ディラトメーター
ディラトメーター（熱膨張測定装置）は、所定の温度条件下において、固体、粉末、その他の試料の熱線膨張を正確に測定するための装置です。長さの変化を精密に検出することで、相転移、焼結プロセスをはじめとする、さまざまな熱的材料特性を高い信頼性で分析できます。これらの測定は、研究開発、品質管理、材料開発において重要な役割を果たします。
Linseisは1957年以来、幅広いニーズに対応するディラトメーターの開発・製造を続けています。コンパクトなラボ用装置から、研究機関や産業用途向けの高温測定システムまで、多彩な製品を取り揃えています。金属材料、セラミックス、ガラス、ポリマー、複合材料など、あらゆる材料分野において、用途や測定温度範囲に応じた最適なソリューションをご提供します。
各モデルの詳細については、製品カタログ・パンフレットをご覧ください。また、お客様の測定目的や課題に最適なシステムをご提案するため、個別のご相談にも対応しております。
当社の装置は、ASTM D696、ASTM E2550、ASTM E228、ASTM E831、ASTM E1131、ASTM D3175、ASTM D3850、ASTM D6370、ASTM D6375、ISO/DIS 9924、ISO 11358、DIN EN ISO 11359 などの国際規格に対応しており、再現性の高い、規格に準拠した測定結果を実現します。
最高の精度を誇るディラトメーター
一目でわかるすべてのダイラトメーター
(1)と(2)である。 ダイラトメトリー は、材料の熱線膨張を測定する最も重要な方法の一つである。相転移、焼結プロセス、ガラス転移温度、温度の影響下での構造変化に関する基本的な情報が得られます。
以来 1957 最も包括的なダイラトメーターシリーズの一つである ダイラトメーター(DIL)を開発・製造しています。このシステムは高精度で自動化された固体、粉体、ペースト、液体の長さ変化を測定します。 固体、粉体、ペースト、液体温度範囲 -263 °C～2800 °C.
測定変数とアプリケーション：
- 熱膨張係数の測定 (CTE)
- 線熱膨張率 (ΔL)
- 焼結温度と焼結段階
- ガラス転移の測定 ガラス転移 (Tg）
- 相転移
- 焼成工程の最適化
- 体積の変化
- レート制御焼結 (RCS)
- 分解
- 密度の変化
ā– 平均膨張係数
L₀ – 初期試料の長さ
ΔL– 長さの変化
ΔT– 温度の変化
熱膨張係数の計算
ディラトメーターによる測定では、温度および時間に応じた試料の長さの変化を測定します。
**平均線膨張係数（ā）**は、一定の温度変化に対して材料がどの程度膨張または収縮するかを示す指標です。相対的な長さの変化量と温度変化量の比から算出され、以下の式で表されます。
測定では、棒状の試料を試料ホルダーにセットし、測定プローブを介して長さ測定システムに接続します。
設定した昇温速度または冷却速度に従って、試料の長さの変化を高精度かつ連続的に記録します。
これにより、熱膨張、相転移、ガラス転移温度、焼結プロセスなどを高い信頼性で評価できます。
ディラトメーターのバリエーションと設計原理
水平型
水平型ディラトメーターは、シンプルな構造と優れたコストパフォーマンスが特長です。
中温域での測定に適しており、試料の取り扱いや交換も容易に行えます。
また、大型試料や特殊な形状の試料に対応したカスタムシステムの設計・製作も可能で、特殊な用途や個別の測定ニーズにも柔軟に対応します。
垂直型
垂直型ディラトメーターは、試料がストッパーとプッシュロッドのみに接触する**「ゼロフリクション（無摩擦）方式」**を採用しています。これにより、機械的な摩擦による測定誤差を抑え、高精度な測定を実現します。
構成に応じて最大3基の炉を組み込むことができ、**−180℃から2,800℃**までの幅広い温度範囲をカバーします。そのため、低温から超高温まで、さまざまな温度条件での測定に対応します。
測定スループットの向上
垂直型システムのもう一つの特長は、試料処理能力の向上です。
低温用の炉が次の測定に備えて待機している間に、高温用の炉を自動的に起動できるため、炉の切り替えにかかる時間を大幅に短縮できます。
用途に応じた炉の配置
測定用途に応じて、炉の配置を変更できます。
低温測定時： 炉を下部、測定部を上部に配置します。冷たい空気は下方へ移動するため、ガスの流入を最適化できます。
高温測定時： 炉を上部、測定部を下部に配置します。熱気が上方へ流れる構造を利用し、センサー周辺への熱的負荷を軽減します。
垂直型システムは、設置面積が小さく、省スペースで運用できる点も特長です。
また、シングル型、差動型／ダブル型、クワトロ型など、用途に応じたモデルを用意しています。1試料、2試料、または4試料の同時測定が可能です。
測定可能
可能な測定
測定不可
| Gerät | Thermischer Ausdehnungs-koeffizient (CTE) | Definierte Atmosphären | Hochtemperaturbereich | Mehrfachmessung | Deformation / Quenching | Kontaktfreie Messung (Sintern) | Kalkulierte DTA | Relative Dichte (Dichte- bestimmung) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| DIL L75 Horizontal |  | | | |  |  | | |
| DIL L75 Vertikal | | | | | | | | |
| DIL L76 Horizontal | | | | | | | | |
| DIL L74 HM | | | | | | | | |
| DIL L74 OD | | | | | | | | |
| DIL L78 | | | | | | | | |
| DIL L70 HP | | | | | | | | |
| DIL L75 Quattro | | | | | | | | |
オプション
ディラトメーターの性能を最大限に引き出すため、さまざまな追加オプションや拡張モジュールを用意しています。これらを組み合わせることで、測定システムを用途、材料、プロセス条件に合わせて最適化できます。
ガス制御機能を追加することで、空気、真空、不活性ガスなどの測定雰囲気を精密に設定できます。酸化の影響を受けやすい試料や反応性の高い試料の測定に適しています。
荷重センサーや荷重ユニットを追加すると、圧力や変形挙動などの熱機械的特性も評価できるようになります。
また、光学式・レーザー式の測定機能を追加することで、試料の長さの変化を非接触かつ高分解能で測定できます。
さらに、自動試料交換装置、安全装置、校正用機器、データ解析用ソフトウェアモジュールなどの追加オプションにより、測定の効率性、安全性、再現性を向上させることができます。
このように、Linseisのディラトメーターは、研究開発から品質保証まで、それぞれの用途に合わせて柔軟に構成できます。
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お客様のメリット - リンザイスディラトメーターのユニークな特長
当社のシステムは、研究、開発、品質保証において信頼性の高い結果を得るために、最高の精度、モジュール式の柔軟性、技術革新を兼ね備えています。
1. ゼロフリクション垂直ディラトメーター
摩擦のない試料設置（「ゼロフリクション設計」）を採用した縦型設計により、最高2800 °Cの温度でも最高の測定精度が得られます。
測定システムは熱的に安定した状態を維持し、アウトガスは最適に放散され、測定結果は長期にわたって再現可能です。
2. マルチファーネスとクワトロシステム
最大3つの炉を組み合わせ、4つの試料を同時に測定できるリンザイスのディラトメーターは、最大限の柔軟性と生産性を提供します。
このユニークな組み合わせにより、スループットが何倍にも向上します。シリーズ測定、材料比較、プロセスの最適化に理想的です。
3. ハイブリッド測定システムとマイケルソン干渉計
古典的なプッシュロッドダイラトメトリーであれ、高解像度レーザー技術であれ、リンザイスはあらゆる測定原理をカバーしています。
LVDTと光学式エンコーダ技術の組み合わせにより、参照材料なしで絶対的でメンテナンスの少ない測定が可能になります。これは市場でもユニークなセールスポイントです。
なぜリンザイスなのか-ディラトメトリーの違い
長期 付加価値のある投資
当社のシステムは、耐久性があり、メンテナンスが容易なコンポーネント、堅牢な設計、インテリジェントなソフトウェアメンテナンスにより、このクラスで最も低い運転コストを実現しています。 サービスコールの減少、ダウンタイムの短縮、継続的なリモートアップデートにより、システムの最大限の可用性と将来性を保証
します。
カスタマイズ ソリューション – 柔軟性を標準に
特殊なオーブン、特殊なセンサー、広い温度範囲、お客様固有のソフトウェア統合など、当社の経験豊富なエンジニアリングチームがお客様のご要望に完璧にマッチするソリューションを開発します。 当社のモジュール式製品アーキテクチャにより、個別化が標準になり、
迅速、正確、確実になります。
1957年以来の技術的パイオニアと革新的な強み
業界最高の社内生産率と優れた研究開発部門により、精度、安定性、適応性において新たな基準を打ち立てるシステムが生み出されています。
機械構造から電子機器、ソフトウェアに至るまで、システムの中核となる要素はすべて社内で開発されており、技術的に完璧で妥協のない精密測定技術「メイド・イン・ドイツ」を実現しています。
ソフトウェアの専門知識最高レベルのソフトウェア
新しいLiEAPソフトウェアスイートにより、リンザイスは熱分析の標準を再定義します。
モジュラー設計で、直感的に使用でき、最先端の評価とリモート機能を装備しているため、プロセスのあらゆる段階で最大限の効率、透明性、制御が保証されます。
ディラトメトリーの応用分野
ディラトメトリーに関するよくある質問
ディラトメーターとTMAの違いは何ですか？
ディラトメーター（熱膨張測定装置）は、一般的に機械的な荷重をほとんど加えずに、温度または時間に応じた試料の絶対的な寸法変化（ΔL）を測定します。
一方、熱機械分析装置（TMA）は、試料に一定の荷重を加え、その変形量を測定します。熱による長さの変化に加え、粘弾性や塑性変形に起因する挙動も評価できます。
このように、ディラトメーターは熱膨張、収縮、焼結挙動の評価に適しているのに対し、TMAは荷重下における材料の機械的変形挙動の評価に適しています。
TMAでは、一般的な圧縮測定や針入測定に加え、引張荷重を加えた測定も可能です。この方法により、加熱や機械的応力によって変形する材料を精密に分析できます。
実際の使用条件に近い環境で、弾性、クリープ挙動、熱膨張などを評価できるため、ポリマー、フィルム、複合材料などの測定に適しています。
垂直膨張計と水平膨張計の長所と短所を教えてください。
水平型と垂直型にはそれぞれ特長があり、測定の目的や用途に応じて選択します。
水平型ディラトメーターは、シンプルな構造、試料室内の均一な温度分布、試料の取り扱いやすさが特長です。特に中温域での標準的な測定に適しており、日常的な分析を効率よく行うためのコストパフォーマンスに優れた選択肢です。
一方、垂直型ディラトメーターは、特に高温域において、高い測定精度と安定性を発揮します。「ゼロフリクション設計」では、試料がストッパーとプッシュロッドのみに接触する構造を採用しています。これにより、機械的な影響や摩擦による誤差を抑え、再現性の高い測定結果が得られます。また、熱は上方へ移動するため、測定システムの熱的安定性を維持しやすいという特長もあります。
焼結挙動の評価にも、垂直型は大きなメリットがあります。試料が試料ホルダーに付着しにくいため、測定への影響を抑え、より正確で安定した測定が可能です。
さらに、垂直型システムでは、低温用と高温用など複数の炉を組み合わせることができ、最大2,800℃までの幅広い温度範囲に対応します。
このように、水平型システムは日常的な測定や標準的な分析に適している一方、垂直型ディラトメーターは、最高レベルの測定精度、極端な高温条件、複雑な測定用途において、その特長を発揮します。
DIL L75レーザー（DIL L73レーザー）は、従来のシステムと比較してどのような利点がありますか？
DIL L75 Laser（DIL L73 Laser）は、レーザー干渉法を採用し、試料に荷重を加えることなく、長さの絶対変化を測定します。
これにより、摩擦、ヒステリシス、ドリフトに起因する測定誤差を抑え、サブナノメートルレベルの分解能（最小0.3 nm）と優れた再現性を実現します。反射性の高い試料や、測定の影響を受けやすい試料にも対応します。
レーザー式ディラトメーターと光学式エンコーダーの違いは何ですか？
光学式エンコーダーは、プッシュロッドの変位を検出する方式で、反射光と機械的な接触を利用して相対変位を測定します。プッシュロッドの動きをもとに、試料と基準位置との間の長さの変化を高精度に測定できます。
一方、レーザーディラトメーターは、コヒーレントなレーザー光の干渉位相の変化から、試料の絶対的な膨張量を直接測定します。これにより、高い測定精度、機械的摩耗がないこと、校正用標準試料が不要であることを実現します。
サンプル前処理で最も重要な要件は何ですか？
再現性の高い測定結果を得るためには、試料の表面が平滑で平行であり、寸法が明確に定められていることが重要です。
例えば、DIL L75 Laser（DIL L73 Laser）では、長さ最大50 mm、直径最大7 mmの幅広い試料形状に対応しています。また、非接触のレーザー方式を採用しているため、反射面・非反射面のいずれの試料も、表面処理を施すことなく測定できます。
ディラトメーターで長さの変化を測定するために使用される検出器にはどのようなものがあるか？
従来型のディラトメーターでは、LVDT（差動トランス式変位計）や光学式エンコーダーセンサーを使用して、試料の長さの変化を測定します。
光学式ディラトメーターにはカメラも内蔵されており、試料の動きを画像で記録することで、測定プロセスの正確な確認と記録を可能にします。
一方、レーザーディラトメーターでは、干渉計式の検出器を使用し、光の位相変化を高精度に測定します。これにより、機械式センサーと比較して、はるかに高い分解能を実現します。
異なる検出器（LVDTと光学式エンコーダー）の利点と欠点は？
ディラトメトリーでは、試料の長さの変化を測定するために、LVDTセンサーと光学式エンコーダーの2種類の測定方式が用いられます。
LVDTセンサー（差動トランス式変位計）は、耐久性、測定精度に優れ、メンテナンスの負担が少ないことが特長です。高い分解能を備え、粉塵、振動、温度変動の影響を受けにくいため、機械的な安定性が求められる長時間測定や高温測定に適しています。
光学式エンコーダーは、光を利用した測定システムによって試料の絶対位置を検出します。これにより、試料をセットする際に初期長さ（L₀）を直接取得でき、別途長さを測定する必要がありません。また、測定範囲が広く、収縮量の大きい焼結プロセスの評価にも適しています。一方で、汚れの影響を受けやすく、定期的な校正が必要になる場合があります。
Linseisでは、ご要望に応じて両方の技術を組み合わせたハイブリッドシステムをご提供しています。これにより、LVDTの高い精度と安定性に加え、光学式エンコーダーの柔軟性と絶対位置測定のメリットを兼ね備えた測定システムを実現します。それぞれの方式の特長を活かし、用途に応じた最適な測定が可能です。
クエンチディラトメーターはどのような用途に必要ですか？
クエンチディラトメーターは、実際の熱処理工程における鋼材（金属および合金）の熱機械的挙動を評価するために使用されます。
加熱、保持、急冷の各工程を精密に再現し、温度および時間に応じた試料の長さの変化を測定できます。
主な用途として、変態温度の測定、相変態の解析（例：オーステナイトからマルテンサイトへの変態）、および鋼材や材料の開発における熱処理条件の最適化が挙げられます。
これにより、目的とする金属組織や機械的特性を得るために、硬化処理条件、焼戻し温度、冷却速度を適切に設定できます。
このように、クエンチディラトメーターは、冶金、航空宇宙、自動車産業をはじめ、金属材料の熱的挙動が重要となる分野において、研究開発、品質管理、プロセス最適化に欠かせない装置です。
シングルディラトメーターとダブルディラトメーターの違いは何ですか？
シングル型とダブル型のディラトメーターの違いは、測定方式と、周囲の環境による影響を補正する方法にあります。
シングル型ディラトメーターは、温度や時間に応じた1つの試料の絶対的な長さの変化を測定します。最も一般的な標準構成であり、標準的な測定や日常的な分析に適しています。
ダブル型ディラトメーター（差動型ディラトメーターとも呼ばれます）は、同じ炉内で2つの試料を並行して測定します。一方を基準試料、もう一方を測定試料として使用します。
この方式では、炉の温度ドリフトや測定系自体の熱膨張など、測定に影響する要因を直接補正できます。その結果、特に長時間測定や、ごくわずかな長さの変化を測定する場合に、より高い測定精度と再現性が得られます。
まとめ：
シングル型ディラトメーター：標準的な分析に適した、シンプルで信頼性の高い測定方式。
ダブル型ディラトメーター：基準試料との並行測定によりドリフトの影響を補正し、より高精度な測定を実現。高度な研究や試料間の比較測定に適しています。
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