JPH09290178A - 凝縮系物質を拡散処理する装置、方法及びその方法で得られた物質 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 二元素以上からなる凝縮系物質を超高速回転
による遠心力場を利用して拡散処理する装置、方法及び
その方法で得られた物質を提供すること。 【解決手段】 二元素以上からなる凝縮系物質を収容す
る回転容器（８）と、前記回転容器に対して高温で最大
８１万ｇ以上の遠心力場を与えるための高速回転駆動手
段（５）と、前記高速回転駆動手段に圧縮空気を供給す
る圧縮空気源（３）と、前記高速回転駆動手段に供給さ
れる圧縮空気の圧力及び温度を調節して所望の回転数を
うるように制御する回転制御部（１０ａ）とを含む装置
を用意し、チタン容器の場合４００℃程度までの高温、
及び２０万ｇ以上の遠心力場のもとで高速回転させ、二
元素以上からなる凝縮系物質の各原子及び／又は各分子
に作用する遠心力の差を利用して凝縮系物質を原子・分
子レベルで遠心力拡散処理するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は二元素以上からなる
凝縮系物質（蒸気圧が無視できるほど小さいかまたは系
内のいかなる部分の蒸気圧よりも大きく保たれている化
学系物質、つまり気体以外の液体状物質、固体状物質、
それらが混合した状態の物質またはそれらの中間的な状
態の物質）を超高速回転による加速度場を利用して拡散
処理する装置、方法及びその方法で得られた物質に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】凝縮系物質の外力による原子や分子の拡
散には、電磁力によるものと、遠心力（重力）によるも
のがあり、電磁力によるものは工業的にもすでに利用さ
れている。しかし、遠心力によるものは、液体中のマク
ロ粒子で低い加速度場のものを除いて、固体中で原子や
分子の高い加速度場のものでは基礎研究もほとんど行わ
れていないのが現状である。

【０００３】濃度差以外の原動力による凝縮系物質中で
の原子や分子の拡散現象として、温度勾配によるもの
（サーモマイグレーション）や電位勾配によるもの（エ
レクトロマイグレーション）などが知られており、後者
は特殊な金属の高純度精製法などで工業的にも利用され
ている。一方、溶媒に気体や液体を用い、加速度場は小
さいが、密度差による遠心力の差を利用してマクロ的混
合物質の分離や濃縮をする方法は従来より行われてい
る。また、同じく遠心力を利用して原子レベルの拡散処
理する方法としては、溶媒に気体を用いた方法が気体分
子や同位体元素の分離・濃縮法として一部利用されてい
る。しかし、溶媒が凝縮系物質（液体や固体）で加速度
場による原子や分子の拡散現象はまだ利用されていな
い。

【０００４】さらに、拡散する原子や分子の濃度がモル
分率で１０^-3程度以上まで高くなると、原子や分子の濃
度を制御する効果だけでなく、相変化や化学反応などを
起こす効果もある。従来、沈降現象の解析は無限小濃度
でしかも厳密にはマクロ粒子にしか適用できないLammの
線形理論が提案されているが、上記のような強い加速度
場による高い濃度の原子や分子の拡散に適用できる沈降
理論はなく、実施例もなかった。本明細書ではこのよう
な凝縮系物質中での加速度場による拡散を遠心力拡散と
呼ぶ。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、凝縮媒体中
で原子や分子の沈降拡散を高濃度で実現するために、２
０万ｇ以上、望ましくは８１万ｇ以上の超高加速度場
を、６０℃を超える高温下で発生できる、これまでに類
のない超遠心機（超高加速度場発生装置）を提供して、
新しい物質プロセス方法を提供しようとするものであ
る。一般的に、回転軸のまわりの角速度をω、物体から
回転軸に下ろした垂線の長さをｒとすると、加速度場ｇ
は、α＝ｒω² で表される。試料容器内径半径ｒの大小
によつて必要な回転速度が相違するが、例えば試料容器
内径半径ｒが２０mmの場合には、８１万ｇの発生には最
高回転速度２０万rpm 以上の超高速回転を実現すること
が必要となる。

【０００６】そこで本発明は、試料温度６０℃以上の条
件下で、上記の超高速回転を実現しうる超高速回転装置
を提供することを課題とする。ちなみに、現在市販され
ている超遠心機では、試料が低密度液体試料の場合に
は、加速度場を高めることは困難であり、常温において
すら、発生できる加速度場が８１万ｇ以上のものは存在
せず、特に６０℃以上の雰囲気温度で動作しうる２０万
ｇ以上の超遠心機は存在しない。

【０００７】もしも、任意の凝縮媒体中に上記のような
超高加速度場が、６０℃以上の高温下で実現するなら
ば、外力による拡散の基礎技術が飛躍的に進歩するばか
りでなく、元素、同位体の濃縮・精製、傾斜物質の作製
の他、非平衡物質の合成など、これまでにない新しい物
質プロセス法が生まれる可能性がある。かくて、本発明
はこれを現実のものにしうる拡散処理装置を提供するこ
とを課題とする。

【０００８】

【問題点を解決するための手段】このような凝縮系物質
の遠心力拡散処理方法を工業的に実施する場合には、目
的とする拡散に必要な回転条件、高速回転によって物質
及び容器に発生する応力、実用レベルの拡散原子の移動
速度を実現できる条件（特に温度）、及び超高速回転と
内部が加熱可能な装置の物質、構造、性能などの関係を
相互に検討して遠心力拡散処理を実現する装置の設計・
運転を行わなければならない。このような装置では、大
抵の場合、１万rpm 以上の高速回転と物質によっては加
熱が必要になるので、回転動力にはタービンモータ、高
周波モータなどが、加熱方法には熱風加熱、ジュール加
熱、高周波加熱、レーザ加熱、反応加熱などが候補に上
げられる。

【０００９】本発明では固体や液体中で外力による原子
や分子の拡散を高濃度で実現するために、６０〜２，０
００℃の温度で２０万ｇ以上、好ましくは１００〜２，
０００℃の温度で３０万ｇ、より好ましくは１００〜
２，０００℃の温度で８１万ｇ以上（差し当っての目標
としては３０万ｇ以上）の加速度場を発生できる超遠心
機（超高加速度場発生装置）を開発した。従来は、６０
℃以上の高温下でそのような超加速度場を適用しようと
する発想、つまり技術的思想そのものが全く存在しなか
った。本発明は、そのような新規な発想に基づいて、問
題の超加速度場を実現するために、試料内径４０mmの実
施例において、最高約２２万rpm 程度の超高速回転を達
成した。このような超遠心機は世界でも類のないもので
ある。

【００１０】現在、１０万rpm 以上の超高速回転は、ギ
アで回転数を上げるギアモータ、高周波モータ、オイル
タービンモータ、エアタービンモータなどで実現されて
いる。本発明では動力にエアタービン型モータを採用
し、軸受には高トルクの超高速回転にも耐えられるオイ
ルフロート軸受を用いている。

【００１１】

【実施例】

Ａ．装置の実施例 図１に本発明の実施例装置の全体を概略的に示す。図１
（ａ）は本装置の概略平面図、図１（ｂ）は概略正面図
である。本装置を大別すると、コンプレッサ１及びリザ
ーブタンク２を含み動力部を構成する圧縮空気源３、燃
焼器４、エアタービンモータ５、試料容器（カプセル）
８ｂを収容する回転容器８、加熱用の熱風器９、回転計
測部１０及び回転容器８の回転中の微小な変位を検出す
るためのギャップセンサ１１からなる。タービンモータ
５及び回転容器８は、図２に示すように一体的に連結さ
れていて、タービンモータ５としては基本的にターボチ
ャージャを流用し、それにバランスを精密に取った回転
容器（カプセル８ｂのホルダ）８を組み合わせて構成し
た。

【００１２】（動力部）エアタービンモータ５の動力に
は、２００℃以上、１．５気圧以上の高温圧縮空気が必
要であり、このために、コンプレッサ１とジェットエン
ジン型燃焼器４を採用した。

【００１３】＃１）圧縮空気源（図１） エアタービンモータ５に供給しなければならない空気量
（＞５m³/min）、空気圧（最高３kg/cm²）に基づいてコ
ンプレッサの仕様を決定し、スクリュー型コンプレッサ
１を採用した。スクリュー型コンプレッサを選んだ理由
は、高圧で吐出量が大きく、ピストン式よりも静かなた
めである。そのコンプレッサの最大吐出量は６．１m³/m
inで、吐出圧は、７．０kg/cm²であって、圧縮機と脱湿
脱油装置の二つのユニットからなり、圧縮機で圧縮され
た空気は、脱湿脱油装置で乾燥脱油されるわけである
が、この脱湿脱油装置で、ほぼ完全に乾燥されるので、
空気中の水分による回転装置の配管、及びタービンの損
傷の心配がほとんどない。また、取扱いとメンテナンス
が簡単で、信頼性も高い。コンプレッサ１だけでは、コ
ントロールバルブ１２に供給する空気の圧力が変動しや
すいので、間にリザーブタンク２を入れ供給圧力の安定
化をはかった。タンクの容量は０．６m³、耐圧９．９kg
/cm²で、９．５kg/cm²になると付属の安全弁が作動す
る。

【００１４】＃２）ジェットエンジン型燃焼器（図１） 本器はコンプレッサと並んで動力部の根幹をなす部分
で、エアタービンモータ（実体は、例えばターボチャー
ジャ）を２０万rpm 回転させるために灯油の燃焼によ
り、圧縮空気を最高８００℃程度まで加熱する役目を持
つ。この燃焼器４は丸和電機（株）製のジェットエンジ
ン型のもので灯油を１〜１５気圧で噴射してこの中で圧
縮空気と混合して効率よく燃焼させうるものである。出
口温度は４００〜８００℃まで可変である。ノズルを交
換することによってあらゆる大きさのエアタービンモー
タに対応することができる。

【００１５】＃３）エアタービンモータ（図２） エアタービンモータ５としては、例えばエンジン用のタ
ーボチャージャを改造して用いる。使用したターボチャ
ージャは三菱重工製のＴＤ−０４又はＴＤ−０７で、前
者が高回転型で後者は大容量型である。公称最高回転数
はＴＤ−０４型で２０万rpm に達する（テストでは３０
万rpm 近くまで回転できた）。このターボチャージャの
タービンホイール１３の軸受けとしては、オイルフロー
ト軸受１４を採用してそのような高速回転に耐えるよう
にし、循環する６０〜８０℃のオイルの傍に更に水を循
環させ、オイルと水を併用して軸受やセンサ部を冷却す
るようにした。ターボチャージャに供給する圧縮空気は
最大風量５m³/min、最大圧力３kg/cm²が必要である。本
発明ではこのターボチャージャに対して冷却用のカバー
２０を取り付け、その中に熱風を導入し、速度測定器、
温度計、圧力計等を取り付けるなどの改造を施した上
で、回転容器８を取り付けるようにした（図６も参照の
こと）。改造後のエアタービンモータ５の断面模式図を
図２に示す。

【００１６】＃４）回転制御装置（図３） 回転制御装置全体のブロック図を図３に示す。大まかに
説明すると、コンプレッサで圧縮された空気をタービン
５に送り込む際に、空気のタービン入口での圧力及び温
度（燃焼器を装着した場合のみ）を調節することにより
所望のタービン回転数を得る装置である。これに付随し
て、オイル軸受への潤滑油の供給、潤滑油の温度保持、
タービン入口に於ける空気の温度、圧力の計測、燃料供
給装置、燃焼装置、及び、これらの管理制御が必要不可
欠となる。以下に、回転制御装置の主要な部分について
簡単に解説する。

【００１７】ターボチャージャのオイル軸受１４に於い
てはオイルの温度が重要であり、高回転で焼き付かず、
オイルの粘度が最適になる温度（６０〜１００℃）に保
たねばならない。そこで、電子温度調節器１０ｃにより
オイルクーラを制御して潤滑油の温度調節を行う。オイ
ル軸受では、潤滑油の温度と同様に供給圧力が重要であ
るが、ポンプでは圧力の制御ができないので、圧力スイ
ッチを別に取り付けて圧力を一定（約２kg/m²)に保たね
ばならない。

【００１８】＃５）回転診断装置（図３） 回転診断装置は回転制御装置各部をコントロールし、タ
ービンの高速回転に必要な条件を制御する装置である。
回転診断装置でコントロールできるのは、コントロール
バルブ１０ｄの操作によるタービン入口のエアの圧力調
節、軸受の潤滑油温度の調節、燃焼器の制御によるター
ビン入口のエアの温度調節、である。圧力スイッチによ
る潤滑油供給圧力のコントロールは、診断装置を介さず
に、圧力スイッチの部分だけで行い、圧力値の設定も、
直接圧力スイッチのダイヤルにて行う。

【００１９】また、回転診断装置では各所の測定値を表
示し、異常発生時の警告を警報表示灯１０ｅにて行う。
測定表示する値は、潤滑油圧力、潤滑油温度、タービン
入口圧力、タービン入口温度、燃料圧力、コントロール
バルブ開度で、警告の項目は、潤滑油温度、潤滑油量、
潤滑油圧力、タービン入口温度、点火不良、タービン回
転数、潤滑油用冷却水の不足であるが、燃料圧力及び点
火不良の表示は燃焼運転時のみで、空気運転時は表示し
ない。異常が発生した場合には燃料供給が停止するよう
になっているが、運転の停止は非常停止ボタンによる。

【００２０】（試料部）本装置では、ただ遠心力を与え
るだけでなく、拡散や相変化反応などを起こさせること
が目的であるので、必要な拡散係数、反応速度を確保す
るために試料、即ちそれを収容する試料容器、及びそれ
を取り付けて回転させる回転容器の温度を上げる必要が
ある。このために、通常の回転容器では不向きなので、
軽くて４００℃付近まで高強度を維持するαβ型チタン
合金製の回転容器を製作した。また、チタン合金は４０
０℃程度までしか使えないので、さらに高温用としてイ
ンコネルやセラミックス製のものを使ってもよい。

【００２１】＃１）回転容器（図４） ターボチャージャーに連結した回転容器８に設けたスロ
ット８ａの中に、試料を詰め栓８ｃをねじ込んだ試料容
器（カプセル）８ｂを挿入し、更に栓８ｄでスロット８
ａの入口を閉ざして固定した上で、回転容器８を回転さ
せて拡散の試験を行う。回転容器８に設けられたスロッ
ト８ａに収容された試料容器８ｂの状態を図４（ａ）の
断面部分に示す。回転容器８は、超高速で回転させるた
め、重量バランスの調整と応力集中を防ぐことが非常に
重要である。このため有限要素法による解析を行い、応
力集中が起きないように設計した。その結果、スロット
８ａは、回転軸に対して３０°の傾斜を与えて配置した
が、この傾斜角度に限定するものではない。材質は、強
度と軽量化が大切であるので両方を考え、αβ型チタン
合金（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）を採用した。

【００２２】＃２）回転体カバー（図５） 回転容器８が２０万rpm で回転すると、外周の周速は４
８０m/s にも達するため万一破壊した場合、非常に危険
である。そこで安全のために、周りを、カバー２０で覆
った。高温雰囲気中で動作させるので、水冷式カバー２
０ａを用いてもよい。また、この回転体カバーには諸計
測センサや、熱風導入装置としてヒータ２１、ファン２
２などを取り付ける。この回転カバー部及び計測部のブ
ロック図を図５に示す。カバー２０は危険防止だけでな
く、後に論ずるレーザ回転計用のアダプタ６１、光ファ
イバ６２、６３や変位計、などの固定に役立つ。

【００２３】実施例ではこれで充分であったが、熱風装
置で試料の温度を上げるためにカバー内に熱風を送って
高温雰囲気中で動作させようとすると、軸や軸受などの
過熱を防ぐために冷却する必要が生じる。この場合に備
えて、図７に示すように新たに水冷ジャケット２０ａ及
びジャケットカバー２０ｂを製作し、水冷ジャケットと
ジャケットカバーとの間に冷却水２０ｃを注入し、ドレ
イン２０ｄから排出する構造も試みた。材質は、カバ
ー、水冷ジャケット、ジャケットカバーは腐食や熱を考
慮してＳＵＳ−３０４、リングはＳ４５Ｃを採用した。
これらは形状が複雑であるばかりかステンレスの加工が
必要なので、熟練した技術者に依頼して試作した。

【００２４】＃３）熱風装置（図６） 高温雰囲気中で試験を行うための熱風装置を取り付けた
状況を図６に示す。セラミックヒータ２１とファン（ロ
ブスト型）２２を組み合わせて、ファン２２からの風が
チューブ３５を通ってヒータ２１に入り、熱されてから
ステンレスフレキシブルチューブ３６を介して水冷ジャ
ケット２０ａ内に送り込まれるように構成した。ヒータ
２１にはサーモスイッチが内蔵されているが、入力電流
が大きくファンは２００V を使用し、またこれらは回転
部の側に設置していることから、電源ボックス３７内の
電磁開閉器３８を使用し遠隔操作する。本装置では１，
０００℃程度まで回転容器を加熱することができる。実
験に際しては、回転容器の材質であるチタンの耐熱が４
００℃程度までなので、さしあたって、４００℃を目標
にして実験を行つた。回転容器８をインコネル製にする
と、７００℃程度まで大丈夫であるが、重量が重くな
る。セラミックを用いると、１，０００℃程度まで可能
になる。

【００２５】＃４）計測機器 超高速回転装置では回転数を計測すること、及び超高速
で回転する回転容器８の偏心を検出することが大変重要
である。ここでは、レーザの反射光による回転数の計
測、変位計による偏心回転の検出について述べる。 （１）変位計 回転容器８は、超高速で回転するので、重量バランスの
不均整による回転の偏心が、軸や軸受の損傷、破壊を引
き起こす可能性がある。そこで、ギャップセンサ１１に
より、回転容器８の回転中の微小な変位を検出し、オシ
ロスコープ又はデジタルメモリで記録するようにした。
これによって回転速度も計測することができる。 （２）回転計（１０ｂ） 回転速度の計測には磁石を用いた電磁誘導が簡単である
が、本装置では、回転容器の回りが高温（３００℃程度
以上）になり、電磁誘導法では磁石が能力を失って計測
には使えなくなる。そこで、フォトカップラの原理でレ
ーザを回転容器に入射し、その反射光を検出して回転速
度を計測するようにした。レーザダイオードは、最大３
０mWの出力、波長７，８００オングストロームのレーザ
光を安定して発振するものを使用した。検出器として
は、フォトトランジスタを利用して受光回路を作成し
た。レーザダイオードコリメータから回転容器へ、回転
容器からフォトトランジスタへ、光ファイバによりレー
ザを誘導する。

【００２６】Ｂ．方法の実施例 （超高加速度場の発生） ＃１）運転方法 超高速回転装置の運転は回転制御装置及びコンプレッサ
の運転マニュアルに従って行うが、回転制御装置につい
ては、運転前に潤滑油圧力（２．０kg/cm²) の設定を予
め行っておく。また、運転開始後エアー設定ダイヤルで
回転を上げる前に、電空ポジショナのパイロット減圧弁
の圧力（１．４kg/cm²) を設定する。操作中、潤滑油の
温度が７０℃程度に上昇するまで３０分ほど待たねばな
らないので、この間にコンプレッサの暖気運転を行って
おく。

【００２７】＃２）燃焼器を稼働しない場合の結果 図７に今回発明した超高速回転装置の性能図（タービン
入口圧力と回転数の関係）を示す。この図で、燃焼器を
稼働させなくて空気を加熱しないで運転した場合（空気
運転、AIR 運転）、バルブの開度が７０％の時に回転数
が１５万rpm を越えた。このとき試料容器（カプセル）
には、最大で５０万ｇ以上の遠心力がかかっていること
になる。さらにバルブを開いて、開度を７５％にする
と、空気圧力は１．２kg/cm²以上で回転は瞬間的には１
７万rpm を越えたが、コンプレッサの空気供給量が限界
に達し、圧縮空気の供給圧力が低下して、１６万rpm 弱
で回転が安定した。この時の回転容器の温度はヒータを
使用しない場合は５０〜９０℃程度の間で送風器で調節
できる。

【００２８】＃３）燃焼器を稼働させた場合の結果 図７で、燃焼器を稼働させ圧縮空気の温度を上げて運転
した場合（燃焼運転、FIRING運転）の性能図を見ると、
空気圧力は０．６kg/cm²以下であるが、空気温度が６０
０〜６５０℃で２０万rpm 以上の超高速回転を容易に実
現することができた。これは温度が上がることによって
装置の効率が上がることと、空気の音速が上がり加速性
能が上がることなどによるものと考えられる。図８に径
が４０mmのところで発生する加速度場の値を回転速度に
対して示す。今回の試験での最高回転数は２２．４万rp
m であったが、この時、半径２０mmの試料内の最大直径
のところに発生する加速度は１１２万ｇに達する。この
値は市販のいかなる超遠心機も達成することができない
値である。今回の実験では２０万rpm 以上の回転を安定
して５時間以上持続することに成功した。回転容器の温
度はオイルの温度、軸受冷却用の水の流し速度、容器室
の空気流量などに依存するが、これらを相互に調節する
ことにより、ヒータ無しで５０〜２００℃程度まで試料
の温度を送風器で制御することができる。ヒータを使用
すると３００℃程度まで加熱が可能である。

【００２９】（動作試験）本発明の拡散装置の耐久特性
と超高加速度場の物質に対する効果を確認するために、
実際に、二成分系の試料を容器に入れて、８５〜１０３
万ｇ、温度が２２５〜２３５℃で、８５時間程度の超遠
心力処理試験を行った。本装置は凝縮系物質をヒータ無
しで５０〜１５０℃で最大２２万rpm の遠心力処理をす
ることができる。

【００３０】本発明の装置では試料温度範囲がヒータ無
しで５０〜１５０℃であるので、最初の試料としてはこ
の温度付近で拡散係数が大きいこと、融けないこと、合
金系であることが望ましい。このような観点から、Ａｕ
−Ｉｎ（試料１）、Ｓｅ−Ｔｅ（試料２）、Ｂｉ−Ｓｂ
（試料３）系などを実施例として提示したが、これらに
限定するものではない。更に、低融点合金を対象として
Ｂｉ−Ｓｎ合金（試料４）、及びＢｉ−Ｉｎ合金（試料
５）についても試験した。

【００３１】最初の試験対象とした試料１は、１５０℃
以下でも、比較的拡散係数が大きいＡｕ（金）−Ｉｎ
（インジウム）系であり、１００℃程度、１６万rpm 程
度の回転数、１０時間程度の超遠心力処理試験（最大５
７万ｇ程度）を行った。処理後に回収した試料は、偏光
顕微鏡、局所Ｘ線回折装置及びＥＰＭＡ（エレクトロン
・プローブ・マイクロ・アナライザ）により、それぞれ
断面の観察及び分析を行った。

【００３２】＃１−１）試料１：Ａｕ−Ｉｎ レアメタリック（株）製の金線とインジウムショットを
用い、重量比がＡｕ：Ｉｎで１：１９になるように秤量
した。試験管にＩｎのみを入れ、排気しながら約４５０
℃で融解させた。これにＡｕ線を加え、約４００℃で３
時間融解混合した。恒温相で１７０℃で２０時間アニー
ルした後、再び４００℃まで加熱し、内径３．０mmのム
ライト管に鋳込み、これを液体窒素中につけて急冷し、
直径約３mmの円柱状試料を得た。この試料を若干圧延し
て、内径３mmのチタニウム合金製の２つの試料容器（カ
プセル）８ｂにジグとハンドプレスを用いて封入し、同
じくチタニウム合金製の回転容器８にセットした。この
時、２つの試料容器のバランスをとるために試料は１mg
以内の誤差で秤量した。

【００３３】＃１−２）超遠心処理 燃焼器運転の処理形態で行った。エアバルブを１９％開
け、燃料バルブ９％で点火した。この時の回転数は１
１．１万rpm であった。エアバルブ２６％、燃料バルブ
１６％に上げると回転数は１６．７万rpm に達し、試料
温度は３０分後１１５℃で安定した。これより８時間、
回転数が１６．０〜１６．７rpm の範囲に納まるように
バルブを調整した。この時の最外部の（試料容器の内径
最大のところでの）最大加速度場は、０．５７３／０．
６２４×１０⁶ ｇである。試料温度Ｔが１１０〜１１８
℃に納まるように送風器を調整した。また、もう一つの
実験では、同じ回転数の１６．０〜１６．７rpm で試料
温度Ｔが１５３〜１６０℃に納まるように送風器を調整
した。

【００３４】８時間経って、燃焼器を止め、エアバルブ
を上げ、回転数をなるべく維持しながら、また、送風器
で冷風を送りながら急冷させた。この時の回転数は１
０．５万rpm であった。約３０分後５５℃、９０分後４
０℃になったので装置を止め、試料容器（カプセル）を
取り出した。試料はマイナス約２０℃で保存した。

【００３５】＃１−３）評価 各試料の結晶構造の解析は、局所Ｘ線回折装置である日
本電子（株）製のＤＸ−ＭＡＰ２とリガク（株）製のＲ
ＩＮＴ２０００を用いて行った。カプセルを直径で約１
／３まで平面研磨し、試料表面を長め方向に露出させ、
ダイヤモンドペーストで光学研磨して観察試料とした。
回収した試料の金属組成の偏光顕微鏡写真を図９に示
す。同様に、各試料の組織と組成の評価のためのＥＰＭ
Ａ（エレクトロン・プローブ・マイクロ・アナライザ）
観察は、日本電子（株）製のＪＸＡ−８８００Ｒを用い
て行った。

【００３６】出発原料：Ａｕ：Ｉｎ＝５：９５ｗｔ％ 純粋なＩｎ相の中に、ＡｕＩｎ₂ 結晶がランダムに分布
した。 実験条件： 回転速度：１６０，０００〜１６７，０００rpm 最大加速度：０．５７３〜０．６２４×１０⁶ ｇ 温度：１５３〜１６０℃ 時間：８時間

【００３７】回収試料（図９及び図１０） 回収した試料Ａｕ−Ｉｎの断面の状態を、金属組成の偏
光顕微鏡写真である図９と、ＥＰＭＡによるＡｕ及びＩ
ｎの濃度分析線のトレース図である図１０とで示す。図
９において、矢印の方向が加速度場が大きくかかる方向
である。図１０において、スキャン・ラインと表記され
た横線は、分析センサを試料に対して走査させたライン
を示す。分離した各相の濃度分析線図である図１０によ
ると、下記のとおり１相のＡｕＩｎ₂ 相の中でも、加速
度場が大きい方向に金の濃度分布が観察されるが、これ
は化合物の中で原子の拡散が起こったためである、と結
論される。 ・主に３相に相分離した。 １相：Ａｕ−Ｉｎ相：ＡｕＩｎ₂ 結晶（蛍石型構造） 高ｇ方向（矢印の方向）に連続的にＡｕの濃度が大きく
なることが観察された。 Ａｕの濃度 ３５〜４０ｗｔ％ Ｉｎの濃度 ６０〜６５ｗｔ％ ２相：富Ｉｎ相 高ｇ方向に連続的にＡｕの濃度が大きくなることが観察
された。 Ａｕの濃度 ５〜１０ｗｔ％ Ｉｎの濃度 ９０〜９５ｗｔ％ ３相：ほぼ純粋なＩｎ相 考察 ・ このように相分離したＡｕＩｎ₂ 結晶内に、Ａｕの
連続的組成変化があるのは、原子レベルで沈降を生じた
証拠である。 ・ 先ず、マクロな沈降で相分離が起こり、その後結晶
内で、原子レベルの沈降で連続的な組成勾配が起こった
と考えられる。

【００３８】＃２−１）試料２：Ｓｅ−Ｔｅ 次にＳｅ−Ｔｅを試料として試験を行った。但し、Ｓｅ
−Ｔｅ系は高温でＳｅが蒸発することを考慮して対応し
た。レアメタリック（株）製のＳｅとＴｅを用い、重量
比がＳｅ：Ｔｅで１：１９になるように秤量した。試験
管にＴｅのみを入れ、排気しながら約４５０℃で融解さ
せた。これにＳｅ線を加え、約４００℃で３時間融解混
合した。恒温相で１７０℃で２０時間アニールした後、
再び４００℃まで加熱し、内径３．０mmのムライト管に
鋳込み、これを液体窒素中につけて急冷し、直径約３mm
の円柱状試料を得た。この試料を若干圧延して、内径３
mmのチタニウム合金製の２つの試料容器（カプセル）８
ｂにジグとハンドプレスを用いて封入し、同じくチタニ
ウム合金製の回転容器８にセットした。この時、２つの
試料容器のバランスをとるために試料は１mg以内の誤差
で秤量した。

【００３９】＃２−２）評価 この試料２の結晶構造の光学的観察、及び組織と組成の
評価のためのＥＰＭＡ（エレクトロン・プローブ・マイ
クロ・アナライザ）観察も、前述の１−３）評価の項に
記載した試料１に対して使用したものと同一の装置で、
同様に実施された。回収した試料Ｓｅ−Ｔｅの断面の状
態を、金属組成の偏光顕微鏡写真である図１１と、ＥＰ
ＭＡによるＳｅ及びＴｅの濃度分析線のトレース図であ
る図１２とで示す。

【００４０】出発原料：Ｓｅ：Ｔｅ＝７０：３０ mol％ 富（リッチ）Ｔｅ相、富Ｓｅ相のモザイク状試料（結晶
粒径は小さい） 結晶構造は六方晶である。 実験条件： 回転速度：１９５，０００〜２１５，０００rpm 最大加速度：０．８５〜１．０３×１０⁶ ｇ 温度：２２５〜２３５℃ 時間：８５時間

【００４１】回収試料（図１１及び図１２） 図１１及び図１２から次のことが観察された。 ・主に３相に相分離した。構造は六方晶のままであっ
た。 １相：富Ｔｅ相（純粋なＴｅの塊もある） 高ｇ方向（矢印の方向）に連続的にＴｅの濃度が大きく
なる Ｔｅの濃度 ６０〜７５ｗｔ％ Ｓｅの濃度 ４０〜２５ｗｔ％ 結晶粒径は小さい：１００μm 以下 ２相：中間相（Ｓｅ−Ｔｅ同程度） Ｔｅの濃度 ４０〜５０ｗｔ％ Ｓｅの濃度 ５０〜６０ｗｔ％ 結晶粒径はかなり大きい ３相：富Ｓｅ相‥‥低ｇ方向に連続的にＳｅの濃度が大
きくなる Ｔｅの濃度 ２０〜３０ｗｔ％ Ｓｅの濃度 ７０〜８０ｗｔ％ 結晶粒径は大きい：長さ＞数百μm 考察 ・ 図１１の偏光顕微鏡写真によると、３相の結晶は大
きいが、この中でもＳｅとＴｅとの連続的組成が存在す
ることは、原子レベルの沈降が生じた証拠である。 ・ 先ず、マクロな沈降で相分離が起こり、その後の結
晶内での原子レベルの沈降により、連続的な濃度勾配が
生じたと考えられる。

【００４２】＃３−１）試料３：Ｂｉ−Ｓｂ 次にＢｉ−Ｓｂを試料として試験を行った。但し、Ｂｉ
−Ｓｂ系は表面に酸化物相らしい物質ができることを考
慮して対応した。レアメタリック（株）製のＢｉとＳｂ
を用い、重量比がＢｉ：Ｓｂで１：１９になるように秤
量した。試験管にＳｂのみを入れ、排気しながら約４５
０℃で融解させた。これにＢｉ線を加え、約４００℃で
３時間融解混合した。恒温相で１７０℃で２０時間アニ
ールした後、再び４００℃まで加熱し、内径３．０mmの
ムライト管に鋳込み、これを液体窒素中につけて急冷
し、直径約３mmの円柱状試料を得た。この試料を若干圧
延して、内径３mmのチタニウム合金製の２つの試料容器
（カプセル）８ｂにジグとハンドプレスを用いて封入
し、同じくチタニウム合金製の回転容器８にセットし
た。この時、２つの試料容器のバランスをとるために試
料は１mg以内の誤差で秤量した。

【００４３】＃３−２）評価 前述の試料１及び試料２に対するのと同様にして得た、
試料３のｂｉ−Ｓｂの断面の状態を、金属組成の偏光顕
微鏡写真である図１３と、ＥＰＭＡによるＢｉ及びＳｂ
の濃度分析線のトレース図である図１４とで示す。 出発原料：Ｂｉ：Ｓｂ＝７０：３０ mol％ 富Ｂｉ相と富Ｓｂ相からなるデンドライト状試料 結晶構造は、六方晶の菱面体構造である。 実験条件： 回転速度：１９５，０００〜２１５，０００rpm 最大加速度：０．８５〜１．０３×１０⁶ ｇ 温度：２２５〜２３５℃ 時間：８５時間

【００４４】回収試料（図１３及び図１４） 図１３及び図１４から次のことが観察された。 ・主に３相に相分離した。構造は六方晶（菱面体）のま
まであった。 １相：均一な富Ｂｉ相 高ｇ方向（矢印の方向）に連続的に組成が大きくなる。 Ｂｉの濃度 ８０〜１００ｗｔ％ Ｓｂの濃度 ０〜 ２０ｗｔ％ 結晶粒径は大きく、数百μm から数mmである。結晶構造
が同じであるということは、固溶体を形成している証拠
である。 ２相：Ｂｉ−Ｓｂ相：ほぼ均一な相の中に薄いデンドラ
イト相が残る。 Ｂｉの濃度 ７０〜８０ｗｔ％ Ｓｂの濃度 ２０〜３０ｗｔ％ ３相：薄いＢｉ−Ｓｂデンドライト相がそのまま残る。 マクロな沈降はあまり見られない。 考察 ・ 図１４の濃度分析線図に示すように、１相の結晶の
粒径が数百μm から数mmのように大きく、１相の結晶内
に連続的な組成変化が生じたことは、原子レベルの沈降
が生じた証拠であると考えられる。 ・ Ｂｉ−Ｓｂ系の場合、２相、３相にデンドライト相
が残っていることから、マクロな沈降はなかったものと
考えられる。

【００４５】＃４）試料４：低融点合金Ｂｉ−Ｓｎ 低融点合金Ｂｉ−Ｓｎを出発原料にして比較的低温（１
００℃）で超遠心力処理を行い傾斜合金を作製した。出
発原料の作成方法は、前述のＢｉ−Ｓｂ系に対するもの
と同様である。 出発原料：Ｂｉ−Ｓｎ合金 Ｂｉ：５８ｗｔ％、Ｓｎ：４２ｗｔ％、融点：１３８℃ Ｍ_Bi＝２０９．０ｇ/mol、Ｍ_Sn＝１１８．１ｇ/mol 実験条件：回転速度：１９０，０００〜２１０，０００rpm 最大加速度：０．８１〜０．９９×１０⁶ ｇ 温度：９５〜１０５℃ 時間：５０時間 このときは、熱風器を使用せず、冷風を送り温度を調節
した。回収試料：高ｇ方向に富Ｂｉ相と富Ｓｎ相が順に
２相に分離し、その中でＢｉ−Ｓｎの傾斜分散した合金
が得られた。富Ｓｎ相は固溶体相であるが富Ｂｉ相は分
離相も含まれていた。

【００４６】＃５）試料５：低融点合金Ｂｉ−Ｉｎ 低融点合金Ｂｉ−Ｉｎ合金を出発原料にして比較的低温
（６０℃）で超遠心力処理を行い傾斜合金を作製した。
出発原料の作成方法は、前述のＢｉ−Ｓｂ系に対するも
のと同様である。 出発原料：Ｂｉ−Ｉｎ合金 Ｂｉ：３４ｗｔ％、Ｉｎ：６６ｗｔ％、融点：７２℃ Ｍ_Bi＝２０９．０ｇ/mol、Ｍ_In＝１１４．８ｇ/mol 実験条件：回転速度：１９０，０００〜２１０，０００rpm 最大加速度：０．８１〜０．９９×１０⁶ ｇ 温度：５５〜６５℃ 時間：５０時間 このときも熱風器を使用せず、冷風を送り温度を調節し
た。回収試料：高ｇ方向に基本的にＩｎ₂ Ｂｉ化合物相
と富Ｉｎ相が順に２相に分離し、その中でＢｉ−Ｉｎの
傾斜分散した合金が得られた。基本的にＩｎ₂ Ｂｉ化合
物相の中でも原子濃度の傾斜が見られた。

【００４７】＃６）その他の試料 上に述べた実施例は二成分系のものを例示したが、本発
明はそれらに限定するものではなく、三成分以上の凝縮
材料であってもよい。例えば、三成分の材料としては、
少なくとも、Ｓ−Ｓｅ−Ｔｅ、Ａｓ−Ｓｂ−Ｂｉ、Ｉｎ
−Ａｕ−Ａｇ、Ｂｉ−Ｓｎ−Ｉｎなどを主成分として、
四成分の材料としては、少なくとも、Ｐ−Ａｓ−Ｓｂ−
Ｂｉ、Ｐｂ−Ｉｎ−Ａｕ−Ｃｕなどを主成分としても同
様に実施可能である。また低融点合金についても、三成
分、四成分試料でも同様に実施可能である。何れも現象
は基本的に同じなので同様な効果が期待できる。固溶
体、化合物及び分離系などの相状態は、加速度場下での
状態図によつて決定される。また、状態は固体に限ら
ず、液体状態であってもよい。また、液体と固体が混合
した状態や中間的な状態であってもよい。

【００４８】

【発明の効果】本発明の方法及び装置により、エアター
ビン型モータとチタン合金製回転容器を採用して、試料
容器８ｂの最大内径４０mmのところで、最高２２万rpm
以上の超高速回転を実現できる超遠心機（超高加速度場
発生装置）を提供することができた。これによって、外
熱式ヒーターを併用することにより、チタン合金製の容
器に納めた凝縮媒体は４００℃程度までの温度下で、イ
ンコネル製の容器に納めた凝縮媒体は７００℃程度まで
の温度下で、それぞれ当初の目標であった試料容器の内
径最大部分で８１万ｇはもとより、１００万ｇ以上の超
高加速度場を安定して実現できるようなった。

【００４９】かくて、本発明の方法及び装置によって、
凝縮系材料を遠心力拡散することが可能になり、原子濃
度の制御や元素や同位体の分離・濃縮・精製などのよう
な直接的作用はもちろん、その二次的作用として、原子
や分子の濃度変化に伴う密度や屈折率の制御、異種材料
の接合、材料の焼結などの作用が期待できる。また、拡
散原子のモル分率が１０^-3程度を越えるような拡散の場
合、化学的に非平衡な状態が実現し、不定比化合物、金
属間化合物、準安定相物質などの非平衡物質や特殊構造
物質及びそれらを含む多層共存物質や傾斜材料を合成す
る作用も期待できる。特に、拡散原子のモル分率が１０
^-1を越えるとその可能性は極めて高くなる。さらに、高
速回転には不可避の遠心力による応力（圧力）分布が拡
散と一緒に物質に変化を与え、焼結や接合だけでなく高
圧相物質、高歪材料などの特殊構造物質やそれらを含む
多層共存物質の合成が期待できる。本発明によって得ら
れる組成勾配を有する凝縮系材料は、従来技術では得ら
れなかったので、例えば半導体産業、素材産業、原子力
産業、のような分野において、例えば元素同位体の濃
縮、精製、組成の制御、新素子の製造技術に進歩をもた
らすことが期待できるので、産業上の利用価値が高い。

【００５０】次に、本発明の効果を個条書きに列挙す
る。先ず、拡散とそれによってもたらされる化学的に非
平衡な状態を利用し： イ）元素、化合物の分離、濃縮、精製が可能（従来技術
では気体またはイオンのみであった） ロ）ウラニウムや重水素など核燃料物質などの同位体の
分離・濃縮 ハ）固体の不純物・欠陥濃度の制御 ニ）固体の密度・屈折率分布の制御 ホ）不定比化合物（触媒）、準安定相物質などの非平衡
物質の合成 ヘ）多層共存物質、傾斜材料の製作 ト）特殊な傾斜接合面（半導体素子）の形成 更に、重力拡散のメカニズムの研究など、遠心力による
応力の効果も加えて： チ）高圧相物質などの合成 リ）固体材料の接合、焼結や複合材料の製作 ヌ）ハ、ニ、ホ、ヘ、ト、チ、リの作用が複合されてで
きる材料の合成など。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置全体の概略図であって、図１
（ａ）は平面図、図１（ｂ）は正面図。

【図２】エアタービンモータの断面模式図。

【図３】本発明の実施例のブロック図。

【図４】回転容器の概略を示し、（ａ）は回転容器のス
ロット内における試料容器（カプセル）の収容状態を示
すため部分的に断面で示す側面図、（ｂ）は部分的に切
り欠いて示す正面図。

【図５】回転カバー部及び計測部を示すブロック図。

【図６】水冷カバーの概略図。

【図７】超高速回転装置の性能（タービン入口圧力とタ
ービン回転数との関係）を示す図。

【図８】タービン回転数と加速度場との関係を示す図。

【図９】本発明の装置および方法にしたがって処理した
後の、試料１（Ａｕ−Ｉｎ）の金属組成の偏光顕微鏡写
真。

【図１０】試料１中で相分離したＡｕ及びＩｎの、濃度
分析線のトレース図。

【図１１】本発明の装置および方法にしたがって処理し
た後の、試料２（Ｓｅ−Ｔｅ）の金属組成の偏光顕微鏡
写真。

【図１２】試料２中で相分離したＳｅ及びＴｅの、濃度
分析線のトレース図。

【図１３】本発明の装置および方法にしたがって処理し
た後の、試料３（Ｂｉ−Ｓｂ）の金属組成の偏光顕微鏡
写真。

【図１４】試料３中で相分離したＢｉ及びＳｂの、濃度
分析線のトレース図。

【符号の説明】

１ コンプレッサ ２ リザーブタンク ３ 圧縮空気源 ４ 燃焼器 ５ エアタービンモータ ８ 回転容器 ８ａ 試料容器を収容するスロット ８ｂ 試料容器（カプセル） １０ａ 回転制御部 １０ｂ 回転計測部 １１ ギャップセンサ １２ コントロールバルブ １３ タービンホイール １４ オイルフロート軸受 ２０ カバー ２１ セラミックヒータ ２２ フアン ３５ チューブ ３６ フレキシブルチューブ ３７ 電源ボックス ３８ 電磁開閉器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柴▲崎▼ 司郎 千葉県柏市正連寺253 丸和電機株式会社 内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 二元素以上からなる凝縮系物質を拡散処
   理するための方法であって、 前記二元素以上からなる凝縮系物質を超遠心分離機に収
   容し、前記超遠心分離機を超高速回転動力源で回転駆動
   し、６０〜２，０００℃の温度の下で、２０万ｇ以上の
   加速度場を前記遠心分離機に与えて、前記二元素以上か
   らなる凝縮系物質の各原子及び／又は各分子に作用する
   遠心力に差を与え、この差により前記凝縮系物質を、原
   子・分子レベルで遠心力拡散処理するようにしたことを
   特徴とする拡散処理方法。
2. 【請求項２】 二元素以上からなる凝縮系物質を拡散処
   理するための方法であって、 前記二元素以上からなる凝縮系物質を超遠心分離機に収
   容し、前記超遠心分離機を超高速回転動力源で回転駆動
   し、１００〜２，０００℃の温度の下で、３０万ｇ以上
   の加速度場を前記遠心分離機に与えて、前記二元素以上
   からなる凝縮系物質の各原子及び／又は各分子に作用す
   る遠心力に差を与え、この差により前記凝縮系物質を、
   原子・分子レベルで遠心力拡散処理するようにしたこと
   を特徴とする拡散処理方法。
3. 【請求項３】 二元素以上からなる凝縮系物質を拡散処
   理するための方法であって、 前記二元素以上からなる凝縮系物質を試料容器に収容し
   て超遠心分離機に取り付け、前記超遠心分離機を超高速
   回転動力源で回転駆動し、１００〜２，０００℃の温度
   の下で、８１万ｇ以上の加速度場を前記試料容器の内径
   最大部分に与えて前記二元素以上からなる凝縮系物質の
   各原子及び／又は各分子に作用する遠心力に差を与え、
   この差により前記凝縮系物質を、原子・分子レベルで遠
   心力拡散処理するようにしたことを特徴とする拡散処理
   方法。
4. 【請求項４】 前記二元素以上からなる凝縮系物質が、
   少なくともＳｅ−Ｔｅ、Ａｕ−Ｉｎ、Ｂｉ−Ｓｂ、Ｂｉ
   −Ｓｎ及びＢｉ−Ｉｎからなる群から選ばれた物質を主
   成分とするものであることを特徴とする請求項１、２又
   は３記載の拡散処理方法。
5. 【請求項５】 二元素以上からなる凝縮系物質を超遠心
   分離機に収容し、前記超遠心分離機を超高速回転動力源
   で回転駆動し、６０〜２，０００℃の温度の下で、２０
   万ｇ以上の加速度場を前記遠心分離機に与えて、前記二
   元素以上からなる凝縮系物質の各原子及び／又は各分子
   に作用する遠心力に差を与え、この差により前記凝縮系
   物質を、原子・分子レベルで遠心力拡散処理することに
   より得られる、傾斜濃度分布を有する二元素以上からな
   る凝縮系物質。
6. 【請求項６】 二元素以上からなる凝縮系物質を超遠心
   分離機に収容し、前記超遠心分離機を超高速回転動力源
   で回転駆動し、１００〜２，０００℃の温度の下で、３
   ０万ｇ以上の加速度場を前記遠心分離機に与えて、前記
   二元素以上からなる凝縮系物質の各原子及び／又は各分
   子に作用する遠心力に差を与え、この差により前記凝縮
   系物質を、原子・分子レベルで遠心力拡散処理すること
   により得られる、傾斜濃度分布を有する二元素以上から
   なる凝縮系物質。
7. 【請求項７】 二元素以上からなる凝縮系物質を試料容
   器に収容して超遠心分離機に取り付け、前記超遠心分離
   機を超高速回転動力源で回転駆動し、１００〜２，００
   ０℃の温度の下で、８１万ｇ以上の加速度場を前記試料
   容器の内径最大大部分に与えて前記二元素以上からなる
   凝縮系物質の各原子及び／又は各分子に作用する遠心力
   に差を与え、この差により前記凝縮系物質を、原子・分
   子レベルで遠心力拡散処理することにより得られる、傾
   斜濃度分布を有する二元素以上からなる凝縮系物質。
8. 【請求項８】 前記二元素以上からなる凝縮系物質が、
   少なくともＳｅ−Ｔｅ、Ａｕ−Ｉｎ、Ｂｉ−Ｓｂ、Ｂｉ
   −Ｓｎ及びＢｉ−Ｉｎからなる群から選ばれた物質を主
   成分とするものであることを特徴とする請求項４、５又
   は６記載の傾斜濃度分布を有する凝縮系物質。
9. 【請求項９】 二元素以上からなる凝縮系物質を拡散処
   理するための装置であって、 前記二元素以上からなる凝縮系物質を収容するための、
   重量バランスを取り応力が集中しないようにした回転容
   器を有する遠心分離器と、 前記遠心分離器を回転駆動するためのモータを超高速回
   転しうるエアタービンモータと、 前記エアタービンモータに対して圧縮空気を供給して超
   高速回転を前記遠心分離機に与えるようにするための圧
   縮空気源と、 前記圧縮空気源から前記エアタービンモータに供給され
   る圧縮空気を、２００℃以上の温度に加熱するための燃
   焼器と、 前記加熱された圧縮空気のエアタービンモータ入口にお
   ける圧力及び温度を調節して、２０万ｇ以上の加速度場
   を前記遠心分離器に与えるための制御手段とを備え、 前記６０〜２，０００℃の温度の下で、前記２０万ｇ以
   上の加速度場を与えて、前記二元素以上からなる凝縮系
   物質の各原子及び／又は各分子に作用する遠心力に差を
   与え、この差により前記凝縮系物質を、原子・分子レベ
   ルで遠心力拡散処理することを特徴とする拡散処理装
   置。
10. 【請求項１０】 二元素以上からなる凝縮系物質を拡散
    処理するための装置であって、 前記二元素以上からなる凝縮系物質を収容するための、
    重量バランスを取り応力が集中しないようにした回転容
    器を有する遠心分離器と、 前記遠心分離器を回転駆動するためのモータを超高速回
    転しうるエアタービンモータと、 前記エアタービンモータに対して圧縮空気を供給して超
    高速回転を前記遠心分離機に与えるようにするための圧
    縮空気源と、 前記圧縮空気源から前記エアタービンモータに供給され
    る圧縮空気を、２００℃以上の温度に加熱するための燃
    焼器と、 前記加熱された圧縮空気のエアタービンモータ入口にお
    ける圧力及び温度を調節して、３０万ｇ以上の加速度場
    を前記遠心分離器に与えるための制御手段とを備え、 前記１００〜２，０００℃の温度の下で、前記３０万ｇ
    以上の加速度場を与えて、前記二元素以上からなる凝縮
    系物質の各原子及び／又は各分子に作用する遠心力に差
    を与え、この差により前記凝縮系物質を、原子・分子レ
    ベルで遠心力拡散処理することを特徴とする拡散処理装
    置。
11. 【請求項１１】 二元素以上からなる凝縮系物質を拡散
    処理するための装置であって、 前記二元素以上からなる凝縮系物質を収容するための、
    重量バランスを取り応力が集中しないようにした回転容
    器を有する遠心分離器と、 前記遠心分離器を回転駆動するためのモータを超高速回
    転しうるエアタービンモータと、 前記エアタービンモータに対して圧縮空気を供給して超
    高速回転を前記遠心分離機に与えるようにするための圧
    縮空気源と、 前記圧縮空気源から前記エアタービンモータに供給され
    る圧縮空気を、２００℃以上の温度に加熱するための燃
    焼器と、 前記加熱された圧縮空気のエアタービンモータ入口にお
    ける圧力及び温度を調節して、８１万ｇ以上の加速度場
    を前記回転容器に収容された試料容器の内径最大部分に
    与えるための制御手段とを備え、 前記１００〜２，０００℃の温度の下で、前記８１万ｇ
    以上の加速度場を与えて、前記二元素以上からなる凝縮
    系物質の各原子及び／又は各分子に作用する遠心力に差
    を与え、この差により前記凝縮系物質を、原子・分子レ
    ベルで遠心力拡散処理することを特徴とする拡散処理装
    置。