるべき場所に位置決めされる。ダイヤモンド粉末は、コバルトと炭化タングステンとの混合物の上部に配置され、ＰＣＤ切削テーブル１１０が形成されるべき場所に位置決めされる。次いで、粉末混合物全体をＨＰＨＴ条件に曝すことにより、コバルトが溶融して、基体１５０を形成するための炭化タングステンのセメンティング又は結合を容易にする。また、溶融したコバルトはダイヤモンド粉末中に拡散又は浸透し、ダイヤモンド結合を合成してＰＣＤ切削テーブル１１０を形成するための触媒として作用する。従って、コバルトは、炭化タングステンをセメンティングするためのバインダーとして作用し、ダイヤモンド−ダイヤモンド結合を形成するようにダイヤモンド粉末を焼結するための触媒／溶媒としても作用する。また、コバルトは、ＰＣＤ切削テーブル１１０と、セメンティングされた炭化タングステン基体１５０との強力な結合を形成するのを容易にする。

コバルトはＰＤＣ製造プロセスの好ましい成分である。伝統的なＰＤＣ製造プロセスは、これらのプロセスにおけるコバルトの使用に関する数多くの知識があるため、基体１５０を形成するためのバインダー材料として、そしてダイヤモンド合成のための触媒材料としてもコバルトを使用する。数多くの知識とプロセスの必要性との相乗効果により、バインダー材料としても触媒材料としてもコバルトが使用されることになっている。しかしながら、当業者に知られているように、別の金属、鉄、ニッケル、クロム、マンガン、及びタンタル、並びにその他の好適な材料をダイヤモンド合成のための触媒として使用することができる。ＰＣＤ切削テーブル１１０を形成するためのダイヤモンド合成用触媒としてこれらの別の材料を使用する場合、コバルト、又はその他の材料、例えばニッケル、クロム、又は鉄が、基体１５０を形成するように炭化タングステンをセメンティングするためのバインダー材料として使用される。いくつかの材料、例えば炭化タングステン及びコバルトを一例として挙げたが、当業者に知られた他の材料を使用して、基体１５０、ＰＣＤ切削テーブル１１０、及び基体１５０とＰＣＤ切削テーブル１１０との間の結合部を形成することもできる。

図２は、従来技術に基づく図１のＰＣＤ切削テーブル１１０を示す概略的なミクロ構造図である。図１及び２を参照すると、ＰＣＤ切削テーブル１１０は他のダイヤモンド粒子２１０に結合されたダイヤモンド粒子２１０と、ダイヤモンド粒子２１０間に形成された１つ又は２つ以上の格子間空間２１２と、格子間空間２１２の１つ又は２つ以上の空間内部に堆積されたコバルト２１４又はいくつかの他の触媒とを有している。焼結プロセス中、格子間空間２１２又はボイドは、炭素−炭素結合間に形成され、ダイヤモンド粒子２１０間に配置される。コバルト２１４がダイヤモンド粉末内に拡散する結果、コバルト２１４は、焼結プロセス中にＰＣＤ切削テーブル１１０内部に形成されたこれらの格子間空間２１２内部に堆積される。

ひとたびＰＣＤ切削テーブル１１０が形成されて作動されると、ＰＣＤ切削テーブル１１０は、温度が臨界温度に達したときに急速に摩耗することが知られている。この臨界温度は約７５０℃であり、ＰＣＤ切削テーブル１１０が岩石構造、又は他の周知の材料を切削するのに伴ってこの温度に達する。高い摩耗速度は、ダイヤモンド粒子２１０とコバルト２１４との熱膨張速度の差、並びにコバルト２１４とダイヤモンド粒子２１０との間に発生する化学反応、又は黒鉛化に起因すると考えられる。ダイヤモンド粒子２１０の熱膨張率は約１．０ ×１０^-6ミリメートル^-1×ケルビン^-1（ｍｍ^-1Ｋ^-1）であるのに対して、コバルト２１４の熱膨張率は約１３．０ ×１０^-6ｍｍ^-1Ｋ^-1である。従って、コバルト２１４は、この臨界温度を上回る温度ではダイヤモンド粒子２１０よりも著しく速く膨張し、これによりダイヤモンド粒子２１０間の結合を不安定にする。ＰＣＤ切削テーブル１１０は約７５０℃を上回る温度で熱劣化するようになり、その切削効率は著しく悪化する。

これらの高い温度におけるＰＣＤ切削テーブル１１０の摩耗を遅らせるための試みがなされてきた。これらの試みは、ＰＣＤ切削テーブル１１０上で浸出プロセスを実施することを含む。浸出プロセスは格子間空間２１２からコバルト２１４のいくらかを除去する。一例として酸浸出プロセス及び／又は電界浸出プロセスを含むこれらの浸出プロセスは、当業者に知られており、簡潔さを目的としてここに説明することはしない。コバルト２１４又は触媒のいくらかをＰＣＤ切削テーブル１１０から除去することによって、ＰＣＤ構造の熱劣化が軽減される。

図３は、従来技術に基づいて少なくとも部分的に浸出されているＰＣＤ切削テーブル３１０を有する浸出済ＰＤＣカッター３００を示す断面図である。図３を参照すると、ＰＤＣカッター３００は、基体３５０にカップリングされたＰＣＤ切削テーブル３１０を含んでいる。基体３５０は基体１５０（図１）と類似しており、簡潔さを目的としてここに再び説明することはしない。ＰＣＤ切削テーブル３１０はＰＣＤ切削テーブル１１０（図１）と類似しているが、浸出済層３５４と未浸出層３５６とを含んでいる。浸出済層３５４は、切削面１１２（図１）と類似した切削面３１２から、対向面１１４（図１）と類似した対向面３１４に向かって延びている。浸出済層３５４内では、コバルト２１４の少なくとも一部が、上記少なくとも１つの浸出プロセスを用いて格子間空間２１２（図２）内部から除去されている。従って、浸出済層３５４は所望の深さ３５３まで浸出されている。しかしながら、浸出プロセス中には１種又は２種以上の副産物材料３９８が形成され、浸出済層３５４内の格子間空間２１２（図２）のうちのいくつかの空間内部に堆積される。未浸出層３５６はＰＣＤ切削テーブル１５０（図１）と類似していて、浸出済層３５４の端部から対向面３１４へ延びている。未浸出層３５６内では、コバルト２１４（図２）が格子間空間２１２（図２）内部に残っている。浸出済層３５４と未浸出層３５６との間に境界線３５５が形成されていて、これはほぼ直線状のものとして示されてはいるものの、境界線３５５は非直線状であってもよい。

浸出済ＰＤＣカッター３００は種々の所望深さ３５３まで浸出され、どの程度の深さまでカッター３００が浸出されているかが、カッター３００の性能に影響を及ぼす。従来、カッター３００の浸出深さ３５３は、カッター３００を鉛直方向に半分に切断し、続いてカッター３００を研磨することによって測定され又は割り出される。浸出深さ３５３は顕微鏡又は同様の拡大装置のもとで視覚的に測定される。このプロセスは、例えば放電加工機（ＥＤＭ）によるカッター３００の切断、カッター３００の取り付け、研削、及び研磨、並びに顕微鏡下での分析の実施を伴うため、極めて冗漫且つ煩雑である。加えて、このプロセスはカッター３００を破壊して、続いて使用できなくしてしまう。こうして割り出された浸出済深さ３５３は、同じバッチで浸出された他のカッターの浸出深さと同じであることが想定される。

本発明の前記及びその他の特徴及び態様は、添付の図面と併せて下記説明を参照すると最良に理解することができる。

図１は、従来技術に基づく多結晶ダイヤモンド切削テーブル、又は圧密体を有するＰＤＣカッターを示す側面図である。 図２は、従来技術に基づく図１のＰＣＤ切削テーブルの概略的なミクロ構造図である。 図３は、従来技術に基づく、少なくとも部分的に浸出されたＰＣＤ切削テーブルを有するＰＤＣカッターを示す断面図である。 図４は、本発明の１つの模範的実施態様に基づくキャパシタンス測定システムを示す概略図である。 図５は、本発明の別の模範的実施態様に基づくキャパシタンス測定システムを示す概略図である。 図６は、本発明の１つの模範的実施態様に基づく非破壊浸出深さ推定法を示すフローチャートである。 図７は、本発明の模範的実施態様に基づく、複数の浸出済構成部分に対応するキャパシタンスと実際の浸出深さとの関係を示す較正曲線を表すグラフィック・チャートである。 図８は、本発明の１つの模範的実施態様に基づくミクロ構造品質判定を表すフローチャートである。 図９は、本発明の１つの模範的実施態様に基づく複数のカッターに対する測定キャパシタンスを示すデータ散乱チャートである。

図面は本発明の模範的実施態様を示すにすぎない。従って、本発明は同等の効果を有する他の実施態様を認め得るので、これらの模範的実施態様が本発明の範囲を限定すると考えるべきではない。

本発明は、少なくともキャパシタンス測定を用いて、超硬多結晶構造内部の浸出深さを測定し、且つ／又は、超硬多結晶構造、例えば多結晶ダイヤモンド圧密体（polycrystalline diamond compact「ＰＤＣ」）カッターを形成する際に使用される構造の少なくとも一部を特徴づけるための非破壊的な方法及び装置に関する。模範的実施態様をＰＤＣカッターと関連させて下記に説明するが、本発明の別の実施態様が、一例としてＰＣＢＮカッターを含む他のタイプの多結晶構造に適用されてもよい。さらに、いくつかの模範的実施態様によれば、下記の方法のうちの１つ又は２つ以上の部分は、電子測定装置を使用して実施される。例えばキャパシタンスは、キャパシタンス測定装置を使用して測定される。本発明は、添付の図面を参照しながら非制限的な模範的実施態様の下記説明を読むことによってよりよく理解される。それぞれの図面の同様の部分は同様の符号によって示されている。実施態様を以下に手短に説明する。

図４は、本発明の１つの模範的実施態様に基づくキャパシタンス測定システム４００を示す概略図である。図４を参照すると、キャパシタンス測定システム４００は、キャパシタンス測定装置４１０と、浸出済ＰＤＣカッター３００と、第１ワイヤ４３０と、第２ワイヤ４４０とを含む。所定の構成部分が、キャパシタンス測定システム４００内に含まれるものとして列挙されてはいるものの、他の模範的実施態様では更なる構成部分が含まれる。加えて、下記の説明は浸出済ＰＤＣカッター３００に関するものではあるが、異なる構成部分、例えばＰＣＤ切削テーブル３１０が単独で、又は別のタイプの浸出済多結晶構造を含む他の構成部分が、浸出済ＰＤＣカッター３００の代わりに使用される。加えて、下記の説明は浸出済ＰＤＣカッター３００に関するものではあるが、異なる構成部分、例えば、化学的に清浄化された浸出済ＰＤＣカッター（図示せず）も、浸出済ＰＤＣカッター３００の代わりに使用される。化学的に清浄化された浸出済ＰＤＣカッターからは、副産物３９８（図３）の少なくとも一部が、“浸出済カッターの性能を改善する方法（Method To Improve The Performance of A Leached Cutter）”と題する関連出願に記載された１つ又は２つ以上のプロセスを用いることにより除去されている。浸出済ＰＤＣカッター３００は、図３に関連して前述されており、簡潔さを目的としてここに再び説明することはしない。

キャパシタンス測定装置４１０は、エネルギー貯蔵装置のキャパシタンスを測定する装置である。エネルギー貯蔵装置は、この模範的実施態様では、浸出済ＰＤＣカッター３００である。キャパシタンスは、所与の電位に対する貯蔵又は分離された電位エネルギー量の尺度である。エネルギー貯蔵装置の一般的形態は、平行板キャパシタである。本模範的実施態様では、浸出済ＰＤＣカッター３００は平行板キャパシタの一例である。エネルギー貯蔵装置のキャパシタンスはファラッド又はナノファラッドで測定されるのが典型的である。

キャパシタンス測定装置４１０の一例はマルチメーターであるが、１つ又は２つ以上の別の模範的実施態様では、当業者に知られている他のキャパシタンス測定装置が使用される。マルチメーター４１０は、位置合わせ可能なダイヤル４１２と、複数の測定設定項目４１４と、ディスプレイ４１６と、正端子４１８と、負端子４１９とを含む。いくつかの模範的実施態様によれば、位置合わせ可能なダイヤル４１２は、時計回り又は反時計回りに回転されることができ、いくつかの利用可能な測定設定項目４１４のうちの１つに設定される。この模範的実施態様では、位置合わせ可能なダイヤル４１２はナノファラデー設定項目４１５に設定されるので、マルチメーター４１０はキャパシタンス値を測定する。ディスプレイ４１６はポリカーボネート、ガラス、プラスチック、又は他の周知の好適な材料を使用して製作されており、キャパシタンス値のような測定値をマルチメーター４１０の使用者（図示せず）に伝達する。正端子４１８は第１ワイヤ４３０の一方の端部に電気的にカップリングされ、一方、負端子４１９は第２ワイヤ４４０の一方の端部に電気的にカップリングされている。

第１ワイヤ４３０は、銅ワイヤ又はその他の好適な導電性材料、又は当業者に知られている合金を使用して製作されている。いくつかの模範的実施態様によれば、第１ワイヤ４３０は、銅ワイヤを取り囲む非導電性シース（図示せず）も含んでいる。このシースは銅ワイヤのほぼ一方の端部から銅ワイヤの反対側の端部にまで延びている。銅ワイヤの２つの端部は、露出して、非導電性シースによって取り囲まれてはいない。いくつかの模範的実施態様では、さらに絶縁材料（図示せず）が銅ワイヤを取り囲み、銅ワイヤと非導電性シースとの間に配置されている。絶縁材料は、非導電性シースのほぼ一方の端部から非導電性シースのほぼ反対側の端部にまで延びている。前述のように、第１ワイヤ４３０の一方の端部は正端子４１８に電気的にカップリングされ、一方、第１ワイヤ４３０の反対側の端部は浸出済ＰＤＣカッター３００の切削面３１２に電気的にカップリングされている。第１ワイヤ４３０の反対側の端部は、いくつかの方法のうちの１つの方法で、切削面３１２に電気的にカップリングされる。一例では、第１ワイヤ４３０は、１つ又は２つ以上の締め付け装置（図示せず）、例えばクランプを使用して、或いは切削面３１２と電気的に接触させた状態で第１ワイヤ４３０を保持するための力を供給する設備（図示せず）を使用して、切削面３１２に電気的にカップリングされている。別の例では、クランプ（図示せず）が第１ワイヤ４３０の反対側の端部にカップリングされており、導電性構成部分（図示せず）、例えばアルミニウム・フォイルが切削面３１２にカップリングされるか、又はこれと接触した状態で配置されている。クランプは、導電性構成部分に電気的にカップリングされており、これにより第１ワイヤ４３０を切削面３１２に電気的にカップリングする。他の模範的実施態様では、第１ワイヤ４３０を切削面３１２にカップリングする更なる方法を用いることができる。

第２ワイヤ４４０は、銅ワイヤ又はその他の好適な導電性材料、又は当業者に知られている合金を使用して製作されている。いくつかの模範的実施態様によれば、第２ワイヤ４４０は、銅ワイヤを取り囲む非導電性シース（図示せず）も含んでいる。このシースは銅ワイヤのほぼ一方の端部から銅ワイヤの反対側の端部にまで延びている。銅ワイヤの２つの端部は、露出して、非導電性シースによって取り囲まれてはいない。いくつかの模範的実施態様では、さらに絶縁材料（図示せず）が銅ワイヤを取り囲み、銅ワイヤと非導電性シースとの間に配置されている。絶縁材料は、非導電性シースのほぼ一方の端部から非導電性シースのほぼ反対側の端部にまで延びている。前述のように、第２ワイヤ４４０の一方の端部は負端子４１９に電気的にカップリングされ、一方、第２ワイヤ４４０の反対側の端部は浸出済ＰＤＣカッター３００の、底面１５４（図１）と同様の底面４５４に電気的にカップリングされている。第２ワイヤ４４０は、第１ワイヤ４３０が切削面３１２に電気的にカップリングされているのと同様の形式で底面４５４に電気的にカップリングされている。

従って、マルチメーター４１０と、第１ワイヤ４３０と、浸出済ＰＤＣカッター３００と、第２ワイヤ４４０とを使用して、回路４０５が完結される。電流はマルチメーター４１０の正端子４１８から第１ワイヤ４３０を通って、浸出済ＰＤＣカッター３００の切削面３１２へ流れることができる。次いで、電流は浸出済ＰＤＣカッター３００を通って浸出済ＰＤＣカッター３００の底面４５４へ流れる。マルチメーター４１０がターンオンされたときには、切削面３１２と底面４５４との間に電圧差が存在する。次いで、電流は底面４５４から第２ワイヤ４４０を通ってマルチメーター４１０の負端子４１９へ流れる。浸出済ＰＤＣカッター３００のキャパシタンス測定値は、ディスプレイ４１６上に表示された値がピーク値に達するか、又は所定の時間にわたって一定のままであるときに割り出される。

図５は、本発明の別の模範的実施態様に基づくキャパシタンス測定システム５００を示す概略図である。図５を参照すると、キャパシタンス測定システム５００は、キャパシタンス測定装置４１０と、浸出済ＰＤＣカッター３００と、第１ワイヤ４３０と、第２ワイヤ４４０と、第１導電性材料５１０と、第２導電性材料５２０と、第１絶縁材料５３０と、第２絶縁材料５４０と、アーバープレス５５０とを含む。所定の構成部分が、キャパシタンス測定システム５００内に含まれるものとして列挙されてはいるものの、他の模範的実施態様では更なる構成部分が含まれる。さらに、所定の構成部分が、キャパシタンス測定システム５００内に含まれるものとして列挙されてはいるものの、別の模範的実施態様では、列挙された構成部分と類似した機能を有する別の構成部分が使用される。加えて、下記の説明は浸出済ＰＤＣカッター３００に関するものではあるが、異なる構成部分、例えばＰＣＤ切削テーブル３１０（図３）が単独で、又は別のタイプの浸出済多結晶構造を含む他の構成部分が、浸出済ＰＤＣカッター３００の代わりに使用される。加えて、下記の説明は浸出済ＰＤＣカッター３００に関するものではあるが、異なる構成部分、例えば、上述の化学的に清浄化された浸出済ＰＤＣカッターも、浸出済ＰＤＣカッター３００の代わりに使用される。キャパシタンス測定装置４１０、浸出済ＰＤＣカッター３００、第１ワイヤ４３０、及び第２ワイヤ４４０は前述されており、簡潔さを目的としてここで繰り返すことはしない。

第１導電性材料５１０と第２導電性材料５２０とは所定の模範的実施態様では互いに類似しているが、他の模範的実施態様では異なっている。１つの模範的実施態様によれば、導電性材料５１０，５２０はアルミニウム・フォイルを使用して製作されているが、他の好適な導電性材料を使用することもできる。第１導電性材料５１０は、切削面３１２の上方に隣接して、切削面３１２と接触した状態で位置決めされる。第２導電性材料５２０は、底面４５４の下方に隣接して、下面４５４と接触した状態で位置決めされる。第１導電性材料５１０及び第２導電性材料５２０は、第１ワイヤ４３０及び第２ワイヤ４４０がそれぞれ電気的接触を形成する領域を提供する。加えて、第１導電性材料５１０及び第２導電性材料５２０は、それぞれ切削面３１２及び底面４５４との接触抵抗を最小化するのを助ける。これについては下でさらに詳述する。所定の模範的実施態様では、第１導電性材料５１０及び第２導電性材料５２０は同じ形状及びサイズであるのに対して、他の模範的実施態様では、導電性材料５１０，５２０のうちの一方が、他方の導電性材料５１０，５２０とは異なる形状及びサイズである。

第１絶縁材料５３０と第２絶縁材料５４０とは所定の模範的実施態様では互いに類似しているが、他の模範的実施態様では異なっている。１つの模範的実施態様によれば、絶縁材料５３０，５４０は紙を使用して製作されているが、他の好適な絶縁材料、例えばゴムを使用することもできる。第１絶縁材料５３０は、第１導電性材料５１０の上方に隣接して、第１導電性材料５１０と接触した状態で位置決めされる。第２絶縁材料５４０は、第２導電性材料５２０の下方に隣接して、第２導電性材料５２０と接触した状態で位置決めされる。第１絶縁材料５３０及び第２絶縁材料５４０は、回路５０５だけを通るように電流を導くためのバリアを提供する。これについては下でさらに詳述する。所定の模範的実施態様では、第１絶縁材料５３０及び第２絶縁材料５４０は同じ形状及びサイズであるのに対して、他の模範的実施態様では、絶縁材料５３０，５４０のうちの一方が、他方の絶縁材料５３０，５４０とは異なる形状及びサイズである。加えて所定の模範的実施態様では、絶縁材料５３０，５４０は、対応する導電性材料５１０，５２０よりもサイズが大きい。しかし、別の模範的実施態様では、絶縁材料５３０，５４０のうちの１つ又は２つ以上は、対応する導電性材料５１０，５２０よりも大きいか又は小さい。

アーバープレス５５０は上板５５２とベース板５５４とを含んでいる。上板５５２はベース板５５４の上方に位置決めされており、ベース板５５４に向かって移動可能である。他の模範的実施態様では、ベース板５５４が上板５５２に向かって移動可能である。第１絶縁材料５３０、第１導電性材料５１０、浸出済ＰＤＣカッター３００、第２導電性材料５２０、及び第２絶縁材料５４０は、上板５５２とベース板５５４との間に位置決めされて、第２絶縁材料５４０がベース板５５４の上方に隣接してベース板５５４と接触した状態で位置決めされるようになっている。上板５５２は、浸出済ＰＤＣカッター３００の切削面３１２上に下向きの負荷５５３を印加するまで、ベース板５５４に向かって移動される。下向きの負荷５５３が印加されると、第１導電性材料５１０は変形して、粗い極めて剛性の切削面３１２に適合され、これにより第１導電性材料５１０と切削面３１２との間の接触抵抗を最小化し、キャパシタンス測定一貫性を大幅に改善する。この時点で、ベース板５５４も浸出済ＰＤＣカッター３００の底面４５４上に上向きの負荷５５５を印加する。上向きの負荷５５５が印加されると、第２導電性材料５２０は変形して、粗い極めて剛性の底面４５４に適合され、これにより第２導電性材料５２０と底面４５４との間の接触抵抗を最小化し、キャパシタンス測定一貫性を大幅に改善する。所定の模範的実施態様では、下向きの負荷５５３は上向きの負荷５５５と等しい。下向きの負荷５５３及び上向きの負荷５５５は約１００ポンドであるが、しかしこれらの負荷５５３，５５５は約２ポンドからほぼ臨界負荷までの範囲である。臨界負荷は、それが印加されると浸出済ＰＤＣカッター３００が損傷される負荷である。

１つの模範的実施態様では、ベース板５５４上には第２絶縁材料５４０が位置決めされ、第２絶縁材料５４０上には第２導電性材料５２０が位置決めされ、第２導電性材料５２０上には浸出済ＰＤＣカッター３００が位置決めされ、浸出済ＰＤＣカッター３００上には第１導電性材料５１０が位置決めされ、第１導電性材料５１０上には第１絶縁材料５３０が位置決めされる。下向きの負荷５５３が浸出済ＰＤＣカッター３００上に印加されるまで、上板５５２は第１絶縁材料５３０に向かって動かされる。別の模範的実施態様では、１つ又は２つ以上の構成部分、例えば第１絶縁材料５３０及び第１導電性材料５１０は、上板５５２がベース板５５４に向かって動かされる前に、上板５５２にカップリングされる。アーバープレス５５０がキャパシタンス測定システム５００において使用されているが、他の模範的実施態様では、浸出済ＰＤＣカッター３００の切削面３１２及び底面４５４のそれぞれに、互いに対向する等しい負荷を送達し得る他の設備を使用することもできる。

第１ワイヤ４３０の一方の端部はマルチメーター４１０の正端子４１８に電気的にカップリングされ、一方、第１ワイヤ４３０の反対側の端部は第１導電性材料５１０に電気的にカップリングされている。これにより、第１導電性材料５１０は浸出済ＰＤＣカッター３００の切削面３１２に電気的にカップリングされるようになる。１つの模範的実施態様では、第１ワイヤ４３０の反対側の端部にはクランプ５９０がカップリングされている。クランプは第１ワイヤ４３０を第１導電性材料５１０にカップリングする。第２ワイヤ４４０の一方の端部はマルチメーター４１０の負端子４１９に電気的に接続され、一方、第２ワイヤ４４０の反対側の端部は第２導電性材料５２０に電気的にカップリングされている。これにより、第２導電性材料５２０は浸出済ＰＤＣカッター３００の底面４５４に電気的にカップリングされるようになる。１つの模範的実施態様では、第２ワイヤ４４０の反対側の端部にはクランプ５９０と同様のクランプ（図示せず）がカップリングされている。クランプは第２ワイヤ４４０を第２導電性材料５２０にカップリングする。従って、マルチメーター４１０と、第１ワイヤ４３０と、第１導電性材料５１０と、浸出済ＰＤＣカッター３００と、第２導電性材料５２０と、第２ワイヤ４４０とを使用して、回路５０５が完結される。電流はマルチメーター４１０の正端子４１８から第１ワイヤ４３０及び第１導電性材料５１０を通って浸出済ＰＤＣカッター３００の切削面３１２へ流れることができる。次いで、電流は浸出済ＰＤＣカッター３００を通って浸出済ＰＤＣカッター３００の底面４５４へ流れる。マルチメーター４１０がターンオンされたときには、切削面３１２と底面４５４との間に電圧差が存在する。次いで、電流は底面４５４から第２導電性材料５２０及び第２ワイヤ４４０を通ってマルチメーター４１０の負端子４１９へ流れる。第１絶縁材料５３０及び第２絶縁材料５４０は、電流がアーバープレス５５０内へ流入するのを防止する。浸出済ＰＤＣカッター３００のキャパシタンス測定値は、ディスプレイ４１６上に表示された値がピーク値に達するか、又は所定の時間にわたって一定のままであるときに割り出される。

図６は、本発明の模範的実施態様に基づく非破壊浸出深さ推定法６００を示すフローチャートである。図６は所定の順序で表された一連のステップを示してはいるものの、１つ又は２つ以上のステップの順序は、再編成すること、組み合わせて他の模範的実施態様で示されたものよりもステップ数を少なくすること、及び／又は切り離して他の模範的実施態様で示されたものよりもステップ数を多くすることが可能である。図６を参照すると、非破壊浸出深さ推定法６００はステップ６１０から始まっている。ステップ６１０から出発して、非破壊浸出深さ推定法６００はステップ６２０に進む。ステップ６２０では、較正曲線が得られる。較正曲線は試験に基づいて生成するか、或いは他の場所から獲得されることができる。

図７は、本発明の模範的実施態様に基づく、複数の浸出済構成部分３００（図３）に対応するキャパシタンス７１０と実際の浸出深さ７２０との関係を示す較正曲線７０５を表すグラフィック・チャート７００である。図７を参照すると、浸出済構成部分３００（図３）のうちの１つ又は２つ以上の構成部分は、少なくとも１つの他の浸出済構成部分３００（図３）とは異なる実際の浸出深さ７２０を有している。浸出済構成部分３００（図３）は、いくつかの模範的実施態様に基づく浸出済ＰＤＣカッター３００（図３）であるが、浸出済構成部分３００は、浸出済ＰＣＤ切削テーブル３１０（図３）のみであってもよく、或いは触媒材料の少なくともいくらかが除去されている多結晶構造を有する何らかの他の構成部分であってもよい。或いは、所定の模範的実施態様では、浸出済構成部分３００は、上述の化学的に清浄化された浸出済ＰＤＣカッターであってもよい。

較正曲線７０５は２つ又は３つ以上の浸出済構成部分３００（図３）を得ることによって生成される。較正曲線７０５は、較正曲線７０５を生成する際に使用される浸出済構成部分３００（図３）が多ければ多いほど正確になる。キャパシタンス・データ・ポイント７３０は、各浸出済構成部分３００（図３）のキャパシタンス７１０を測定することによって得られる。所定の模範的実施態様では、それぞれの浸出済構成部分３００（図３）に対して複数のキャパシタンス・データ・ポイント７３０が得られる。例えばキャパシタンス７１０は各浸出済構成部分３００（図３）に対して５回測定される。各浸出済構成部分３００（図３）に対して複数のキャパシタンス・データ・ポイント７３０を得ることによって、収集されるキャパシタンス・データ・ポイント７３０の統計的有意性が改善される。いくつかの模範的実施態様によれば、浸出済構成部分３００（図３）は、キャパシタンス７１０の各測定の後、キャパシタンス７１０の各測定の前、又はキャパシタンス７１０の各測定の前及び後に脱分極される。浸出済構成部分３００は、種々異なる形式、例えば浸出済構成部分３００（図３）の接地、アルミニウム・フォイル又は同様のタイプの材料内の浸出済構成部分３００（図３）のラッピング、浸出済構成部分３００（図３）の熱処理、塩溶液中に浸出済構成部分３００（図３）を投入すること、又は浸出済構成部分３００（図３）の放電のための待機、のうちの１つ又は組み合わせで分極される。浸出済構成部分３００（図３）は、約２４時間にわたって待機することによって放電されるが、他の模範的実施態様ではこの放電時間はより長いか又は短い。物体の脱分極は当業者に知られている。

各浸出済構成部分３００（図３）に対してひとたびキャパシタンス７１０が測定されたら、各浸出済構成部分３００（図３）に対する実際の浸出深さ７２０を割り出す。いくつかの例では、浸出済構成部分３００（図３）に対する実際の浸出深さ７２０は、浸出済構成部分３００（図３）を切断し、浸出済構成部分３００（図３）の切り口を研磨し、拡大装置（図示せず）、例えば顕微鏡下で実際の浸出深さ７２０を視覚的に測定することによって割り出される。実際の浸出深さ７２０の１つの割り出し方法を記載するが、当業者に知られた他の方法を用いて、模範的実施態様の範囲を逸脱することなしに実際の浸出深さ７２０を割り出すこともできる。各キャパシタンス・データ・ポイント７３０がグラフィカル・チャート７００上にプロットされる。ここでは、実際の浸出深さ７２０が、測定されたキャパシタンス７１０に対してプロットされる。ひとたびキャパシタンス・データ・ポイント７３０がグラフィカル・チャート７００上にプロットされると、較正曲線７０５が当業者に知られた方法に従って割り出される。例えば較正曲線７０５は、各浸出済構成部分３００の平均キャパシタンス７１１、各浸出済構成部分のキャパシタンス中央値７１２を使用することによって、又は最良適合曲線を計算することによって生成される。最良適合曲線は信頼度９５パーセントで形成することができるが、しかしこの信頼度は約６０パーセントからほぼ約１００パーセントまでの範囲、例えば９９．９９パーセントであってよい。較正曲線７０５は、ナノファラッドで測定し得る測定キャパシタンス７１０と、ミクロンで測定し得る実際の浸出深さ７２０とを相関する。較正曲線７０５のいくつかの生成方法が記載されているが、破壊的又は非破壊的な他の方法を用いて、較正曲線７０５を生成することができる。

図７によれば、実際の浸出深さ７２０はキャパシタンス７１０と直接に関係する。こうして、実際の浸出深さ７２０が増大するのに伴って、測定されたキャパシタンス７１０も増大する。逆に、実際の浸出深さ７２０が低減するのに伴って、測定されたキャパシタンス７１０も低減する。加えて、測定キャパシタンス７１０のデータ散乱又は範囲は、実際の浸出深さ７２０が増大するのに伴って大きくなる。図７は、実際の浸出深さ７２０とキャパシタンス７１０との直接的な関係を示しているが、実際には、キャパシタンス７１０と、実際の浸出深さ７２０との関係は反比例関係である。キャパシタンス７１０を計算するための式は、
Ｃ＝ε_r（Ａ／４ｎｄ）
であり、上記式中、
Ｃはキャパシタンスであり、
Ａは２つの板のオーバラップ面積であり、
ε_rは、相対静的誘電率（relative static permittivity)（誘電率(dielectric constant)と呼ばれるときもある）であり、
ｄは板間の間隔である。
このように、「ｄ」又は実際の浸出深さ７２０が増大するのに伴って、キャパシタンス７１０は低減する。そして逆のことも言える。図７において逆の現象が発生しているのは、浸出済層３５４（図３）とともに存在する副産物材料３９８（図３）が測定中に分極されるようになり、ひいては相対静的誘電率が一定でなくなるからである。

従って、所定の模範的実施態様では、浸出済層３５４を例えば化学処理によって処理することによって、副産物材料３９８（図３）の少なくとも一部を除去しておく。この処理は、ＰＣＤ切削テーブル３１０（図３）を浸出するために用いられる方法及び／又は化学物質に応じて行われる。この処理済の浸出済ＰＤＣカッターは、浸出済ＰＤＣカッター３００（図３）の代わりに、キャパシタンス測定システム４００，５００内部、又は何らかの他のキャパシタンス測定システム内部で使用される。処理済の浸出済ＰＤＣカッターを使用して割り出された画定曲線は、実際の浸出深さ７２０とキャパシタンス７１０との間の関係が反比例関係であることを示すはずである。副産物材料３９８の少なくとも一部が除去された、処理済の浸出済ＰＤＣカッターを使用する方法では、脱分極ステップは任意である。

図６に戻ると、非破壊浸出深さ推定法６００はステップ６３０に進む。ステップ６３０では、浸出済カッター３００と類似する類似タイプ構成部分を得る。しかし、較正曲線が処理済の浸出済ＰＤＣカッターを使用して割り出されたならば、この類似タイプ構成部分は、異なる処理済の浸出済ＰＤＣカッターであり、実際の浸出深さが確認されることが望ましい。この類似タイプ構成部分は、複数の触媒材料を有する多結晶構造を含む。この触媒材料の少なくとも一部が除去されている。この除去された部分の深さは未知であり、この未知の深さが浸出深さである。非破壊浸出深さ推定法６００はステップ６４０に進む。ステップ６４０では、類似タイプ構成部分のキャパシタンスを測定する。特定の模範的実施態様によれば、このキャパシタンスは、キャパシタンス測定システム４００（図４）又はキャパシタンス測定システム５００（図５）を使用して測定する。非破壊浸出深さ推定法６００はステップ６５０に進む。ステップ６５０では、類似タイプ構成部分のキャパシタンス、及び較正曲線７０５（図７）を使用して、類似タイプ構成部分の推定浸出深さを割り出す。推定浸出深さは、実際の浸出深さの推定値であり、実際の浸出深さから約１ミクロン〜約５０ミクロンの範囲にある。非破壊浸出深さ推定法６００はステップ６６０に進む。ここで非破壊浸出深さ推定法６００は終了する。

図８は、本発明の１つの模範的実施態様に基づくミクロ構造品質判定法８００を表すフローチャートである。図８は所定の順序で表された一連のステップを示してはいるものの、１つ又は２つ以上のステップの順序は、再編成すること、組み合わせて他の模範的実施態様で示されたものよりもステップ数を少なくすること、及び／又は切り離して他の模範的実施態様で示されたものよりもステップ数を多くすることが可能である。図８を参照すると、ミクロ構造品質判定法８００はステップ８１０から始まっている。ステップ８１０から出発して、ミクロ構造品質判定法８００はステップ８２０に進む。ステップ８２０では、多結晶構造を含む１つ又は２つ以上の浸出済構成部分を同じ浸出済バッチから得る。同じ浸出済バッチは同じ浸出プロセスで同時に浸出された構成部分群である。多結晶構造は、浸出済層と、浸出済層の下側に隣接して位置決めされた未浸出層とを含んでいる。未浸出層は複数の触媒材料を含んでいるのに対して、浸出済層からは触媒材料の少なくとも一部が除去されている。ミクロ構造品質判定法８００はステップ８３０に進む。ステップ８３０では、浸出済層のそれぞれに対して複数のキャパシタンス値を測定する。キャパシタンス値は、キャパシタンス測定システム４００（図４）又はキャパシタンス測定システム５００（図５）を使用して割り出される。ミクロ構造品質判定法８００はステップ８４０に進む。ステップ８４０では、それぞれの浸出済構成部分に対してデータ散乱量を割り出す。浸出済構成部分に対するデータ散乱量は、その浸出済構成部分の最高測定キャパシタンスと最低測定キャパシタンスとの差と、それぞれの測定キャパシタンスがどこに位置するかの統計的結果とによって割り出される。ミクロ構造品質判定法８００はステップ８５０に進む。ステップ８５０では、データ散乱量に基づいて、浸出済構成部分の品質を割り出す。浸出済構成部分の品質はミクロ構造品質及び／又は浸出品質に関連する。ミクロ構造品質はミクロ構造の多孔率に関連する。ミクロ構造品質は多孔率が低いときに良質である。逆に、ミクロ構造品質は多孔率が高いときには低品質である。浸出品質は、多結晶構造の浸出済層内部に存在する触媒材料が少ないほど良品質である。逆に、浸出品質は、多結晶構造の浸出済層内部に存在する触媒材料が多いほど低品質である。いくつかの模範的実施態様では、浸出済構成部分の品質は、データ散乱量が小さいと割り出されたときに良好であると考えられる。逆に、浸出済構成部分の品質は、データ散乱量が大きいと割り出されたときに不良であると考えられる。大きい、小さいという相対的な用語は、第１浸出済構成部分のデータ散乱と、第１浸出済構成部分と同じバッチ内で浸出された第２浸出済構成部分のデータ散乱とを比較して割り出される。

図９は、本発明の１模範的実施態様に基づく、同じ浸出バッチに由来する複数の浸出済カッター９２２に対する測定キャパシタンス７１０を示すデータ散乱チャート９００である。図９を参照すると、データ散乱チャート９００はカッター数の軸線９２０とキャパシタンスの軸線９１０とを含んでいる。カッター数の軸線９２０は、被検カッターの数９２２を含む。キャパシタンスの軸線９１０は、測定キャパシタンス７１０の値を含む。キャパシタンス測定システム４００（図４）、キャパシタンス測定システム５００（図５）、又は同様のタイプのシステムを使用して、カッター９２２又は浸出済構成部分９２２のキャパシタンスを測定することによって、キャパシタンス・データ・ポイント９３０を得る。データ散乱チャート９００上に各キャパシタンス・データ・ポイント９３０をプロットする。各浸出済構成部分９２２は、複数回にわたって測定されたそのキャパシタンスを有している。いくつかの模範的実施態様では、各浸出済構成部分９２２に対して５つのキャパシタンス・データ・ポイント９３０が得られるが、他の模範的実施態様では、測定数はより多いか又はより少ない。いくつかの模範的実施態様では、各浸出済構成部分９２２に対して、２５パーセンタイル・マーキング９５０、５０パーセンタイル・マーキング９５２（又は平均）、及び７５パーセンタイル・マーキング９５４がチャート９００に示されている。２５パーセンタイル・マーキング９５０と７５パーセンタイル・マーキング９５４との間の領域が陰影付けされている。このデータ散乱チャート９００を使用してデータ散乱量が確認され、データ散乱量は、各浸出済構成部分９２２に対する最高キャパシタンス測定値と最低キャパシタンス測定値７１０との差、２５パーセンタイル・マーキング９５０と７５パーセンタイル・マーキング９５４との間の範囲、又はデータ散乱チャート９００から行われた何らかの同様の観察事項、のうちの１つ又は２つ以上であってよい。

図９によれば、カッター数４（９２３）及びカッター数９（９２４）は、例えばカッター数６（９２５）又はカッター数７（９２６）よりも広いデータ散乱を有している。従って、カッター数４（９２３）及びカッター数９（９２４）の浸出品質は低く、且つ／又は多結晶構造内部のミクロ構造品質は低い。多結晶構造内部の触媒材料量の増大が、このようなデータ散乱を引き起こす。

超硬多結晶構造内の浸出深さを非破壊的に割り出し、且つ／又は超硬多結晶構造の少なくとも一部を特徴づけるのにはいくつかの利点がある。例えば、工具、例えばドリルビット内に取り付けられて使用されることになっている全てのＰＤＣカッターにキャパシタンス測定を施すことができる。これにより、ＰＤＣカッター内に含まれる超硬多結晶構造の浸出深さを推定することができ、且つ／又は超硬多結晶構造の少なくとも一部、例えば浸出品質及び／又はミクロ構造品質を特徴づけることができる。従って、ドリルビット又は他のダウンホール工具に取り付けられるように特定のＰＤＣカッターだけが選択される。別の例では、同じ浸出バッチ内部で浸出される所定量のＰＤＣカッター、例えば１０００個のＰＤＣカッターが用意される場合、ＰＤＣカッターのキャパシタンスが、上記説明に従って測定される。所望の品質及び／又は浸出深さを満たすＰＤＣカッターが確保されるのに対して、所望の浸出深さ及び／又は品質を満たさない残りのＰＤＣカッターは戻される。このように、１つの模範的実施態様では、同じバッチから浸出される１０００個のＰＤＣカッターが用意されるが、２００個、又は２０パーセントのＰＤＣカッターを確保することができ、これに対して残りは戻される。従って、より高い品質及び／又は適正な浸出深さのＰＤＣカッターだけに対して対価が払われ、このようなカッターだけが確保される。その結果ＰＤＣカッターは使用中により良好な性能を発揮する。

それぞれの模範的実施態様を詳細に説明してきたが、１つの実施態様に適用可能な任意の特徴及び変更形は他の実施態様にも適用可能であると解釈されるべきである。さらに、本発明は特定の実施態様を参照しながら説明してきたが、これらの説明は制限的な意味で解釈されるようには意図されない。模範的実施態様の説明を参照すれば、開示された実施態様の種々の改変形、並びに本発明の別の実施態様が当業者に明らかとなる。当業者には明らかなように、開示された構想及び具体的な実施態様は、本発明と同じ目的を実現するための他の構造又は方法を改変又は設計するための基礎として容易に利用されることができる。やはり当業者には明らかなように、このような同等の構造は、添付の請求項に示された本発明の思想及び範囲を逸脱することはない。従って、請求項は、本発明の範囲に含まれるいかなるこのような変更形又は実施態様にもその範囲が及ぶものと考えられる。

Claims (24)

1. 正端子と負端子とを含むキャパシタンス測定装置と、
   多結晶構造を含む浸出済構成部分であって、前記多結晶構造が、浸出済層と、該浸出済層に隣接して位置決めされた未浸出層とを含み、前記浸出済層からは、触媒材料の少なくとも一部が除去されている、浸出済構成部分と、
   前記浸出済構成部分の第１表面に前記正端子を電気的にカップリングする第１ワイヤと、
   前記第１表面の反対側に位置決めされた前記浸出済構成部分の第２表面に前記負端子を電気的にカップリングする第２ワイヤと
   を含み、
   前記キャパシタンス測定装置が前記浸出済構成部分のキャパシタンスを測定する、キャパシタンス測定システム。
2. 前記キャパシタンス測定装置はマルチメーターを含む、請求項１に記載のキャパシタンス測定システム。
3. さらに、
   前記浸出済構成部分の第１表面に隣接して該第１表面と接触した状態で位置決めされる第１導電性構成部分と、
   前記浸出済構成部分の第２表面に隣接して該第２表面と接触した状態で位置決めされる第２導電性構成部分と
   を含み、
   前記第１ワイヤが前記第１導電性構成部分にカップリングされており、前記第２ワイヤが前記第２導電性構成部分にカップリングされている、請求項１に記載のキャパシタンス測定システム。
4. 前記第１導電性構成部分と前記第２導電性構成部分とがほぼ同様のサイズ及び形状を有している、請求項３に記載のキャパシタンス測定システム。
5. さらに、
   前記第２表面に向かう方向に前記第１導電性構成部分に印加される第１負荷と、
   前記第１表面に向かう方向に前記第２導電性構成部分に印加される第２負荷と
   を含み、
   前記第１導電性構成部分が変形させられて前記第１表面に適合され、前記第２導電性構成部分が変形させられて前記第２表面に適合される、請求項３に記載のキャパシタンス測定システム。
6. 前記第１負荷及び第２負荷は大きさが等しく且つ方向が反対である、請求項５に記載のキャパシタンス測定システム。
7. さらに、
   前記第１導電性構成部分に隣接して該第１導電性構成部分と接触した状態で位置決めされた第１絶縁構成部分と、
   前記第２導電性構成部分に隣接して該第２導電性構成部分と接触した状態で位置決めされた第２絶縁構成部分と、
   前記第２表面に向かう方向に前記第１絶縁構成部分に印加される第１負荷と、
   前記第１表面に向かう方向に前記第２絶縁構成部分に印加される第２負荷と
   を含み、
   前記第１導電性構成部分が変形させられて前記第１表面に適合され、前記第２導電性構成部分が変形させられて前記第２表面に適合される、請求項３に記載のキャパシタンス測定システム。
8. 前記浸出済層から副産物材料の少なくとも一部が除去されている、請求項１に記載のキャパシタンス測定システム。
9. 多結晶構造の品質を特徴づける方法であって、
   触媒材料の少なくとも一部が除去された浸出済層と、該浸出済層に隣接して位置決めされた未浸出層とを含む多結晶構造を含む浸出済構成部分を得るステップと、
   前記浸出済構成部分の少なくとも１つの測定キャパシタンス値を測定するステップと、
   前記多結晶構造の品質を特徴づけるステップと
   を含む、方法。
10. さらに、複数のキャパシタンス値と、前記多結晶構造内の複数の実際の浸出深さとの関係を示す較正曲線を得るステップを含み、
    前記多結晶構造の品質を特徴づけるステップは、前記浸出済構成部分内の実際の浸出深さを推定するために、該浸出済構成部分の１つ以上の測定キャパシタンス値を使用するステップを含む、請求項９に記載の方法。
11. さらに、複数のキャパシタンス値と、前記多結晶構造内の複数の実際の浸出深さとの関係を示す較正曲線を得るステップを含み、
    前記多結晶構造の品質を特徴づけるステップは、
    前記浸出済構成部分の前記少なくとも１つの測定キャパシタンス値の平均値を割り出すステップと、
    前記浸出済構成部分内の実際の浸出深さを推定するために、前記平均値及び前記較正曲線を使用するステップと
    を含む、請求項９に記載の方法。
12. さらに前記浸出済構成部分を脱分極するステップを含む、請求項９に記載の方法。
13. 前記浸出済構成部分を脱分極するステップは、各測定キャパシタンス値の測定の前及び各測定キャパシタンス値の測定の後の少なくとも一方で実施される、請求項１２に記載の方法。
14. 前記浸出済構成部分を脱分極するステップは、前記浸出済構成部分の接地、脱分極材料内の前記浸出済構成部分のラッピング、前記浸出済構成部分の熱処理、塩溶液中に前記浸出済構成部分を設置すること、及び所定の時間にわたる待機、のうちの少なくとも１つを含む、請求項１２に記載の方法。
15. さらに、前記触媒材料の少なくとも一部を除去して前記浸出済構成部分を形成する浸出プロセス中に前記多結晶構造内に堆積された１種以上の副産物材料から前記多結晶構造を清浄化するステップを含む、請求項９に記載の方法。
16. さらに、
    それぞれが同じ浸出プロセス中に形成される複数の浸出済構成部分のそれぞれについて複数の測定キャパシタンス値を測定するステップを含み、
    前記多結晶構造の品質を特徴づけるステップは、それぞれの浸出済構成部分についての前記多結晶構造のミクロ構造の品質を割り出すために、それぞれの浸出済構成部分について前記複数の測定キャパシタンス値を使用するステップを含む、請求項９に記載の方法。
17. さらに、
    前記複数の測定キャパシタンス値から前記複数の浸出済構成部分のそれぞれについてデータ散乱範囲を割り出すステップを含み、
    前記多結晶構造の品質を特徴づけるステップは、それぞれの浸出済構成部分について前記多結晶構造のミクロ構造の品質を割り出すために、前記データ散乱範囲を使用するステップを含み、前記多結晶構造のミクロ構造は、前記データ散乱範囲が他の浸出済構成部分のデータ散乱範囲と比較して小さいときに多孔率が低い、請求項１６に記載の方法。
18. 前記浸出済層から副産物材料の少なくとも一部が除去されている、請求項９に記載の方法。
19. さらに、前記多結晶構造の品質の特徴づけに基づいて、前記浸出済構成部分の少なくとも一部を工具に取り付けることを含む、請求項９に記載の方法。
20. 多結晶構造の品質を特徴づける方法であって、
    触媒材料の少なくとも一部が除去された浸出済層と、該浸出済層に隣接して位置決めされた未浸出層とを含む多結晶構造を含む浸出済構成部分を得るステップと、
    前記浸出済構成部分の少なくとも１つの測定キャパシタンス値を測定するステップと、
    前記多結晶構造の品質を特徴づけるステップであって、該品質が、前記浸出済構成部分の推定浸出深さ、前記浸出済層内に残っている触媒の相対量、及び前記浸出済構成部分の多結晶構造の相対多孔率のうちの少なくとも１つを含む、ステップと
    を含む、方法。
21. 前記浸出済層から副産物材料の少なくとも一部が除去されている、請求項２０に記載の方法。
22. さらに、前記触媒材料の少なくとも一部を除去して前記浸出済構成部分を形成する浸出プロセス中に前記多結晶構造内に堆積された１種以上の副産物材料から前記多結晶構造を清浄化するステップを含む、請求項２０に記載の方法。
23. さらに、各測定キャパシタンス値の測定の前及び各測定キャパシタンス値の測定の後の少なくとも一方で、前記浸出済構成部分を脱分極するステップを含む、請求項２０に記載の方法。
24. さらに、前記多結晶構造の品質の特徴づけに基づいて、前記浸出済構成部分の少なくとも一部を工具に取り付けるステップを含む、請求項２０に記載の方法。

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