SE439543B - Apparat for anvendning vid identifiering av material, sasom edelstenar samt sett att identifiera sadana material - Google Patents

Description

8001871-6 10 15 20 25 30 35 2 utgjorts av ett stycke koppartråd med ca 0,3 rnzndiameter och ca l cm längd, varvid resten av termoelementet har utgjorts av Konstantan-trådar med ungefär samma diameter. Konstantan-trådarna har varit lindade för att skapa en fjäder inuti ett glasrör med ca 3 mm innerdiameter. Koppartrâden har fått skjuta ut förbi Konstantan-tråden vid den skarv som hålles mot mate- rialet som skall bestämmas, så att gränsytan alltid har varit mellan koppar och testmaterialet. Man har arrangerat det så, att rörelsemängden mot fjädern vid kontaktskapandet alltid har haft samma värde. Vid ett arrangemang har hela anordningen upphettats och avlägs- - nats från värmekällan innan skarven placerats i kon- takt med materialet. Den erhållna emkzn beror på test- materialets termiska konduktivitet. När den kontaktande skarven har låg termisk kapacitans är dessutom kompa* ratorn särskilt lämpad att utvärdera små materialprover.

Vid ett annat arrangemang har skarven, som är belägen på avstånd från testmaterialet, kontinuerligt upphettats med hjälp av en liten elektrisk upphettningsanordning.

Användningen av apparaten enligt uppfinningen är mycket fördelaktig för att särskilja diamanter från andra ädelstenar, som har motsvarande kubisk struktur och ett brytningsindex, som ligger nära det hos diamant.

Andra fördelar med föreliggande uppfinning ligger i att den innebär en oförstörande bestämningar av prover, som endast är tillgängliga i mycket små prover.

Föreliggande uppfinning skall nu beskrivas genom exempel med hänvisning till de bifogade ritningarna.

På dessa visar.fig l en schematisk sektionsvy av en termisk komparator i enlighet med uppfinningen. Fig 2 är ett diagram, som visar variationen i emk med tiden för olika ädelstenar, såsom avkännes av komparatorn i fig 1. i i Vid komparatorn i fig l bildas ett termoelement mellan tvâ längder av emaljerad Konstantan-tråd 10 med 0,46 mm diameter och en'kort (10 mm) längd koppar- tråd ll med 0,22 mm diameter. Ett koniskt kopparhuvud 12 10 15 20 25 30 35 8001871-6 3. med en volym av något mindre än l mms är lött till en av termoelementets skarvar. Koppartråden ll och de båda skarvarna kvarhâlles i en PVC-hylsa 13, som -kan glida i ett glasrör 14. Konstantan-trådarna 10 är limmade vid 15 till insidan av glasrörets ena ände och antar spiralform utefter en del av sin längd.

Spetsen på kopparhuvudet 12 utskjuter från den andra ändan av glasröret 14 med ca 1 mm, men tillbakaskjuts denna sträcka när anordningen pressas mot en hård yta, såsom ytan på en ädelsten. Vid försök anslöts de fria ändarna 10' hos Konstantan-trådarna 10 (via koppar- skarvar vid samma temperatur) till en digitalmillivolt- ' meter (ej visad). Ett instrument med en upplösning av högst ca 100 pV användes.

För att använda denna komparator placerades den först i en omgivning vid en speciell, förhöjd tempe- ratur. Vid ett exempel användes ett provrör, som vilade i en bägare med kokande vatten, och man fann att kompa- ratorn nådde jämvikt med sin omgivning efter ca 2 min.

Därefter uttogs komparatorn från provröret och koppar- huvudet l2 pressades mot ädelstenen, som skulle testas, varvid man observerade den maximala emkzn på millivolt- metern. Emknnsändringshastighet med tiden utgör kanske ett känsligarenåttpå den termiska konduktiviteten, men den maximala emk:n är lättare att bestämma. Tabellen sammanfattar de värden som erhölls med de olika ädel- stenarna. Diamant gav alltid den högsta emkzn och kubisk zirkoniumoxid gav alltid den lägsta. ' mmcnsvariation med tiden observerades med använd- ning av ett Tektronix Typ 7623A lagringsoscilloskop med en förstärkare 7A22 av instickstyp. De erhållna värderna för nâgra ädelstenar och ett glasstycke visas i fig 2. Det kan noteras att det sker mycket liten ut- veckling av emkzn under det att komparatorn överföres från det kokande vattnet till provet. Vidare följs emk:nssnabna ökning när komparatorn bringas i kontakt med provet, vanligen av en ganska långsam minskning.

Det förmodas att den maximala emk:n ganska nära bör 10 15 20 25 I 30 35 sno1s71-s 4 motsvara det värde, som kan förväntas om ädelstenens massa hâlles vid rumstemperatur och den på avstånd därifrån belägna skarven hos termoelementet hålls vid l00°C. Med användning av Clark och Powell's ekvation, 1962 J.Sci. Instrum. âå, 545-Sl, för den termiska resi- stansen hos sammandragningen, fann man att resultaten stod i överensstämmelse med ett skäligt värde för en kontaktradie av ca 10-2 mm.

TABELL Maximal emk från den termiska komparatorn Prov Termisk konduk- Maximal emk (mV) tivitet: (W/m°K) medel- område för värde 5 avläsningar Diamant 990-2320 1,56 _l,47 - 1,63 Kgrund 32-35 1,19 l,O7.“ 1,27 (syntetisk) Topas 19 1,01 0,97 - 1,06 zirkgn 4,1 - 4,2 0,99 0,97 - 1,04 Spinell l2 0,83 _ 0,74 - 096 (syntetisk) YAG* 0,75 o,7o ~ 0,80 Kvarts '5,9 - ll 0,75 0,67 - 0,82 Ges” o,62 0,58 - 0,65 Kubisk.zirko- 0,50 0,45 - 0,53 niumoxid ä värden nära rumstemperatur ur CRC “Handbook of Chemi- stry and Physics” 57:e upplagan 1976-7.

+ Yttriumaluminiumgranat ++ Gadoliniumgermaniumgranat Värmekällan för termoelementets trådar kan ha for- men av ett elektriskt motståndselement, som är limmat till trådarna. Ett resistivt upphettningsorgan kan ut- nyttjas förutom eller istället för indirekt upphettning, såsom beskrivs i utföringsformen. 10 8001871-6 5 Vidare kan upphettningen av en gren hos termoele- mentet anordnas vid mitten av grenen istället för vid skarven. Om en upphettningskrets anordnas, kan den inbegripa en hjälpanordning, så att komparatorn når sina arbetsbetingelser nästan omedelbart.

Komparatorns huvud 12 kan utgöras av andra material än koppar och kan exempelvis utgöras av guld, platina eller något annat material, som kan vara mera lämpat .för särskilda tillämpningar enligt uppfinningen; Det inses av fackmannen på området att otaliga variationer och modifieringar kan göras av uppfinningen som beskrivits ovan utan att man avviker från uppfin- ningens ram. v;

Claims (10)

1soa1a71¿s 10 15 20 25 30 PATENTKRAV

1. l. Apparat för användning vid identifiering av material, såsom ädelstenar, k ä n n e t e c k n a d därav, att den inbegriper ett termoelement med termoele- mentskarvar mellan olika metaller (10, ll), varvid en av skarvarna hos termoelementet är förbunden med en kontakt för ingrepp med ett material som skall provas, varvid övervakning av den termoelektriska emkzn mellan skarvarna hos termoelementet sedan detta bringats i ingrepp med ett material som skall provas efter upphett- ning av termoelementet åstadkommer identifieringsdata avseende det material som provas, varvid kontakten har formen av ett huvud (12), som är fäst till nämnda ena termoelementskarv och som har en volym av mindre än 1 mm3, fjädrande organ samt ett stopp (14), som är för- bundet med kontakten (12), varigenom kontakten kan pres- sas mot ett material som skall testas och fås att föras tillbaka en förutbestämd sträcka, som definieras av stoppet (14), mot verkan av de fjädrande organen.

2. - 2. Apparat enligt kravet 1,* k ä n n e-t e c k - n a d därav, att fjäderorganen utgöres av en spiral- lindad elektrisk ledare (10), som verkar som en fjäder.

3. Apparat enligt kravet 2, k ä n n e t e c k - n a d därav, att fjäderorgan i form av en spirallindad elektrisk ledare är anordnade i termoelementets båda elektriska anslutningar.

4. Apparat enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a d därav, att termoelementskar- varna är monterade på ett glidorgan (l3)L %om självt är glidbart anordnat i ett yttre monteringsorgan (14).

5. Apparat enligt kravet 4, k ä n n e t e c k - n a d därav, att glidorganet (13) och monteringsorga- net (14) båda har formen av rör.

6. Apparat enligt kravet 5, k ä n n e t e c k - n a d därav, att glidorganet (13) utgöres av ett 10 15 20 8001871-6 7 PVC-rör och att monteringsorganet (14) utgöres av ett glasrör. I

7. Apparat enligt något av de föregående kraven, att de båda olika metal- k ä n n e t e c k n a d därav, lerne kop- par och 40 % nickel.

8. Apparat enligt något av de föregående kraven, (10, ll) är koppar samt en legering av 60 % k ä n n e t e c k n a d därav, att den inbegriper ett elektriskt motstånd i förbindelse med termoelementet för att verka som en värmekälla.

9. Apparat enligt något av de föregående kraven, k ä n n ett e c k n a d därav, att den är kombinerad med en spänningspàvisningsapparat, som har förmåga att påvisa termoelektriska emk:er.l

10. Sätt att identifiera material, såsom ädelstenar, med användning av apparaten enligt kravet l, k ä n n e t e c k n a t därav, att termoelementet upphettas, att kontakten bringas i ingrepp med ett material som skall testas, att kontakten pressas mot materialet så att kontakten skjutes tillbaka en för- utbestämd sträcka, som definieras av stoppet, mot verkan av fjäderorganen, och att den termoelektriska emkzn mellan termoelementets skarvar övervakas.