JPH1129394A - 同位体に関して工学的に改変された低コストのダイヤモンドアンビル - Google Patents
同位体に関して工学的に改変された低コストのダイヤモンドアンビルInfo
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- JPH1129394A JPH1129394A JP10064847A JP6484798A JPH1129394A JP H1129394 A JPH1129394 A JP H1129394A JP 10064847 A JP10064847 A JP 10064847A JP 6484798 A JP6484798 A JP 6484798A JP H1129394 A JPH1129394 A JP H1129394A
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- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/25—Diamond
- C01B32/28—After-treatment, e.g. purification, irradiation, separation or recovery
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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
- B01J3/062—Processes using ultra-high pressure, e.g. for the formation of diamonds; Apparatus therefor, e.g. moulds or dies characterised by the composition of the materials to be processed
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/02—Elements
- C30B29/04—Diamond
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
- G01N3/10—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces generated by pneumatic or hydraulic pressure
- G01N3/12—Pressure testing
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
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- B01J2203/0605—Composition of the material to be processed
- B01J2203/061—Graphite
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2203/00—Processes utilising sub- or super atmospheric pressure
- B01J2203/06—High pressure synthesis
- B01J2203/065—Composition of the material produced
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ダイヤモンドアンビルセル内の圧力の測定に
適した改善されたダイヤモンドアンビル。 【解決手段】 天然に存在するダイヤモンドのアンビル
の現在のコストより僅かに高いに過ぎないコストで圧力
測定における現在の限界を克服する同位体に関して工学
的に改変されたダイヤモンドのアンビル。この同位体に
関して工学的に改変されたダイヤモンドのアンビルは約
３−２０原子％の13Ｃおよび約８０−９７原子％の12Ｃ
を含んでいる。
適した改善されたダイヤモンドアンビル。 【解決手段】 天然に存在するダイヤモンドのアンビル
の現在のコストより僅かに高いに過ぎないコストで圧力
測定における現在の限界を克服する同位体に関して工学
的に改変されたダイヤモンドのアンビル。この同位体に
関して工学的に改変されたダイヤモンドのアンビルは約
３−２０原子％の13Ｃおよび約８０−９７原子％の12Ｃ
を含んでいる。
Description
【０００１】発明の背景 本発明は「ダイヤモンドアンビル」として特に有用な同
位体に関して工学的に改変された低コストのダイヤモン
ド結晶に係わる。ダイヤモンドアンビルは２つの表面間
に高圧で圧縮された物質を直接観測又は監視することを
可能にする装置である。Scientific American, Vol. 25
0(April,1984) pp. 54-62参照。ダイヤモンドアンビル
装置は面が平行である支え面を対面させるように同軸に
配列させた１対の円形形状のダイヤモンドおよびこれら
のダイヤモンドに対し支え面を合わせるように圧縮する
傾向のある力を加える装置を含んでいる。この装置では
地球の中心での圧力より高い圧力が達成される。
位体に関して工学的に改変された低コストのダイヤモン
ド結晶に係わる。ダイヤモンドアンビルは２つの表面間
に高圧で圧縮された物質を直接観測又は監視することを
可能にする装置である。Scientific American, Vol. 25
0(April,1984) pp. 54-62参照。ダイヤモンドアンビル
装置は面が平行である支え面を対面させるように同軸に
配列させた１対の円形形状のダイヤモンドおよびこれら
のダイヤモンドに対し支え面を合わせるように圧縮する
傾向のある力を加える装置を含んでいる。この装置では
地球の中心での圧力より高い圧力が達成される。
【０００２】研究開発の探求的研究のための高圧の発生
は装置の設計および材料の強度によって酷く影響を受け
ている。ハーバード大学のブリッジマン（Bridgman）教
授は平坦なブロックの間に薄くしたサンプルを圧搾する
と約１００kbarの圧力に達することができることを発見
している。この研究は有名なブリッジマンアンビルの開
発に至っている。ブリッジマンはアンビルに焼結ダイヤ
モンドのようなもっと堅い物質を使用したら、更に高い
圧力が達成されていたであろうと認めている。およそ１
９０５年の「ブリッジマンアンビル」は圧力発生面の一
方または両方に炭化タングステンが使われており、可視
波長の放射線には不透明であった。
は装置の設計および材料の強度によって酷く影響を受け
ている。ハーバード大学のブリッジマン（Bridgman）教
授は平坦なブロックの間に薄くしたサンプルを圧搾する
と約１００kbarの圧力に達することができることを発見
している。この研究は有名なブリッジマンアンビルの開
発に至っている。ブリッジマンはアンビルに焼結ダイヤ
モンドのようなもっと堅い物質を使用したら、更に高い
圧力が達成されていたであろうと認めている。およそ１
９０５年の「ブリッジマンアンビル」は圧力発生面の一
方または両方に炭化タングステンが使われており、可視
波長の放射線には不透明であった。
【０００３】１９５９年、The National Bureau of Sta
ndardsのWeir、Lippincott、Van ValkenbergおよびBunt
ing並びにこれとは別個に、The University of Chicago
のJamieson、LawsonおよびNachtrieb が高圧での物質調
査のために最初のダイヤモンドアンビルを作成してい
る。これが高圧研究の改革の開始であった。今ではダイ
ヤモンドアンビルセルは高圧研究に世界中で普通に使用
されている。
ndardsのWeir、Lippincott、Van ValkenbergおよびBunt
ing並びにこれとは別個に、The University of Chicago
のJamieson、LawsonおよびNachtrieb が高圧での物質調
査のために最初のダイヤモンドアンビルを作成してい
る。これが高圧研究の改革の開始であった。今ではダイ
ヤモンドアンビルセルは高圧研究に世界中で普通に使用
されている。
【０００４】伝統的には、ダイヤモンドアンビル装置は
２つの円形形状のブリリアントカットダイヤモンドを同
軸に配列して使用して、これらの頂面または底面を互い
に対面させて試験材料に力を加える支え面として作用さ
せている。この力は支え面を合わせるように圧縮する傾
向があって液圧プレスあるいはスクリュー装置等で発生
することができ、そして２つのダイヤモンドの対向して
面する表面に対して軸方向に加えられる。
２つの円形形状のブリリアントカットダイヤモンドを同
軸に配列して使用して、これらの頂面または底面を互い
に対面させて試験材料に力を加える支え面として作用さ
せている。この力は支え面を合わせるように圧縮する傾
向があって液圧プレスあるいはスクリュー装置等で発生
することができ、そして２つのダイヤモンドの対向して
面する表面に対して軸方向に加えられる。
【０００５】顕微鏡的研究に使用されるダイヤモンドア
ンビルセルは半分に分割され、そのそれぞれがブリリア
ントカットの天然（９９％12Ｃ−１％13Ｃ）ダイヤモン
ド（ダイヤモンドアンビル）を保持している。これらの
半部分はボルトで一体に結合されると、それらの間（そ
してアンビルの間）に、材料サンプル、圧力センサーお
よび圧力媒体を含んだピンホールより小さなチャンバー
を有する薄い金属ガスケットがサンドイッチ状に挟まれ
る。この材料サンプルは少量の粉末、小さな結晶、流体
／鉱物混合物、あるいはこれらの組合せでよい。この圧
力媒体はサンプルおよび圧力センサーの表面上に圧力を
均一に分配する流体である。広い範囲の静水圧または準
静水圧（０−２５Ｇｐａ）および温度（１０−１２００
゜Ｋ）を持った抵抗加熱またはレーザー加熱式のダイヤ
モンドアンビルセルは高圧および高温条件下での物質の
研究のための最も重要なそして汎用されている研究工具
である。
ンビルセルは半分に分割され、そのそれぞれがブリリア
ントカットの天然（９９％12Ｃ−１％13Ｃ）ダイヤモン
ド（ダイヤモンドアンビル）を保持している。これらの
半部分はボルトで一体に結合されると、それらの間（そ
してアンビルの間）に、材料サンプル、圧力センサーお
よび圧力媒体を含んだピンホールより小さなチャンバー
を有する薄い金属ガスケットがサンドイッチ状に挟まれ
る。この材料サンプルは少量の粉末、小さな結晶、流体
／鉱物混合物、あるいはこれらの組合せでよい。この圧
力媒体はサンプルおよび圧力センサーの表面上に圧力を
均一に分配する流体である。広い範囲の静水圧または準
静水圧（０−２５Ｇｐａ）および温度（１０−１２００
゜Ｋ）を持った抵抗加熱またはレーザー加熱式のダイヤ
モンドアンビルセルは高圧および高温条件下での物質の
研究のための最も重要なそして汎用されている研究工具
である。
【０００６】ダイヤモンドアンビルセルは高圧を発生さ
せる最も重要な手段である。これらは他のどのタイプの
装置よりもより高い圧力（数百Ｇｐａまで）で広い各種
の測定を可能にする。ダイヤモンドアンビルは赤外、可
視光、近紫外光ならびにＸ線に対して透明であることか
ら、これらは赤外、ラマンおよび蛍光分光分析からＸ線
回折の範囲にわたる測定を許容するに十分に融通性とさ
れている。良く制御された温度を達成するため、ダイヤ
モンドアンビルの周り全体に抵抗加熱器が置かれ、ある
いは真空容器内の抵抗加熱された室中にセル全体が置か
れる。別の方法では、セルの内容物をレーザービームで
加熱してもよい。温度は熱電対で測定される。
せる最も重要な手段である。これらは他のどのタイプの
装置よりもより高い圧力（数百Ｇｐａまで）で広い各種
の測定を可能にする。ダイヤモンドアンビルは赤外、可
視光、近紫外光ならびにＸ線に対して透明であることか
ら、これらは赤外、ラマンおよび蛍光分光分析からＸ線
回折の範囲にわたる測定を許容するに十分に融通性とさ
れている。良く制御された温度を達成するため、ダイヤ
モンドアンビルの周り全体に抵抗加熱器が置かれ、ある
いは真空容器内の抵抗加熱された室中にセル全体が置か
れる。別の方法では、セルの内容物をレーザービームで
加熱してもよい。温度は熱電対で測定される。
【０００７】ダイヤモンドアンビルセルの研究では、精
確な圧力測定が極めて重要である。圧力の読みを得よう
とするには、通常研究者はダイヤモンドアンビルを通し
てサンプルチェンバーにレーザービームを向けそしてセ
ンサーのスペクトル線の周波数の変化を観察する。サン
プルの圧力は加えられた力から精確には決定できないの
でダイヤモンドアンビルセルのチェンバーには圧力セン
サーの使用が必要とされる。実際的には、圧力センサー
は化学的に不活性で使用が容易でなければならず、そし
て迅速な測定を提供できなければならない。室温におけ
るダイヤモンドアンビルセルでは、圧力は通常ルビー、
サマリウムをドープされたイットリウム・アルミニウム
ガーネットまたは類似の物質の蛍光線のシフトから測定
される。
確な圧力測定が極めて重要である。圧力の読みを得よう
とするには、通常研究者はダイヤモンドアンビルを通し
てサンプルチェンバーにレーザービームを向けそしてセ
ンサーのスペクトル線の周波数の変化を観察する。サン
プルの圧力は加えられた力から精確には決定できないの
でダイヤモンドアンビルセルのチェンバーには圧力セン
サーの使用が必要とされる。実際的には、圧力センサー
は化学的に不活性で使用が容易でなければならず、そし
て迅速な測定を提供できなければならない。室温におけ
るダイヤモンドアンビルセルでは、圧力は通常ルビー、
サマリウムをドープされたイットリウム・アルミニウム
ガーネットまたは類似の物質の蛍光線のシフトから測定
される。
【０００８】今までのところ蛍光分光に比べれば小さい
役割しか果たしていないが、ダイヤモンドアンビルセル
の圧力測定にはラマン分光を使用することも可能であ
る。ラマン分光とはレーザー光によって振動された固体
または分子から散乱された光の周波数のシフトを言う。
振動周波数は同位体の違いで異なりそして圧力あるいは
温度と共に変化する。ラマン分光では、圧力または温度
によるサンプルの振動周波数のシフトは散乱光中の対応
する周波数変化を測定することにより直接測定される。
役割しか果たしていないが、ダイヤモンドアンビルセル
の圧力測定にはラマン分光を使用することも可能であ
る。ラマン分光とはレーザー光によって振動された固体
または分子から散乱された光の周波数のシフトを言う。
振動周波数は同位体の違いで異なりそして圧力あるいは
温度と共に変化する。ラマン分光では、圧力または温度
によるサンプルの振動周波数のシフトは散乱光中の対応
する周波数変化を測定することにより直接測定される。
【０００９】試験物質が支え面の間の空間から圧搾によ
って押出されるのを防ぐため、２つのダイヤモンドの間
に順応性のあるガスケットが配列される。このガスケッ
トは試験物質のために中央開口を持っていて、その対向
側面で支え面の端部と接触する。２つのダイヤモンドの
支え面が互いに向けて押圧されると、ガスケットが圧縮
されて２つのダイヤモンドが互いに近づきそして試験物
質に力を加えることができる。
って押出されるのを防ぐため、２つのダイヤモンドの間
に順応性のあるガスケットが配列される。このガスケッ
トは試験物質のために中央開口を持っていて、その対向
側面で支え面の端部と接触する。２つのダイヤモンドの
支え面が互いに向けて押圧されると、ガスケットが圧縮
されて２つのダイヤモンドが互いに近づきそして試験物
質に力を加えることができる。
【００１０】試験中には巨大なそしてしばしば不均等な
力が発生されるので、支え面の鋭角な端部は破断または
亀裂を起こす傾向がある。このような破断が起きると、
試験物質に対して均一に力を加えることが妨げられる。
支え面の端部に隣接して１列以上のベベルを設けて開先
角度をそのように鋭くないようにすることによりダイヤ
モンド端部の脆さを減少する努力が払われている。米国
特許４，７７６，２２３を参照されたい。しかし、この
ような形状ですらも比較的脆い角のある端部を持ってい
る。
力が発生されるので、支え面の鋭角な端部は破断または
亀裂を起こす傾向がある。このような破断が起きると、
試験物質に対して均一に力を加えることが妨げられる。
支え面の端部に隣接して１列以上のベベルを設けて開先
角度をそのように鋭くないようにすることによりダイヤ
モンド端部の脆さを減少する努力が払われている。米国
特許４，７７６，２２３を参照されたい。しかし、この
ような形状ですらも比較的脆い角のある端部を持ってい
る。
【００１１】現在アンビル装置に使用されているダイヤ
モンドはしばしば合成ダイヤモンドである。合成ダイヤ
モンドは２つの方法の中のいずれかによって一般に製造
されている。第一の方法は化学蒸着法（ＣＶＤ）によっ
て代表されるような蒸気相での合成法であり、第二の方
法はグラファイト、ダイヤモンド等の粉末を高温および
高圧下に置いてこれらから結晶性のダイヤモンドを得る
高圧の合成法である。高圧合成は更に次の３つの方法に
分類される。 １）衝撃法：この方法は例えば爆薬を爆発させて物体の
衝突を高速度に加速させることにより発生される衝撃を
加えることによって、出発粉末を即座に高圧下に持って
行くことからなっている。この方法では、グラファイト
構造を持った出発粉末材料をダイヤモンド構造を持った
粒子からなる粉末に直接変換することにより顆粒状のダ
イヤモンドが得られる。この方法は他の２つの方法に要
求されるようなプレスが必要とされないので有利である
が、しかし生成されるダイヤモンド製品のサイズを制御
するのが困難である。 ２）直接変換法：この方法は密閉された高圧容器内で１
３−１６ＧＰａの高い静圧および３，０００−４，００
０℃の高温に出発グラファイト粉末を維持することから
なっている。こうしてダイヤモンドに対する安定条件を
実現することによって、グラファイトの分解およびダイ
ヤモンドへの構造的組織変更を介して、グラファイト粉
末はグラファイトからダイヤモンドへ直接相転移を受け
る。 ３）フラックス法：この方法は静圧および高温を出発材
料に加える点で前述した直接法と類似している。しか
し、この方法では、ＮｉおよびＦｅのようなフラックス
が利用されて、直接変換法に使用されたのと比較してよ
り低い圧力および温度条件で反応が生起される。即ち、
この方法では、変換過程で起きる全体の原子転位がフラ
ックスの使用によって加速される。詳しくは、この方法
はフラックスが出発粉末材料、即ち高純度グラファイト
中に封入されるような態様でフラックスを高圧容器内に
装入し、それからこれら全体を４−６ＧＰａの圧力で約
１５，００−２，０００℃の温度範囲に加熱することか
らなっている。こうして、フラックスは溶液にされ、次
いでグラファイトがこの中に溶解されて飽和溶液を与え
る。この時点での高圧容器内部の圧力はダイヤモンドに
対する安定領域に維持されているので、グラファイトに
対する溶解度はダイヤモンドに対する溶解度を遥かに超
えている。従って、この容器内で起きているのはダイヤ
モンドの析出とグラファイトのフラックス中への溶解で
ある。
モンドはしばしば合成ダイヤモンドである。合成ダイヤ
モンドは２つの方法の中のいずれかによって一般に製造
されている。第一の方法は化学蒸着法（ＣＶＤ）によっ
て代表されるような蒸気相での合成法であり、第二の方
法はグラファイト、ダイヤモンド等の粉末を高温および
高圧下に置いてこれらから結晶性のダイヤモンドを得る
高圧の合成法である。高圧合成は更に次の３つの方法に
分類される。 １）衝撃法：この方法は例えば爆薬を爆発させて物体の
衝突を高速度に加速させることにより発生される衝撃を
加えることによって、出発粉末を即座に高圧下に持って
行くことからなっている。この方法では、グラファイト
構造を持った出発粉末材料をダイヤモンド構造を持った
粒子からなる粉末に直接変換することにより顆粒状のダ
イヤモンドが得られる。この方法は他の２つの方法に要
求されるようなプレスが必要とされないので有利である
が、しかし生成されるダイヤモンド製品のサイズを制御
するのが困難である。 ２）直接変換法：この方法は密閉された高圧容器内で１
３−１６ＧＰａの高い静圧および３，０００−４，００
０℃の高温に出発グラファイト粉末を維持することから
なっている。こうしてダイヤモンドに対する安定条件を
実現することによって、グラファイトの分解およびダイ
ヤモンドへの構造的組織変更を介して、グラファイト粉
末はグラファイトからダイヤモンドへ直接相転移を受け
る。 ３）フラックス法：この方法は静圧および高温を出発材
料に加える点で前述した直接法と類似している。しか
し、この方法では、ＮｉおよびＦｅのようなフラックス
が利用されて、直接変換法に使用されたのと比較してよ
り低い圧力および温度条件で反応が生起される。即ち、
この方法では、変換過程で起きる全体の原子転位がフラ
ックスの使用によって加速される。詳しくは、この方法
はフラックスが出発粉末材料、即ち高純度グラファイト
中に封入されるような態様でフラックスを高圧容器内に
装入し、それからこれら全体を４−６ＧＰａの圧力で約
１５，００−２，０００℃の温度範囲に加熱することか
らなっている。こうして、フラックスは溶液にされ、次
いでグラファイトがこの中に溶解されて飽和溶液を与え
る。この時点での高圧容器内部の圧力はダイヤモンドに
対する安定領域に維持されているので、グラファイトに
対する溶解度はダイヤモンドに対する溶解度を遥かに超
えている。従って、この容器内で起きているのはダイヤ
モンドの析出とグラファイトのフラックス中への溶解で
ある。
【００１２】フラックス法によれば数ミリメートル程度
の大きいサイズの単結晶ダイヤモンドの生成を可能とす
るので、上述した高圧合成法の中では、フラックス法が
広く使用されている。これはベルト−タイプ装置および
アンビル装置のような装置の出現によって現実化されて
いる。事実、このような高品質の単結晶は蒸気相での合
成では実現されない。
の大きいサイズの単結晶ダイヤモンドの生成を可能とす
るので、上述した高圧合成法の中では、フラックス法が
広く使用されている。これはベルト−タイプ装置および
アンビル装置のような装置の出現によって現実化されて
いる。事実、このような高品質の単結晶は蒸気相での合
成では実現されない。
【００１３】上述した高圧合成法は焼結炭化物から作ら
れた圧力部材（アンビル）の存在により幾分限定を受け
ている。The National Bureau of Standards(NBS) の高
圧セルですら、約１／３カラットのブリリアントカット
ダイヤモンドアンビルを使用し、面積約０．００２ｍｍ
2 の平面を生成するようにキュレットを研磨して達成さ
れた圧力は５００Kbarに過ぎなかった。ブリリアントカ
ットの直角平面が（１００）なので、この平面は一般に
（１００）面である。
れた圧力部材（アンビル）の存在により幾分限定を受け
ている。The National Bureau of Standards(NBS) の高
圧セルですら、約１／３カラットのブリリアントカット
ダイヤモンドアンビルを使用し、面積約０．００２ｍｍ
2 の平面を生成するようにキュレットを研磨して達成さ
れた圧力は５００Kbarに過ぎなかった。ブリリアントカ
ットの直角平面が（１００）なので、この平面は一般に
（１００）面である。
【００１４】より最近になって、Materials Reserch So
ciety, Pittsburgh, Pa.においてMessier等によりWashi
ngton, D.C.で９月２３−２７日に編集された、"地球の
中心に匹敵する圧力におけるダイヤモンドの光学的特性
(Optical Properties of Diamond at Pressures Compar
able to the Earth's Center)", Proceedings of theSe
cond International Conference, New Diamond Science
and TechnologyにおいてRuoff 等によって、地球の中
心での圧力に等しい５，０００Kbarに近い圧力が報告さ
れている。更に高い圧力が望まれ、従って更に強いダイ
ヤモンドアンビルが必要とされている。今日まで、４，
０００Kbarおよびそれより高い圧力で行われた実験では
高価なアンビルが実際上各実験毎に壊れている。
ciety, Pittsburgh, Pa.においてMessier等によりWashi
ngton, D.C.で９月２３−２７日に編集された、"地球の
中心に匹敵する圧力におけるダイヤモンドの光学的特性
(Optical Properties of Diamond at Pressures Compar
able to the Earth's Center)", Proceedings of theSe
cond International Conference, New Diamond Science
and TechnologyにおいてRuoff 等によって、地球の中
心での圧力に等しい５，０００Kbarに近い圧力が報告さ
れている。更に高い圧力が望まれ、従って更に強いダイ
ヤモンドアンビルが必要とされている。今日まで、４，
０００Kbarおよびそれより高い圧力で行われた実験では
高価なアンビルが実際上各実験毎に壊れている。
【００１５】高圧研究者は長年圧力センサーとして天然
の同位体に富んだダイヤモンド（９９％12Ｃ）の小さな
チップを使用することを望んでいたが、これはこのダイ
ヤモンドが不活性であること並びにダイヤモンドが天然
の最良のスプリングである、即ち、その圧力の増大に伴
うラマンシフトが他の如何なる物質よりもより高い圧力
に対し良く挙動するという事実のためである。しかし、
残念ながら、現在のダイヤモンドアンビルは同様に天然
の同位体に富んだダイヤモンドからなっている。そのた
め、アンビル中の応力は零からダイヤモンドアンビルセ
ル中の圧力まで変動するので、レーザープローブが通過
しなければならないアンビルからのラマン線はダイヤモ
ンドセンサーチップからのラマン線と重なる。このた
め、アンビルからのラマン線は非常に広くそして天然ダ
イヤモンドセンサーチップからのラマン線と重なる。
の同位体に富んだダイヤモンド（９９％12Ｃ）の小さな
チップを使用することを望んでいたが、これはこのダイ
ヤモンドが不活性であること並びにダイヤモンドが天然
の最良のスプリングである、即ち、その圧力の増大に伴
うラマンシフトが他の如何なる物質よりもより高い圧力
に対し良く挙動するという事実のためである。しかし、
残念ながら、現在のダイヤモンドアンビルは同様に天然
の同位体に富んだダイヤモンドからなっている。そのた
め、アンビル中の応力は零からダイヤモンドアンビルセ
ル中の圧力まで変動するので、レーザープローブが通過
しなければならないアンビルからのラマン線はダイヤモ
ンドセンサーチップからのラマン線と重なる。このた
め、アンビルからのラマン線は非常に広くそして天然ダ
イヤモンドセンサーチップからのラマン線と重なる。
【００１６】この問題を回避するために、現行技術の圧
力センサーはセンサーとして13Ｃダイヤモンドの小さな
チップを利用している。圧力零においては、天然ダイヤ
モンドからのラマン線と13Ｃダイヤモンドからのラマン
線は重ならないので、13Ｃセンサーのラマン線を天然ダ
イヤモンドアンビルを通して測定することができる。し
かしながら、究極的には圧力の増大と共に13Ｃセンサー
からのラマン線は周波数を増大してついにはアンビルの
ラマン線と重なり始める。この重なりは特に２５ＧＰａ
を超えるより高い圧力において圧力測定を再び困惑させ
る。
力センサーはセンサーとして13Ｃダイヤモンドの小さな
チップを利用している。圧力零においては、天然ダイヤ
モンドからのラマン線と13Ｃダイヤモンドからのラマン
線は重ならないので、13Ｃセンサーのラマン線を天然ダ
イヤモンドアンビルを通して測定することができる。し
かしながら、究極的には圧力の増大と共に13Ｃセンサー
からのラマン線は周波数を増大してついにはアンビルの
ラマン線と重なり始める。この重なりは特に２５ＧＰａ
を超えるより高い圧力において圧力測定を再び困惑させ
る。
【００１７】従って、極めて高い圧力において精確に働
く装置および圧力センサーに対する必要性が当業界に存
在している。本発明はダイヤモンドアンビルとして使用
するのに特に適した同位体に関して工学的に改変された
ダイヤモンド結晶を提供することによりこの目的を達成
している。米国特許５，４１９，２７６には、水素と同
位体に関して純粋な炭素−１２あるいは炭素−１３を含
有する炭化水素との供給混合物を使用して、化学蒸着法
により基体上にダイヤモンドの層を析出させることによ
って、非常に高い化学的および同位体的純度を持った単
結晶ダイヤモンドの調製法を開示している。こうして析
出されたダイヤモンド層は基体から取り除かれそして高
圧下において金属触媒／溶媒を介してダイヤモンド種晶
を含有する領域へ拡散されて単結晶ダイヤモンドに変換
される。この米国特許は９９．９６％12Ｃおよび０．０
４％13Ｃの同位体分布を有するメタンから製造したとき
には９９．９３％が12Ｃ同位体であると分析された０．
９５カラットの単結晶ダイヤモンドが製造されることを
報告している。この単結晶製品の室温伝導率は３１．５
ワット／ｃｍ°Ｋと報告されている。
く装置および圧力センサーに対する必要性が当業界に存
在している。本発明はダイヤモンドアンビルとして使用
するのに特に適した同位体に関して工学的に改変された
ダイヤモンド結晶を提供することによりこの目的を達成
している。米国特許５，４１９，２７６には、水素と同
位体に関して純粋な炭素−１２あるいは炭素−１３を含
有する炭化水素との供給混合物を使用して、化学蒸着法
により基体上にダイヤモンドの層を析出させることによ
って、非常に高い化学的および同位体的純度を持った単
結晶ダイヤモンドの調製法を開示している。こうして析
出されたダイヤモンド層は基体から取り除かれそして高
圧下において金属触媒／溶媒を介してダイヤモンド種晶
を含有する領域へ拡散されて単結晶ダイヤモンドに変換
される。この米国特許は９９．９６％12Ｃおよび０．０
４％13Ｃの同位体分布を有するメタンから製造したとき
には９９．９３％が12Ｃ同位体であると分析された０．
９５カラットの単結晶ダイヤモンドが製造されることを
報告している。この単結晶製品の室温伝導率は３１．５
ワット／ｃｍ°Ｋと報告されている。
【００１８】ここに本発明によって、同位体に関して工
学的に改変された宝石、特に略３−２０％の13Ｃを有す
るダイヤモンドによれば、ラマン線の広がりの問題が回
避されそして現在使用されているアンビルセルよりもよ
り精確な圧力測定を提供することが確認された。発明の要約 ＧＥの合成ダイヤモンド宝石はその対応する天然ダイヤ
モンドよりも機械的により強いことが示されておりその
ためより優れたダイヤモンドアンビルを作成している。
しかし、研究者は益々高い圧力に向けて努力しているの
でダイヤモンドアンビルが壊れるのが慣例である。その
ために、アンビル交換市場が発展している。その上、世
界はダイヤモンドアンビルとして従来使用されていた歪
みのないタイプIIＡの天然ダイヤモンドに欠乏してす
る。従って、これに代わるダイヤモンドアンビルに対す
る必要性が大きい。
学的に改変された宝石、特に略３−２０％の13Ｃを有す
るダイヤモンドによれば、ラマン線の広がりの問題が回
避されそして現在使用されているアンビルセルよりもよ
り精確な圧力測定を提供することが確認された。発明の要約 ＧＥの合成ダイヤモンド宝石はその対応する天然ダイヤ
モンドよりも機械的により強いことが示されておりその
ためより優れたダイヤモンドアンビルを作成している。
しかし、研究者は益々高い圧力に向けて努力しているの
でダイヤモンドアンビルが壊れるのが慣例である。その
ために、アンビル交換市場が発展している。その上、世
界はダイヤモンドアンビルとして従来使用されていた歪
みのないタイプIIＡの天然ダイヤモンドに欠乏してす
る。従って、これに代わるダイヤモンドアンビルに対す
る必要性が大きい。
【００１９】最近、The Journal of Applied Physics
に印刷されそしてDr. Thomas R. Anthony共著による、
D. Schiferl, M. F. Nicol, J. M. Zaug, S. K. Sharm
a, T. F. Cooney, S. Y. Wang, T. R. Anthony & J. F.
Fleisherの”水性および他の化学的に反応性の試料に
関する高温度／圧力ダイヤモンドアンビルセル用のダイ
ヤモンド13C/12C同位体ラマン圧力センサー装置 (The D
iamond 13C/12C Isotope Raman Pressure Sensor Syste
m for High Temperature / Pressure Diamond Anvil Ce
lls with Aqueous and Other Chemically Reactive Sam
ples)"の論文（１９９６年にJ. APPL. PHYS.に提出され
ている。この論文を以後「ダイヤモンド13C/ 12C 同位体
論文」と呼ぶこととする）にダイヤモンドアンビルセル
中の圧力を精確に測定する革命的な新しい方法が発表さ
れている。この圧力測定の新しい方法は天然ダイヤモン
ド（９９％12Ｃ＆１％13Ｃ）からアンビルが構成されて
いるダイヤモンドアンビルセル中の13Ｃダイヤモンド薄
膜の圧力に伴うラマンスペクトルのシフトを使用してい
る。天然ダイヤモンドからのラマン線と13Ｃダイヤモン
ドからのラマン線とは５０ｃｍ-1分離されているので、
圧力セル内のセンサーからの13Ｃダイヤモンド線はアン
ビルのラマン線から何等干渉を受けずに測定することが
できる。この技術は外部から加熱されるダイヤモンドア
ンビルセルと相容しうる如何なる試料に対しても殆どの
温度（１０−１２００°Ｋ）および殆どの圧力（０−２
５ＧＰａ）において圧力を精確に（±０．３ＧＰａ）測
定する最初の手段を提供している。
に印刷されそしてDr. Thomas R. Anthony共著による、
D. Schiferl, M. F. Nicol, J. M. Zaug, S. K. Sharm
a, T. F. Cooney, S. Y. Wang, T. R. Anthony & J. F.
Fleisherの”水性および他の化学的に反応性の試料に
関する高温度／圧力ダイヤモンドアンビルセル用のダイ
ヤモンド13C/12C同位体ラマン圧力センサー装置 (The D
iamond 13C/12C Isotope Raman Pressure Sensor Syste
m for High Temperature / Pressure Diamond Anvil Ce
lls with Aqueous and Other Chemically Reactive Sam
ples)"の論文（１９９６年にJ. APPL. PHYS.に提出され
ている。この論文を以後「ダイヤモンド13C/ 12C 同位体
論文」と呼ぶこととする）にダイヤモンドアンビルセル
中の圧力を精確に測定する革命的な新しい方法が発表さ
れている。この圧力測定の新しい方法は天然ダイヤモン
ド（９９％12Ｃ＆１％13Ｃ）からアンビルが構成されて
いるダイヤモンドアンビルセル中の13Ｃダイヤモンド薄
膜の圧力に伴うラマンスペクトルのシフトを使用してい
る。天然ダイヤモンドからのラマン線と13Ｃダイヤモン
ドからのラマン線とは５０ｃｍ-1分離されているので、
圧力セル内のセンサーからの13Ｃダイヤモンド線はアン
ビルのラマン線から何等干渉を受けずに測定することが
できる。この技術は外部から加熱されるダイヤモンドア
ンビルセルと相容しうる如何なる試料に対しても殆どの
温度（１０−１２００°Ｋ）および殆どの圧力（０−２
５ＧＰａ）において圧力を精確に（±０．３ＧＰａ）測
定する最初の手段を提供している。
【００２０】残念ながら、上記のダイヤモンド13C/12C
同位体論文の図４に示されているように、セル内のアン
ビルからのラマン線と13Ｃチップからのラマン線が圧力
と共にシフトして重なるために２５ＧＰａを超えるとこ
の技術は故障してしまう。この故障の原因はダイヤモン
ドアンビル内での圧力勾配のためにダイヤモンドアンビ
ルの圧力が０−２５ＧＰａの範囲に及ぶためである。こ
の圧力の広がりによってアンビルからのラマン線が広げ
られ、ついには圧力の上昇とともに上方にシフトされた
センサーチップからの13Ｃラマン線と重なってしまう。
同位体論文の図４に示されているように、セル内のアン
ビルからのラマン線と13Ｃチップからのラマン線が圧力
と共にシフトして重なるために２５ＧＰａを超えるとこ
の技術は故障してしまう。この故障の原因はダイヤモン
ドアンビル内での圧力勾配のためにダイヤモンドアンビ
ルの圧力が０−２５ＧＰａの範囲に及ぶためである。こ
の圧力の広がりによってアンビルからのラマン線が広げ
られ、ついには圧力の上昇とともに上方にシフトされた
センサーチップからの13Ｃラマン線と重なってしまう。
【００２１】アンビルの広がったラマン線の困惑される
影響は13Ｃダイヤモンドアンビルを 12C ダイヤモンドセ
ンサーチップと共に使用することができたなら回避され
る可能性がある。この配列構造によれば、センサーのラ
マン周波数はアンビルからのラマン線の常に上にあるで
あろうから、この技術により測定しうる圧力には制限は
ないであろう。しかし、上記のダイヤモンド13C/12C 同
位体論文に述べられているように、13C 炭素の非常に高
い価格のために、「残念ながら、この対策は現在のとこ
ろ高すぎて手が出ない」。
影響は13Ｃダイヤモンドアンビルを 12C ダイヤモンドセ
ンサーチップと共に使用することができたなら回避され
る可能性がある。この配列構造によれば、センサーのラ
マン周波数はアンビルからのラマン線の常に上にあるで
あろうから、この技術により測定しうる圧力には制限は
ないであろう。しかし、上記のダイヤモンド13C/12C 同
位体論文に述べられているように、13C 炭素の非常に高
い価格のために、「残念ながら、この対策は現在のとこ
ろ高すぎて手が出ない」。
【００２２】本発明の目的は天然組成のダイヤモンドア
ンビルの現在の費用より単に若干高いに過ぎないコスト
で圧力測定に対する現在の制限を克服するダイヤモンド
アンビルを提供することである。発明の詳細な記述 本発明は天然に存在するダイヤモンドよりも大きな百分
率で13C を有するダイヤモンドアンビルを開示する。こ
こに開示されたアンビルはこれにより現在入手される装
置の実用性を制限しているラマン線の広がりの問題を回
避する。
ンビルの現在の費用より単に若干高いに過ぎないコスト
で圧力測定に対する現在の制限を克服するダイヤモンド
アンビルを提供することである。発明の詳細な記述 本発明は天然に存在するダイヤモンドよりも大きな百分
率で13C を有するダイヤモンドアンビルを開示する。こ
こに開示されたアンビルはこれにより現在入手される装
置の実用性を制限しているラマン線の広がりの問題を回
避する。
【００２３】W. F. Banholzer & T. R. Anthonyによ
る”ダイヤモンドの同位体組成(Isotopic Composition
of Diamond) ", Thin Film Solids, 111,12 222(1992)
の図１はダイヤモンドの同位体組成に対するダイヤモン
ドのラマン線のシフトを示している。これによれば、セ
ンサーおよびアンビルからのラマン線の重なりを回避す
るためには、アンビルのラマン線をセンサーのラマン線
より若干低くすることが必要とされるだけである。
る”ダイヤモンドの同位体組成(Isotopic Composition
of Diamond) ", Thin Film Solids, 111,12 222(1992)
の図１はダイヤモンドの同位体組成に対するダイヤモン
ドのラマン線のシフトを示している。これによれば、セ
ンサーおよびアンビルからのラマン線の重なりを回避す
るためには、アンビルのラマン線をセンサーのラマン線
より若干低くすることが必要とされるだけである。
【００２４】その結果、上記のダイヤモンド13C/12C 同
位体論文に述べられているようにダイヤモンドアンビル
を純粋な13C で作る必要はない。その代わりに、ダイヤ
モンドアンビルは３−２０％の13C を含有する同位体ア
ロイからなることのみが必要とされる。この同位体組成
のシフトはアンビルからのラマン線をセンサーに対して
３−１３ｃｍ-1下方にシフトするのに十分である。これ
らの組成ではラマン線の広がり（２−３ｃｍ-1 FWHM）
はこのシフトより小さくそして12Cセンサーは常にアン
ビルの如何なる部分に比べ等しいかあるいはより大きい
圧力を受けるので、12C センサーからの線はアンビルか
らの広がったラマン線の常に上にあることになる。この
ため、上記のダイヤモンド13C/12C 同位体論文に言われ
ている２５ＧＰａの高圧限界は破られ、ダイヤモンドア
ンビルセルおよびこれに関連したセンサーは如何に高く
とも全ての圧力を測定することができる。
位体論文に述べられているようにダイヤモンドアンビル
を純粋な13C で作る必要はない。その代わりに、ダイヤ
モンドアンビルは３−２０％の13C を含有する同位体ア
ロイからなることのみが必要とされる。この同位体組成
のシフトはアンビルからのラマン線をセンサーに対して
３−１３ｃｍ-1下方にシフトするのに十分である。これ
らの組成ではラマン線の広がり（２−３ｃｍ-1 FWHM）
はこのシフトより小さくそして12Cセンサーは常にアン
ビルの如何なる部分に比べ等しいかあるいはより大きい
圧力を受けるので、12C センサーからの線はアンビルか
らの広がったラマン線の常に上にあることになる。この
ため、上記のダイヤモンド13C/12C 同位体論文に言われ
ている２５ＧＰａの高圧限界は破られ、ダイヤモンドア
ンビルセルおよびこれに関連したセンサーは如何に高く
とも全ての圧力を測定することができる。
【００２５】純粋な13C アンビルの代わりに低濃度13C
の同位体アロイを使用することにより、アンビルの材料
費が５−２０倍も削減され、上記のダイヤモンド13C/12
C 同位体論文に述べられているような従来手が出ないほ
どに高かったものが最早さほど法外に高くはなくなっ
た。従来、ダイヤモンド宝石はダイヤモンド原料から成
長されている。同位体宝石では、費用の大きな部分は同
位体に関して純粋なメタンを同位体に関して純粋なＣＶ
Ｄダイヤモンドに変換する非効率に起因している。この
プロセスの全体の効率は数％に過ぎない。同位体に関し
て純粋な13C メタンは非常に高価である。例えば、最近
の13CH4に対するCambridge Isotopes の相場は＄８００
／リットルであった。１カラットの13C 炭素を製造する
ためには、変換効率が１００％だとして、＄３００の費
用で０．３７３リットルの同位体に関して純粋なメタン
を必要とする。しかし、最初に13C ＣＶＤダイヤモンド
を生成しついでＨＰ／ＨＴ13C宝石を成長させる実際の
現在のプロセスの全体のプロセス変換効率は僅か１％に
過ぎない。この低い変換効率は１カラットの13C ダイヤ
モンドの材料費を＄３０，０００／カラットに上昇す
る。
の同位体アロイを使用することにより、アンビルの材料
費が５−２０倍も削減され、上記のダイヤモンド13C/12
C 同位体論文に述べられているような従来手が出ないほ
どに高かったものが最早さほど法外に高くはなくなっ
た。従来、ダイヤモンド宝石はダイヤモンド原料から成
長されている。同位体宝石では、費用の大きな部分は同
位体に関して純粋なメタンを同位体に関して純粋なＣＶ
Ｄダイヤモンドに変換する非効率に起因している。この
プロセスの全体の効率は数％に過ぎない。同位体に関し
て純粋な13C メタンは非常に高価である。例えば、最近
の13CH4に対するCambridge Isotopes の相場は＄８００
／リットルであった。１カラットの13C 炭素を製造する
ためには、変換効率が１００％だとして、＄３００の費
用で０．３７３リットルの同位体に関して純粋なメタン
を必要とする。しかし、最初に13C ＣＶＤダイヤモンド
を生成しついでＨＰ／ＨＴ13C宝石を成長させる実際の
現在のプロセスの全体のプロセス変換効率は僅か１％に
過ぎない。この低い変換効率は１カラットの13C ダイヤ
モンドの材料費を＄３０，０００／カラットに上昇す
る。
【００２６】ダイヤモンドアンビルのために純粋な13C
の代わりに希釈された13C の同位体アロイを使用するこ
とにより、１カラットのアンビルに対するこの＄３０，
０００のコストは＄１５００−＄６０００に容易に削減
することができ、そして本発明の別の観点によれば、１
カラットあたり更に＄４０−＄１５０まで削減できる。
長年にわたり、ＨＰ／ＨＴダイヤモンド成長分野で共通
に確信されていることはダイヤモンド宝石はダイヤモン
ド原料からしかうまく成長できないという点である。こ
の確信の背後にある理由は、もしグラファイトを原料に
使用すると、グラファイトからダイヤモンドへの変換に
際する５０％の体積変化により大きな欠陥のない宝石が
成長できない程にセル内の成長条件が崩壊されるのでは
ないかということである。大きなセル容積の変化によっ
て発生される圧力／温度変化に誘発されて多重のそして
二次的な核生成が起きてグラファイト原料を利用したプ
ロセスからは大きな宝石は得られないのではないかと予
測されていた。
の代わりに希釈された13C の同位体アロイを使用するこ
とにより、１カラットのアンビルに対するこの＄３０，
０００のコストは＄１５００−＄６０００に容易に削減
することができ、そして本発明の別の観点によれば、１
カラットあたり更に＄４０−＄１５０まで削減できる。
長年にわたり、ＨＰ／ＨＴダイヤモンド成長分野で共通
に確信されていることはダイヤモンド宝石はダイヤモン
ド原料からしかうまく成長できないという点である。こ
の確信の背後にある理由は、もしグラファイトを原料に
使用すると、グラファイトからダイヤモンドへの変換に
際する５０％の体積変化により大きな欠陥のない宝石が
成長できない程にセル内の成長条件が崩壊されるのでは
ないかということである。大きなセル容積の変化によっ
て発生される圧力／温度変化に誘発されて多重のそして
二次的な核生成が起きてグラファイト原料を利用したプ
ロセスからは大きな宝石は得られないのではないかと予
測されていた。
【００２７】ここに本発明により同位体ダイヤモンド宝
石が同位体に関して純粋なグラファイト原料から直接成
長させることができ、これにより１カラットの同位体に
関して純粋なダイヤモンド宝石の材料価格が＄３０，０
００から＄８００未満まで削減できることが確認され
た。この方法に使用される同位体に関して純粋なグラフ
ァイトを製造する方法が、Dr. Thomas R. Anthony 等の
共著による”同位体に関して純粋なフラーレンおよびダ
イヤモンド用のグラファイト棒前駆体(GraphiteRod Pre
cursors For Isotopically Pure Fullerenes and Diamo
nd)”, Carbon,34(11)1323-1328(1996) の論文中に記載
されている。このプロセスのずっと低いコストは13CH4
が同位体に関して純粋なグラファイトに変換される効率
が同位体に関して純粋なＣＶＤダイヤモンドに変換され
る効率（約２％の効率）よりもずっと高くなる（約５０
％の効率）ことの直接の結果である。
石が同位体に関して純粋なグラファイト原料から直接成
長させることができ、これにより１カラットの同位体に
関して純粋なダイヤモンド宝石の材料価格が＄３０，０
００から＄８００未満まで削減できることが確認され
た。この方法に使用される同位体に関して純粋なグラフ
ァイトを製造する方法が、Dr. Thomas R. Anthony 等の
共著による”同位体に関して純粋なフラーレンおよびダ
イヤモンド用のグラファイト棒前駆体(GraphiteRod Pre
cursors For Isotopically Pure Fullerenes and Diamo
nd)”, Carbon,34(11)1323-1328(1996) の論文中に記載
されている。このプロセスのずっと低いコストは13CH4
が同位体に関して純粋なグラファイトに変換される効率
が同位体に関して純粋なＣＶＤダイヤモンドに変換され
る効率（約２％の効率）よりもずっと高くなる（約５０
％の効率）ことの直接の結果である。
【００２８】対照的に、従来の作業ではＨＰ／ＨＴ宝石
成長用の原料としてダイヤモンドのみを使用していた。
従って、上述した同位体に関して工学的に改変されたダ
イヤモンドアンビルを製作する目的のため、本発明はダ
イヤモンド宝石の成長用の原料としてダイヤモンドとグ
ラファイトを組み合わせて使用する。そのダイヤモンド
原料は現行の製造から得ることのできる天然の同位体に
富んだダイヤモンドである。そのグラファイト原料は上
記のDr. Thomas R. Anthony 等の共著による”同位体に
関して純粋なフラーレンおよびダイヤモンド用のグラフ
ァイト棒前駆体(Graphite Rod Precursors For Isotopi
cally Pure Fullerenes and Diamond)”に記載された方
法によって製造される純粋な13C グラファイトかまたは
13C に富んだグラファイトのいずれかであろう。原料の
ほぼ８０−９７％はダイヤモンドであろうから、ダイヤ
モンド成長中のセル内の容積変化は最小となり、このプ
ロセスからの宝石の収率は高い。13C グラファイトが13
C ＣＶＤダイヤモンドに比較して比較的低コストである
ため、このプロセスに対する13C の材料費は＄１５０／
カラット以下に維持できる。
成長用の原料としてダイヤモンドのみを使用していた。
従って、上述した同位体に関して工学的に改変されたダ
イヤモンドアンビルを製作する目的のため、本発明はダ
イヤモンド宝石の成長用の原料としてダイヤモンドとグ
ラファイトを組み合わせて使用する。そのダイヤモンド
原料は現行の製造から得ることのできる天然の同位体に
富んだダイヤモンドである。そのグラファイト原料は上
記のDr. Thomas R. Anthony 等の共著による”同位体に
関して純粋なフラーレンおよびダイヤモンド用のグラフ
ァイト棒前駆体(Graphite Rod Precursors For Isotopi
cally Pure Fullerenes and Diamond)”に記載された方
法によって製造される純粋な13C グラファイトかまたは
13C に富んだグラファイトのいずれかであろう。原料の
ほぼ８０−９７％はダイヤモンドであろうから、ダイヤ
モンド成長中のセル内の容積変化は最小となり、このプ
ロセスからの宝石の収率は高い。13C グラファイトが13
C ＣＶＤダイヤモンドに比較して比較的低コストである
ため、このプロセスに対する13C の材料費は＄１５０／
カラット以下に維持できる。
【００２９】表１にここに開示した本発明以前および以
後における同位体に関して工学的に改変されたダイヤモ
ンドアンビルの材料費を示す。 表１：本発明による同位体に関して工学的に改変されたダイヤモンドアンビル のコスト削減 本発明以前 本発明以後 １カラット当たりの材料費 ＄３０，０００ ＄１５０ 材料費／販売価格比（％） ９９ ３
後における同位体に関して工学的に改変されたダイヤモ
ンドアンビルの材料費を示す。 表１：本発明による同位体に関して工学的に改変されたダイヤモンドアンビル のコスト削減 本発明以前 本発明以後 １カラット当たりの材料費 ＄３０，０００ ＄１５０ 材料費／販売価格比（％） ９９ ３
Claims (4)
- 【請求項１】 約３−２０原子％の13Ｃおよび約８０−
９７原子％の12Ｃからなるダイヤモンドの同位体アロイ
を含んだ改善されたダイヤモンドアンビル。 - 【請求項２】 約３−２０原子％の13Ｃおよび約８０−
９７原子％の12Ｃを含むダイヤモンドの同位体アロイを
含んだ改善されたダイヤモンドアンビル。 - 【請求項３】 面が平行にされて対面している支え面を
持った一対のダイヤモンドおよびこれらの一対のダイヤ
モンドに対し前記支え面を合わせるように圧縮する傾向
のある力を加える手段を含んだダイヤモンドアンビル装
置内に使用するためのダイヤモンドにおいて、約３−２
０原子％の13Ｃおよび約８０−９７原子％の12Ｃを含ん
だダイヤモンド。 - 【請求項４】 面が平行にされて対面している支え面を
持った一対のダイヤモンドおよびこれらの一対のダイヤ
モンドに対し前記支え面を合わせるように圧縮する傾向
のある力を加える手段を含んだダイヤモンドアンビル装
置内に使用するためのダイヤモンドにおいて、約３−２
０原子％の13Ｃおよび約８０−９７原子％の12Ｃから本
質的になるダイヤモンド。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US82285497A | 1997-03-24 | 1997-03-24 | |
| US08/822854 | 1997-03-24 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1129394A true JPH1129394A (ja) | 1999-02-02 |
Family
ID=25237151
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10064847A Withdrawn JPH1129394A (ja) | 1997-03-24 | 1998-03-16 | 同位体に関して工学的に改変された低コストのダイヤモンドアンビル |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0867536A1 (ja) |
| JP (1) | JPH1129394A (ja) |
| KR (1) | KR19980080553A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105486675A (zh) * | 2015-12-29 | 2016-04-13 | 长安大学 | 定量分析co2气体碳同位素组成的激光拉曼检测方法 |
| CN105651757A (zh) * | 2016-01-12 | 2016-06-08 | 长安大学 | 一种测定CO2气体碳同位素值δ13C的方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB8903793D0 (en) * | 1989-02-20 | 1989-04-05 | Plessey Co Plc | Diamond synthesis |
| US5360479A (en) * | 1990-07-02 | 1994-11-01 | General Electric Company | Isotopically pure single crystal epitaxial diamond films and their preparation |
| US5295402A (en) * | 1991-10-15 | 1994-03-22 | General Electric Company | Method for achieving high pressure using isotopically-pure diamond anvils |
-
1998
- 1998-03-10 EP EP98301761A patent/EP0867536A1/en not_active Withdrawn
- 1998-03-16 JP JP10064847A patent/JPH1129394A/ja not_active Withdrawn
- 1998-03-23 KR KR1019980009930A patent/KR19980080553A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105486675A (zh) * | 2015-12-29 | 2016-04-13 | 长安大学 | 定量分析co2气体碳同位素组成的激光拉曼检测方法 |
| CN105651757A (zh) * | 2016-01-12 | 2016-06-08 | 长安大学 | 一种测定CO2气体碳同位素值δ13C的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0867536A1 (en) | 1998-09-30 |
| KR19980080553A (ko) | 1998-11-25 |
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