(57)【要約】  本発明は、ショ糖から合成ダイヤモンドを得る方法、及び前記方法を実行するための装置に関するもので、この方法は、プロセス全体を通じて、カプセル（７）の体積を一定に維持する外部容器で囲まれた空気のない状態で密封カプセル（７）へショ糖又はショ糖の水溶液を導入し、温度を高めるか又はショ糖を硫酸と組み合わせることによって、カプセル（７）内のショ糖の分解によりカプセル（７）内の圧力を増加させ、前記カプセル内で前記圧力状態から生じる炭素がダイヤモンドに変わるまで増加を続行し、カプセル（７）の容器の周囲に外部から圧力を加える封じ込め手段を用いて、カプセル（７）内で生成された圧力を制御することを含む。さらに、余分な炭素が追加され、ダイヤモンドの寸法が大きくなる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ショ糖から合成ダイヤモンドを得る方法であって、
プロセス全体を通じて、防水カプセル（７）の体積を一定に維持する外部容器で囲まれた空気のない状態で前記カプセル（７）へショ糖を導入するステップと、
前記カプセル（７）内のショ糖の分解により前記カプセル（７）内の圧力を増加させ、前記カプセル内で圧力状態から生じる炭素がダイヤモンドに変わるまで増加を続行するステップと、
前記カプセル（７）の前記容器の周囲に外部から圧力を加えるコンテンション手段によって前記カプセル（７）内で生成された圧力を制御するステップ
とを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
圧力増加を引き起こすためのショ糖の分解が、内部に収容された前記ショ糖が熱分解によって水素、酸素及び炭素に分解するまで前記カプセル（７）の温度を高めることにより達成され、それにより前記水素と酸素の反応を誘発して超臨界水を生じさせ、この超臨界水が、前記カプセル内のそれらの圧力状態から生じる炭素をダイヤモンドに変換させるために前記カプセル内の圧力をさらに増加させ、前記超臨界水が変換された炭素に存在するデブリを溶解することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記カプセル（７）に導入された前記ショ糖を、同じ体積内により多くの量のショ糖を導入するために水溶液に混合し、それにより、前記カプセル内に空気が存在しない状態を確保しながら圧力を増加させることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
さらに、前記カプセル（７）への炭素の追加の反応が、得られるダイヤモンドの寸法を増加させるよう、炭素の補給を、ショ糖又はショ糖と水の混合物と一緒に前記カプセル（７）の内部で行うことを特徴とする、請求項２又は３に記載の方法。
【請求項５】
前記圧力増加を誘発するためのショ糖の分解が、前記カプセル（７）に導入されたショ糖と硫酸との組合せによって達成され、その結果、炭素、水及び硫酸が生じ、前記カプセル（７）内の前記圧力増加が、前記硫酸によって生じる脱水によって誘発されるためであることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記カプセル（７）内で生成される圧力を制御する前記コンテンション手段が油圧作動液システムであることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記カプセル（７）内で生成される圧力を制御する前記コンテンション手段が機械的であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記コンテンション手段と一緒に、半径５ｃｍのカプセル（７）内に７ＧＰａの内圧を封じ込めるために、１００ＭＰａの外圧が、半径４１．８３ｃｍの半球を備えた装置に対し、前記半球の半径が前記カプセル（７）の半径の√７０倍であるという関係を維持しながら加えられることを特徴とする、請求項１及び６又は７に記載の方法。
【請求項９】
右ジャケット（１４）と左ジャケット（５）の２つの外部ジャケットを含み、それらの間に２つのコンテンション半球、すなわち下部半球（３）と上部半球（１０）に分割された球状容器が収容されており、順に、前記コンテンション半球の内側には２つの内部半球、下部半球（２）と上部半球（９）の存在が想定され、それらは油圧作動液を有するチャンバによって分離されており、前記半球（２、９）が混合カプセル（７）及び前記混合カプセル（７）の内部の温度を上昇させることができる加熱システム（１１）を収容することを特徴とする、請求項１〜８のいくつかに開示された手順を実施するための装置。
【請求項１０】
油圧供給ダクト（２０）に接続され、次に油圧供給ユニット（１９）に接続される、流体を有するチャンバの上部に油圧バルブ（８）を含むことを特徴とする、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
最高１０００℃又はそれ以上の測定範囲を有する前記半球（２、９）の内部の温度を測定するための熱電対センサ（１２）を有することを特徴とする、請求項９又は１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記加熱システム（１１）が電気変換システム（１７）に接続され、前記熱電対（１２）が電気及び油圧システムの動作を管理する制御システム（１８）に接続されることを特徴とする、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
前記外部右（１４）ジャケット及び外部左（５）ジャケットが、その転置を容易にするためのガイドサポート（１）に組み込まれていることを特徴とする、請求項９〜１２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１４】
前記内側半球（２、９）が、油圧作動液を含むチャンバを画定する分離リブ（６）によってこれらのコンテンション半球（３、１０）から等距離に分離されることを特徴とする、請求項９〜１３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１５】
前記カプセル（７）がタングステン製であることを特徴とする、請求項９〜１４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１６】
前記内側半球（２、９）がタングステン製であることを特徴とする、請求項９〜１５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１７】
前記下部コンテンション半球（３）及び前記上部コンテンション半球（１０）が、１００ＭＰａの圧力に耐えることができる高抵抗鋼でできていることを特徴とする、請求項９〜１６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１８】
前記左外部ジャケット（５）及び前記右外部ジャケット（１４）が、１００ＭＰａの圧力に耐えることができる高抵抗鋼でできていることを特徴とする、請求項９〜１７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１９】
流体の漏出を防止するために、前記下部コンテンション半球（３）と前記上部コンテンション半球（１０）との間に外部防水シール（２１）が設けられており、前記下部内側半球（２）と前記上部内側半球（１０）との間に内部防水シール（２２）が設けられており、どちらも１００ＭＰａを超える圧力と６００℃を超える温度に耐えることができる抵抗力を有することを特徴とする、請求項９〜１８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２０】
前記加熱システム（１１）が誘導型であることを特徴とする、請求項９〜１９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２１】
前記内側半球（２、９）と前記コンテンション半球（３、１０）との間のチャンバを画定する前記分離リブ（６）が、前記混合チャンバ（７）を引き出すか又は配置する瞬間に前記半球のガイドとしての機能を果たすタングステンエレメントであることを特徴とする、請求項１４に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本明細書に述べられているように、ショ糖から合成ダイヤモンドを得る方法、及び前記方法を実施するための装置に関するものであって、本発明は、述べられた機能に、以下に開示される多くの利点及び特徴を提供することから、現時点での最新技術を考慮に入れても新規である。
【０００２】
より具体的には、本発明の目的は、ショ糖又は一般的な糖（Ｃ１２Ｈ２２Ｏ１１）から出発して、最適な方法として水の存在下での熱分解プロセスの使用に基づく合成ダイヤモンドを得る方法である。
【０００３】
本発明の適用分野は、化学及び冶金分野であり、より特定すれば、合成ダイヤモンドの製造に特化した産業である。
【背景技術】
【０００４】
今日、合成ダイヤモンドの製造プロセスに関連する最新技術では、以下の方法が知られている：
【０００５】
高圧高温法（ＨＰＨＴ）。このプロセスでは、約５ＧＰａの圧力を達成するプレスを使用し、同時に炭素を約１５００℃の高温に曝す。
【０００６】
ＨＰＨＴ法で使用されるプレスは、ベルト型プレス、キュービック型プレス、及び分割球型ＢＡＲＳである。
【０００７】
ベルト型プレスには、上部と下部の２つのアンビルがあり、内側の円筒型セルに圧力負荷をかける。この内圧は、鋼ベルトによって制限される。このプレスのバリエーションは、内圧を制限するために鋼ケーブルの代わりに油圧を採用している。
【０００８】
キュービック型プレスには６つのアンビルがあり、立方体形状のすべての面に同時に圧力がかかる。
【０００９】
ＢＡＲＳ型プレスは、中心にバー装置、サイズが約２ｃｍ３のセラミック製円筒形「合成カプセル」を備えている。セルは、超硬合金製の内部アンビルによって圧縮されるピロフィライトセラミックなどの材料圧力伝達の立方体内に配置されている。外部の八面体の空洞は、８つの鋼製の外部アンビルによって押される。組立て後、ユニットは直径約１メートルの円盤型バレル内に収容される。バレルには油が充填されており、その油は加熱により圧力が上昇し、油の圧力は中央セルに伝達される。合成カプセルはグラファイト同軸ヒータで加熱され、温度は熱電対で測定される。
【００１０】
ＨＴＨＰ法では、使用するプレスとは関係なく、高温（１５００℃）だけでなく外圧も必要とされる。
【００１１】
化学蒸着（ＣＶＤ）は、炭化水素ガスの混合物からダイヤモンドを作成する方法である。ＨＰＨＴプロセスとは異なり、成長は２７ｋＰａ未満の圧力で行われるため、ＣＶＤプロセスは高圧を必要としない。
【００１２】
このプロセスは、主にダイヤモンドの層で表面を覆うために適用されるが、純粋なダイヤモンドを得るためには適用されない。
【００１３】
爆発デトネーション法では、金属チャンバ内において炭素を含み、酸素が不足しているある特定の爆発物を爆発させることにより、ダイヤモンドナノ結晶（直径５ｎｍ）を形成することができる。爆発中、チャンバ内の圧力と温度は、爆発物の炭素をダイヤモンドに変換するのに十分な高さである。チャンバを水に沈め、爆発後に急速に冷却し、製造されたばかりのダイヤモンドがより安定したグラファイトへ変換されるのを停止させる。
【００１４】
超音波キャビテーション法では、超音波によるキャビテーションを使用して、大気圧及び室温で有機液体中のグラファイトの懸濁液からミクロンサイズのダイヤモンド結晶を合成することができる。
【００１５】
また、本発明の目的に近い関連資料としては、以下が挙げられる：
【００１６】
特許出願番号２００５００３８９は、「（生死を問わない）ヒトや動物のケラチンからのカスタマイズされた色の異なる合成ダイヤモンド及びその製造方法」（Ｄｉａｍａｎｔｅ  ｓｉｎｔｅｔｉｃｏ  ｄｅ  ｄｉｓｔｉｎｔｏｓ  ｃｏｌｏｒｅｓ  ｐｅｒｓｏｎａｌｉｚａｄｏ  ａ  ｐａｒｔｉｒ  ｄｅ  ｑｕｅｒａｔｉｎａ  ｈｕｍａｎａ  ｏ  ａｎｉｍａｌ（ｖｉｖｏ  ｏ  ｍｕｅｒｔｏ）ｙ  ｐｒｏｃｅｄｉｍｉｅｎｔｏ  ｐａｒａ  ｓｕ  ｆａｂｒｉｃａｃｉｏｎ）を開示している。本発明は、いくつかの生物、中でも特にヒト及び哺乳動物の外胚葉のケラチンに含まれる炭素からいくつかの色を有する大きなダイヤモンド単結晶を製造するプロセスであって、ヒトからの炭素の獲得が、一房の髪の毛を切り取り、その後それを炭化し、その後それを高圧高温プロセスにかけることにより実施され得るプロセスを提供する。それに不可欠な操作ステップは、髪、爪、皮膚及び他の体の部分のサンプルに存在するヒト又は動物のケラチンを炭化して炭素を取得するステップ、得られた炭素を、垂直温度勾配を可能にする反応カプセルに入れるステップ、及びカプセルを高圧及び温度勾配のプロセスに投入するステップである。
【００１７】
「（生死を問わない）ヒトや動物のケラチンからのカスタマイズされた色の異なる合成ダイヤモンド及びその製造方法」（Ｄｉａｍａｎｔｅ  ｓｉｎｔｅｔｉｃｏ  ｄｅ  ｄｉｓｔｉｎｔｏｓ  ｃｏｌｏｒｅｓ  ｐｅｒｓｏｎａｌｉｚａｄｏ  ａ  ｐａｒｔｉｒ  ｄｅ  ｑｕｅｒａｔｉｎａ  ｈｕｍａｎａ  ｏ  ａｎｉｍａｌ（ｖｉｖｏ  ｏ  ｍｕｅｒｔｏ）ｙ  ｐｒｏｃｅｄｉｍｉｅｎｔｏ  ｐａｒａ  ｓｕ  ｆａｂｒｉｃａｃｉｏｎ）」と題する発明の特許出願番号Ｐ２００５００３８９で導入された改良点からなる、公開番号ＥＳ２３０１３７９の特許は、人工ダイヤモンドを得るための原料としての、生死を問わないヒト又は動物の臍帯及び／又は胎盤からの組織の使用を開示しており、この開示において、前記組織は、主たる特許と同様に、強酸炭化、マッフル炉炭化、又はブンゼンライター、ブロートーチなどを使用した炭化であり得る炭化プロセスに供され、最初のケースでは、傾しゃ、ろ過又は遠心分離によって炭素が得られ、残りのケースでは、機械的な乾式スクレイピングプロセス又は必要に応じて、型どおりのスクレイピングとその後の乾燥により炭素が得られる。
【００１８】
公開番号ＥＳ２２８７５６５の発明の特許は、「単結晶ダイヤモンド」（Ｄｉａｍａｎｔｅ  ｍｏｎｏｃｒｉｓｔａｌｉｎｏ）、具体的には、請求項１に記載されているように、表面を有するダイヤモンド基板を用意し、化学気相成長（ＣＶＤ）により基板の表面でダイヤモンドをホモエピタキシャル成長させ、エピタキシャルＣＶＤにより成長させたダイヤモンドと、基板の表面に対し横方向の主面を有する単結晶ＣＶＤダイヤモンドプレートを生成するためにダイヤモンドの成長が行われた基板表面に対し通常垂直（すなわち、９０°又は９０°付近）である横方向基板とを分離するステージを含む、単結晶ダイヤモンドプレートの製造プロセスを開示している。基板表面上に成長させたホモエピタキシャルＣＶＤダイヤモンドは、好ましくは、文献ＷＯ０１／９６６３４に開示されたプロセスによって行われる。このプロセスを使用することにより、特に、基板上に高純度の厚い単結晶ダイヤモンドを成長させることが可能である。ホモエピタキシャルＣＶＤダイヤモンドでは、１０ｍｍを超え、好ましくは１２ｍｍを超え、最も好ましくは１５ｍｍを超える厚さが達成される。したがって、本発明の方法によって、少なくとも１０ｍｍを超える、好ましくは１２ｍｍを超える、最も好ましくは１５ｍｍを超える長さ寸法を有する単結晶ＣＶＤダイヤモンドプレートを製造することが可能である。「長さ寸法」とは、主表面上又は主表面に隣接する２つの位置の間で取られる任意の長さ寸法であると理解される。例えば、前記長さ寸法は、基板端部の長さ、端部の寸法、又は他端に向かう、又は端部上の別の位置に向かう端部上の位置、軸又は類似の寸法であり得る。特に、本発明の方法により、少なくとも、１０ｍｍを超える、好ましくは１２ｍｍを超える、最も好ましくは１５ｍｍを超える、端部長さ寸法などの長さ寸法を有する表面又は側面（１００）によって限定される長方形の単結晶ダイヤモンド（００１）を製造することが可能である。この方法により製造された単結晶ＣＶＤダイヤモンドは、その後、本発明の方法の基板として使用することができる。単結晶ＣＶＤダイヤモンドを、プレートの主表面上でホモエピタキシャル成長させることができる。
【００１９】
しかしながら、上記の方法、特許又は発明は、単独であっても組み合わせたとしても、本発明の方法又は装置を開示しておらず、本明細書の特許請求の範囲に記載されているものと同じ又は同等の技術的特徴を表すものでもない。
【発明の概要】
【００２０】
したがって、ショ糖から合成ダイヤモンドを得る方法、及び本発明で提案される前記方法を実行するための装置は、この適用分野内では新規であり、本発明を際立たせる特徴を示す詳細は、便宜上本明細書に添付される最終の特許請求の範囲に提示されている。
【００２１】
より具体的には、前記合成ダイヤモンドを得る方法は、ショ糖の分解により内部で圧力が発生するため、外部からの圧力提供が不要であり、ダイヤモンドの合成を達成するためにはショ糖を含むことのみが必要とされる方法であることを特徴とする。
【００２２】
圧力の発生は、以下に開示するように、ショ糖を水と炭素に変換（炭化）することに基づいており、内部の水は炭素をダイヤモンドに変換するために必要な圧力を生じさせることになる。
【００２３】
本発明の製造プロセスは、ショ糖が炭素と水に分解する反応に基づいている。したがって、分解が始まる前に、反応Ａを回避して反応Ｂを達成するために、外部からの酸素供給を回避する必要があり、このため、このプロセスは酸素を伴わない熱分解であるが、本発明の場合、水の存在下における熱分解の反応Ｃを使用する。
反応Ａ：Ｃ１２Ｈ２２Ｏ１１＋１２Ｏ２−−−−→１２ＣＯ２（ｇ）＋１１Ｈ２Ｏ（Ｉ）
反応Ｂ：Ｃ１２Ｈ２２Ｏ１１−−−−→１２Ｃ（Ｄ）＋１１Ｈ２Ｏ（Ｉ）（熱分解）
反応Ｃ：Ｃ１２Ｈ２２Ｏ１１＋Ｈ２Ｏ（Ｉ）−−−−→１２Ｃ（Ｄ）＋１２Ｈ２Ｏ（Ｉ）（水中での熱分解）
【００２４】
反応Ｂに注目した場合、ショ糖の密度が１．５６ｇ／ｃｍ３であることは既知であるため、１モルのショ糖（３４２ｇ）は２１９．２３ｃｍ３の体積を占めることになる。ショ糖の炭素と水への分解は、これらの生成物において、炭素は、密度が２．２６ｇ／ｃｍ３であるので６３．７５ｃｍ３の体積を占め、水は、密度が１ｇ／ｃｍ３であるので１９８ｃｍ３の体積を占めることを意味することになる。このとき、ショ糖が占める初期体積は２１９．２３ｃｍ３であり、生成物が占める最終体積は２６１．７１ｃｍ３となる。すなわち、分解後の生成物（炭素と水）が占める体積は、分解前の物質（ショ糖）が占める体積よりも大きい。
【００２５】
ショ糖を防水容器に入れ、高温に曝すと、ショ糖は炭素と水に分解され、容器の体積よりも大きい体積を占めようとするが、容器の体積は一定であるため、水は、炭素を圧縮することにより容器の内部で圧力を生じさせることになる。
【００２６】
生成物である炭素と水が、ショ糖が占める初期体積よりも大きい体積を占めることになることを説明したが、関連する因子として水の圧縮弾性率を導入することにし、それによって、そのプロセスにおいて水が占める体積を分析する。
【００２７】
上記で開示したように、１モルのショ糖は２１９．２３ｃｍ３を占め、６３．７１ｃｍ３の炭素が占める体積を差し引くと、水が占めるのに利用可能な体積は１５５．５２ｃｍ３になるが、分解後に水が占める体積は１９８ｃｍ３である。
【００２８】
次の式を使用する：
ΔＰ＝（２．２×１０９）×ΔＶ／Ｖ０
式中：
ΔＰは、水によるカプセル内部の圧力上昇であり、
２．２×１０９は、Ｐａで測定された水の圧縮率定数であり、
ΔＶは、水が占める最終体積から、反応後に水が占めることができる体積を引いた体積の差であり、
Ｖ０は、反応後に水が占めることができる体積である。
【００２９】
式を分解すると、次のようになる：
ΔＰ＝（２．２×１０９）×（１９８−１５５．５２）／１５５．５２＝０．６×１０９Ｐａ、これは炭素をダイヤモンドに変換するのに必要な圧力に到達するにはまだ不十分な圧力である。
【００３０】
カプセル内部でより高い圧力を得るために、水と混合した場合に、ショ糖がより少量の体積を占める能力を考慮に入れる。これは、同じ体積でより多くの量のショ糖を導入できるようにするだけでなく、体積内に空気が存在しないことも保証するため、重要な因子である。この場合には、上記の反応Ｃを吟味することになる。
【００３１】
２体積の乾燥ショ糖が、１体積の水を加えた後、２体積のショ糖より大きな体積を占めるという経験的な比率から出発すると、すなわち、２１９．２３ｃｍ３のショ糖は、２１９．２３ｃｍ３のショ糖と１０９．６ｃｍ３の水の組合せよりも多くを占めることになる。特に、前記体積の水と混合された前記体積のショ糖は、１０９．６ｃｍ３を占めることになる。上記ステップに従って、カプセル内で発生する新たな圧力上昇を計算することにする。
【００３２】
１モルのショ糖３４２ｇの計算を調整すると、ショ糖が占める体積は２１９．２３ｃｍ３であり、ここで、１０９．６ｃｍ３の水が追加され、混合物はこのとき１０９．６ｃｍ３を占める。
【００３３】
次に、以下の等式がある：
Ｃ１２Ｈ２２Ｏ１１＋６Ｈ２Ｏ−−−−→１２Ｃ（ｇ）＋１７Ｈ２Ｏ
【００３４】
次に、２１９．２３ｃｍ３のショ糖に１０９．６ｃｍ３の水を加える。これは、ショ糖と添加した水で占められた体積として、１０９．６ｃｍ３の初期体積を占める。温度を上げることにより、６モルの水と混合された１モルのショ糖は、１２モルの炭素と１７モルの水に分解され、これらの生成物は、炭素については６３．７２ｃｍ３、及び水については３０６ｃｍ３の合計体積を占めており、生成物の最終体積は３６９．７２ｃｍ３である。
【００３５】
前に説明したように、水の圧縮率因子を導入するためには、６３．７１ｃｍ３の炭素が占めることになる体積を、初期体積１０９．６ｃｍ３から差し引く必要がある。この場合、水が占めるのに利用可能な体積は４５．８９ｃｍ３である。結果として１７モルの水がある場合、その水は３０６ｃｍ３の体積を占めようとすることになる。
【００３６】
したがって、カプセルの体積は一定であるため、内圧は次のように上昇することになる。
ΔＰ＝（２．２×１０９）×ΔＶ／Ｖ０
式中：
ΔＰは、水によるカプセル内部の圧力上昇であり、
２．２×１０９は、Ｐａで測定された水の圧縮率定数であり、
ΔＶは、水が占める最終体積から、反応後に水が占めることができる体積を引いた体積の差であり、
Ｖ０は、反応後に水が占めることができる体積である。
【００３７】
式を分解すると、次のようになる：
ΔＰ＝（２．２×１０９）×（３０６−４５．８９）／４５．８９＝１２×１０９Ｐａ、炭素をダイヤモンドに変換するために必要な圧力である。事実、２体積のショ糖と１体積の水というこの組合せにより、非常に高い圧力がかかるため、既存の材料がそれを含むことは不可能である。
【００３８】
この圧力上昇はプロセスの初期ステージで発生し、炭素がダイヤモンドに変化するにつれて減少することを考慮しなければならない。この圧力低下が発生するのは、ダイヤモンドが炭素よりも密度が高く、したがって占めることになる体積が少なくなり、反応水が占有できる空間が大きくなるためである。
【００３９】
次に、炭素がダイヤモンドに変わるときに達する最小圧力を計算しなければならない。ダイヤモンドの密度３．５３ｇ／ｃｍ３と炭素の密度２．２６ｇ／ｃｍ３から出発して、いったん形成されたダイヤモンドが占める体積と、分解水によって生成されるカプセル内の圧力を計算することにする。
【００４０】
ここで、炭素がダイヤモンドに変換されるときのプロセスの最小圧力を計算することにする。
【００４１】
前と同様、２１９．２３ｃｍ３のショ糖を使用し、１０９．６ｃｍ３の水を加え、１０９．６ｃｍ３の初期体積を占めるようにし、温度を上げることで、６モルの水と混合した１モルのショ糖は、１２モルの炭素と１７モルの水に分解することになり、プロセスの最後における総体積を占める生成物は、ダイヤモンドについては４０．７９ｃｍ３、水については３０６ｃｍ３であり、最終体積は３４６．７９ｃｍ３である。
【００４２】
前に説明したように、水の圧縮率因子を導入するために、ダイヤモンド４０．７９ｃｍ３が占める体積を、１０９．６ｃｍ３の初期体積から差し引く。次に、６８．８ｃｍ３の体積は、水が占有するのに利用可能である。結果として１７モルの水があるため、この水は３０６ｃｍ３の体積を占めようとすることになる。
【００４３】
したがって、カプセルの体積は一定であるため、内圧は次のように増加することになる：
ΔＰ＝（２．２×１０９）×ΔＶ／Ｖ０
式中：
ΔＰは、水によるカプセル内部の圧力上昇であり、
２．２×１０９は、Ｐａで測定された水の圧縮率定数であり、
ΔＶは、水が占める最終体積から、反応後に水が占めることができる体積を引いた体積の差であり、
Ｖ０は、反応後に水が占めることができる体積である。
【００４４】
式を分解すると、次のようになる：
ΔＰ＝（２．２×１０９）×（３０６−６８．８）／６８．８＝７．５８×１０９Ｐａ、炭素をダイヤモンドに変換するために必要な圧力よりも高い圧力である。
【００４５】
この圧力過剰の状態により、異なるサイズのダイヤモンドを得るために、又は封じ込められ得る圧力を得るため水とショ糖の比率を減らすために、より多くの炭素を混合物に導入することを可能にする。水とショ糖の混合物の比率を変更するだけで、所望の圧力に応じて炭素−ダイヤモンドの状態図において移動することになる。
【００４６】
より大きなダイヤモンドを欲する場合には、水とショ糖の混合物に炭素核を導入することができる。この炭素の導入により、カプセル内の体積比率が変更されることになり、したがって、得られる圧力も変更されることになるが、炭素核の存在により圧力が低下するため、圧力を得るには新しい計算が必要となる。
【００４７】
次に、より大きなダイヤモンドを得るため炭素核を導入するときに、プロセスの最小圧力に必要な計算を行うことにする。
【００４８】
２０ｃｍ３の炭素核を導入する場合、水とショ糖の混合物が占めることになる、１０９．６ｃｍ３の体積から出発する。この場合、１０９．６ｃｍ３から２０ｃｍ３の炭素導入量を引いた量から開始するため、残りの体積は８９．６ｃｍ３なので、混合の比率を再計算する必要がある。この８９．６ｃｍ３の利用可能な体積は、８９．６ｃｍ３の水と１７９．２ｃｍ３のショ糖で満たされることになる。温度を上げると、１７９．２ｃｍ３のショ糖、すなわち、２７９．５５２ｇのショ糖、すなわち、０．８１７モルのショ糖と４．９７モルの水が分解することになる。反応による生成物は次のようになる：
０．８１７Ｃ１２Ｈ２２Ｏ１１＋４．９７Ｈ２Ｏ−−−−→１３．５６４Ｃ（ｇ）＋１３．９５７Ｈ２Ｏ
【００４９】
上で説明したように、水の圧縮率因子を導入するには、４６．１ｃｍ３の炭素ダイヤモンドが占める体積を、１０９．６ｃｍ３の初期体積から差し引く必要がある。その場合、水が占めることができる体積は６３．４９ｃｍ３である。結果として水が１３．９５７モルである場合、この水は２５１．２２６ｃｍ３の体積を占めようとすることになる。
【００５０】
したがって、カプセルの体積は一定であるため、内圧は次のように増加することになる：
ΔＰ＝（２．２×１０９）×ΔＶ／Ｖ０
式中：
ΔＰは、水によるカプセル内部の圧力上昇であり、
２．２×１０９は、Ｐａで測定された水の圧縮率定数であり、
ΔＶは、水が占める最終体積から、反応後に水が占めることができる体積を引いた体積の差であり、
Ｖ０は、反応後に水が占めることができる体積である。
【００５１】
式を分解すると、次のようになる：
ΔＰ＝（２．２×１０９）×（２５１．２２６−６３．４９）／６３．４９＝６．５×１０９Ｐａ、炭素をダイヤモンドに変換するために必要な圧力より高い圧力である。
【００５２】
この場合、炭素核を導入した後、４０．７９ｃｍ３ではなく４６．１ｃｍ３の合成ダイヤモンドが得られ、圧力は７．５８×１０９Ｐａから６．５×１０９Ｐａに変化していた。
【００５３】
この製造プロセスでは、得られた水を超臨界水と見なし、圧力と温度の伸長を行うために、水と炭素ダイヤモンドの状態図を考慮に入れた。したがって、超臨界流体であるため、製造プロセス中にダイヤモンドに形成されたデブリ（ｄｅｂｒｉｓ）を溶解することになる。
【００５４】
この製造プロセスの目的の１つは、カプセルの内部に存在する可能性のあるデブリを希釈し、また状態図内で固体／液体として作用するよう、プロセスの重要な部分の間、水を超臨界状態（３７４℃を超える温度及び２２１ａｔｍを超える圧力）に保つことである。本プロセスの利点の１つは、温度が低下すると、超臨界水が液体状態から固体状態になり、それによって炭素の圧縮が容易になることである。
【００５５】
ショ糖の炭素と水への分解の変換に関連して、水の形成を確実にするために、すなわち生成物としての水の最大量を得るために水素と酸素との間の反応を容易にする５６０℃の温度（水素の自己発火温度）に到達しなければならない。
【００５６】
ショ糖中に存在する炭素、水素、及び酸素の割合によって、分解時における水と炭素の形成は可能となり、それにより、水とショ糖の使用は所望の反応に適したものになる。
【００５７】
約１２ＧＰａの理論的圧力に達しないた場合、分解カプセルは、カプセルの壁で生成された圧力を封じ込めることにより体積を一定に保つ物体で囲まれていなければならない。これは、本発明の好ましい実施形態に対応する節で展開されることになる。
【００５８】
しかしながら、必要に応じて、ショ糖と硫酸の組合せを使用して圧力を上げることもでき、その結果、炭素、水及び硫酸が生成され、これにより、酸が導入されて脱水が行われるため、熱供給システムは必要とされなくなるが、ただし腐食性要素がカプセルの壁を摩耗させる可能性があるという欠点がある。
【００５９】
一例としての、本発明の精神を限定するものではない、収納容器本体は、２つのタングステン半球（前記金属は約５３００〜７０００ＭＰａの圧縮に対する抵抗力があるため）によって設計されており、その内側においてそれらの半球のそれぞれで機械化された空洞に球状カプセルを収容している。半球を使用する理由は、球の外面が、その表面に圧力を加えることによって、混合カプセル内の混合物の分解によって与えられる圧力を封じ込めることができるためである。これら２つの半球の表面は、油圧ボンベによって圧縮された油によって生成された圧力を支える。油が内部でろ過されるのを避けるため、半球には高圧高温の防水シールが付けられている。油によって生成された圧力を封じ込めるために、アセンブリは、油によって生成された圧力を封じ込めるために必要な厚さの２つのステンレス鋼ボディで囲まれており、水密性を確保するために、このシステムには両方のステンレス鋼ボディ間に外部防水シールが付けられている。
【００６０】
したがって、ショ糖と水の混合物を含むカプセルを、グラファイトヒータによる高温に曝し、ショ糖を水と炭素に分解するのを達成するため温度を上昇させ、それによって、上で説明したように、生成物の量がカプセル内の圧力を増加させることになる。カプセルは、外面で作動油の圧力を受ける半球に囲まれているため、カプセルの内部で発生した圧力を封じ込め、それによりその体積を一定に保つことが可能となる。作動油によって生成された圧力は、２つのステンレス鋼ボディによって封じ込められる。これにより、炭素をダイヤモンドに変換するために必要な圧力を発生させることができる。
【００６１】
簡単に述べると、ショ糖から合成ダイヤモンドを得る本発明の方法は、本質的に、少なくとも以下のステップを含む：
−本方法の全期間にわたってカプセルの体積を常に一定に維持する外部容器で囲まれた、空気のない防水カプセルへのショ糖の導入。ここで、前記ショ糖は、同一体積でより多くの量のショ糖を導入でき、それにより圧力を増加させることが可能となり、カプセル内に空気が存在しない状態が確保され得るため、水溶液に混合して導入することが好ましい。
−カプセル内で前記圧力状態から生じる炭素を炭素に変換するためにカプセル（７）内のショ糖の分解によりカプセル（７）内の圧力を増加させること。
【００６２】
前記圧力増加は、好ましくは、ショ糖を熱分解によって水素、酸素及び炭素に分解させるために、カプセル内の温度を少なくとも５６０℃まで増加させることにより達成され、それにより、水素と酸素の反応を誘発してカプセル内の圧力を５．５ＧＰａより高くする超臨界水を生成させ、カプセル内の圧力状態の点から見て生成された炭素からダイヤモンドへの変換が誘発され、超臨界水が変換された炭素に存在し得るデブリを溶解することによって、高純度のダイヤモンドが得られる。
【００６３】
しかしながら、必要に応じて、ショ糖と硫酸を組み合わせて圧力を上げることもでき、その結果、炭素、水及び硫酸が生成される。したがって、酸が導入されて脱水が行われるため、熱供給システムの使用は必要とされないが、ただしカプセルの壁に摩耗を引き起こす可能性がある腐食性要素の導入という欠点がある。
−及び、必須ステップとして、カプセル内で生成された圧力の制御。これは、カプセルの容器の周囲に外部から提供され、そこに外圧を加える、油圧式、機械的、その他であり得るコンテンション（ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ）手段によって行われる。
−さらに、本発明の方法が卓越しているのは、カプセルの内部の圧力がショ糖の分解によって増加するため、同じ体積内により多くの量のショ糖を導入するための水とショ糖の組合せが作られ、したがって、カプセル内で圧力がさらに上昇し、それによりカプセル内に空気がないことが保証され得るため、またカプセル内に導入されたショ糖と水の割合を変更することでカプセル内の圧力を変更することができ、より大きなサイズの合成ダイヤモンドを得るために、炭素を補充することができるためである。
【００６４】
上記のように、ショ糖から合成ダイヤモンドを得る前記方法と前記方法を実施するための装置は、現時点では未知の構造的及び構成的特徴を備えた革新を構成するものであり、これらの理由は実用的な用途と一緒になって、発明に適用される独占権を得るための十分な基盤を本発明に提供する。
【００６５】
本記載を補足するために、そして本発明の特徴のより良い理解を助ける目的で、本明細書は、単に例示のために、非限定的な目的で、以下を示す一連の図面を含む。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】図１は、概略図において、本発明の方法が利用する水と混合されたときに、その体積の半分を占めるショ糖の能力を示す。
【図２】図２Ａ及び図２Ｂは、分解され、その容器がその体積の増加を可能にする、又は可能にしない場合の、ショ糖と水の混合物の反応の概略図を示す。図２Ａは、体積増加を伴う前記反応を示す。図２Ｂは、体積が増加できない場合の圧力増加を示す。
【図３】図３Ａ及び図３Ｂは、体積増加又は圧力増加を伴う、図２Ａ及び図２Ｂと同様に分解されたときのショ糖と水の混合物の同じ反応であって、この場合、本発明の方法による球状混合カプセル内で表されている混合物の反応の概略図を示す。図３Ａは、体積増加を伴う混合物を示す。図３Ｃは、圧力増加を伴うカプセル内の混合物を示す。
【図４】図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ及び図４Ｄは、前の図に示されている本発明の方法で検討されたショ糖と水の混合物の反応相であって、この場合、開示された装置の容器内に収容され、より大きなサイズのダイヤモンドを得るため炭素核を有する混合カプセルで表されている混合物の反応層を示す。図４Ａは、容器内での反応前のカプセルを示す。図４Ｂは、炭素核を有するカプセルを示す。図４Ｃは、カプセル内での反力を示す。図４Ｄは、得られたダイヤモンドと水の形成を示す。
【図５】図５は、ショ糖から合成ダイヤモンドを得る方法を実施するための本発明の装置のエレメントの一例の概略断面図を示しており、図では、主要な部品及びエレメント、並びにそれらの構成及び構造が示されている。
【図６】図６は、反応相で表された、図５に示した装置を含む混合カプセルの断面図を示しており、矢印は、それを取り囲む半球に放射状に加えられる圧力を示す。
【図７】図７は、図６に示した混合カプセルの断面図を示しており、この場合、矢印は、半球がそれらを囲む油層に及ぼす半径方向の圧力を示す。
【図８】図８は、図７に示した混合カプセルの別の断面図を示しており、この場合、矢印は、油層が圧力を支える容器に及ぼす半径方向の圧力を示す。
【図９】図９は、図８に示した混合カプセルの断面図を示すもので、この場合、容器の外部ジャケット（ｊａｃｋｅｔ）を伴って表されており、体積を一定に保つために容器によるそこに加えられた力の相殺を矢印によって示す。
【図１０】図１０は、ダイヤモンドを取得するためにプロセスに必要な圧力と温度の範囲を示す炭素−ダイヤモンド状態図を示す。
【図１１】図１１は、矢印によって、混合物の分解の各瞬間におけるプロセス及び各伸長における水の状態を示す水の状態図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００６７】
図面を参照し、提供された参照番号に従って、図面は、ショ糖から合成ダイヤモンドを得る本発明の方法のいくつかの相の表示に加えて、以下に詳細に示され開示されている部品及びエレメントを含む、前記方法を実施するための装置の例示的で非限定的な実施形態を示す。
【００６８】
したがって、図１〜図４Ｄと関連させて、本発明の方法が合成ダイヤモンドを得るための基礎としている操作原理を示す。したがって、図１は、水中に大量の糖を受け入れるためのショ糖の特性を示すスキームを示している。特に、２つの体積Ａの乾燥したショ糖又は糖（ｓ）を、同一体積Ａの水（ａ）と混合すると、単一の体積Ａに含ませることができる。これは、乾燥した糖の粒の間に大量の空気があるためである。糖が水に濡れると、糖の粒が圧縮され、その間の空気が消える。したがって、所定の体積Ａを、２体積Ａの乾燥糖（ｓ）と１体積の水（ａ）が占有することができる。
【００６９】
したがって、本発明者らは、大量の糖を、同じ容器により小さい体積で投入する。
【００７０】
図２Ａ及び図２Ｂは、温度が上昇したときの糖と水の混合物（ｓ／ａ）の反応の図を示しており、ここで、混合物は、炭素（ｃ）と水（ａ）に分解されて、最初よりも大きな体積Ａ´を占めている（図２Ａ）。この体積Ａ´は、混合物内の糖と水の割合によって変化することになる。容器の体積Ａが一定のままである場合、圧力上昇が容器内部で発生することになる。
【００７１】
図３Ａ及び図３Ｂは、糖と水の混合物（ｓ／ａ）を含む、混合カプセル（７）を示し、これは、好ましい実施形態では、加熱されて分解すると、体積が増加し、放射状外力Ｆが現れるため、球状の構成を有する（図３Ａ）。次に、この同じ球状カプセル（７）が、前記の力に耐えることができる容器球体（７）に収容されている場合、体積増加は一定のままとなるため、内圧が増加し、圧力が球体の中心に向かう放射状の力を発生させる（図３Ｂ）。
【００７２】
図４Ａは、内径（Ｒｍ）の容器球体（７）を示し、図４は、直径（ＲＣ）の炭素核（ｎ）が加えられている同じ直径（Ｒｍ）の混合カプセル（７）を示す。図４Ｃと図４Ｄは、カプセル（７）内の混合物が、熱くなると分解し始め、いかにして圧力を生じ、炭素核（ｎ）に向かう力を生じさせるかを示している。混合カプセル（７）の表面に加えられる力は、炭素核（ｎ）の表面に加えられる力と同じであるが、両表面は異なるため（カプセルの表面は、核の表面より大きい）、炭素核（ｎ）の表面に対する圧力は、より大きなサイズのダイヤモンドが所望される場合は常に、容器（７）の壁に対する圧力よりもはるかに大きくなる。
【００７３】
次に、図５は、混合カプセル（７）を取り囲み、反応中に内部で生成された圧力を封じ込め、本質的に以下のエレメントを含む、本発明による装置の好ましい実施形態を示す：
【００７４】
ガイドサポート（１）は、左ジャケット（１４）と右ジャケット（５）の各外部ジャケットが組み込まれているプラットフォームを構成し、これらのジャケット間で、１つの球状容器が、開閉用のジョイント（４）によって互いに接合されている２つのコンテンション半球、すなわち下部半球（３）及び上部半球（１０）に分割され、次に、その内部には、さらなる２つの半球（上記のコンテンション半球（３、１０）から区別するために、内側半球と称される）、すなわち、下部半球（２）及び上部半球（９）が提供されるよう企図され、これらは、油圧作動液、特に油層（１５）を含むチャンバを画定するいくつかの分離リブ（６）により前記コンテンション半球（３、１０）から等距離に分離されており、混合カプセル（７）が、前記半球（２、９）の内側にぴったりとはめ込まれている。
【００７５】
さらに、この装置では、油層（１５）を有する前記チャンバの上部に、油圧供給ダクト（２０）に接続された油圧バルブ（８）が設けられ、油圧供給ダクト（２０）は次に油圧供給ユニット（１９）に接続され、並びに、配線（１６）により、電気変換システム（１７）に、混合カプセル（７）の内部の温度を上げることができる加熱システム（１１）が接続され、さらに例えば、下部半球（２）に設置された熱電対センサ（１２）が、ライン（１３）によって、電気及び油圧システムの動作を管理する制御システム（１８）に接続されることが企図されている。
【００７６】
図６〜図９は、装置の様々な動作フェーズを示す。したがって、図６は、混合チャンバ（７）によって加えられた圧力が、半径方向の力によって内側半球（２）と上部半球（９）に伝達される様子を示している。外半径は内半径より大きいため、封じ込められる外圧は、発生する内圧よりもはるかに低くなる。
【００７７】
図７は、下部半球（２）の内側から上部半球（９）に加えられた半径方向の力を示す。内半径は外半径よりもはるかに大きいため、外圧は内圧よりもはるかに低くなり、圧力下の油層（１５）によって封じ込められることになる。
【００７８】
図８は、油層（１５）が受ける圧力が、下部コンテンション半球（３）と上部コンテンション半球（１０）によってどのように封じ込められるかを示している。これらのコンテンション半球（３、１０）は、油層（１５）によって加えられる圧力に耐えることができる厚さを有する。それらは、油が外部に漏ることがあり得ないように取り付けられているが、経済的な理由から、油の漏れを防ぐための外部防水シール（２１）を設けることができる。さらに、好ましくは、内部への油漏れを防止する内側の防水シール（２２）が、好ましくは、前記油層（１５）が設けられる半球（２）と半球（１０）との間で検討される。
【００７９】
そして、図９は、下部コンテンション半球（３）と上部コンテンション半球（１０）の表面に油層（１５）が及ぼす圧力が、いかにして黒い矢印で示される力を生じるかを示しており、この力を外部ジャケット（５）と（１４）が打ち消し、したがってシステムが開くのを防ぐので、システムは防水性となり、常に一定の体積を保つことができる。
【００８０】
本発明の装置の好ましい実施形態では、材料を選択するときに、封じ込められる／耐えられる圧力及びその融点が考慮されている。
【００８１】
したがって、好ましくは、混合チャンバ（７）は、前記材料の圧縮に対する抵抗が７ＧＰａに達し、また、高い融点及び高い熱伝導率も有することから、好ましくはタングステン製である。内部では、ダイヤモンドの形成に必要な７ＧＰａ近くのショ糖の分解によって生じる圧力が発生することになる。
【００８２】
同様に、好ましくは、混合カプセル（７）を囲む上部内側半球（９）と下部内側半球（２）は、前記材料の圧縮に対する抵抗が７ＧＰａに達し、高い融点と高い熱伝導率をも有することから、タングステン製である。内部では、７ＧＰａ近くの圧力が封じ込められ、その外面では、油圧システムにより１００ＭＰａの圧力を加えることで内部に発生した圧力が封じ込められることになる。
【００８３】
他方、下部コンテンション半球（３）と上部コンテンション半球（１０）は、圧縮に対する抵抗性が高く、１００ＭＰａの圧力を支えることができ、高融点と高熱伝導率をも有する鋼でできている。これらのエレメントの表面は、１００ＭＰａの圧力に耐えることになる。油層（１５）は、前記コンテンション半球（３、１０）と上部半球（９）及び下部半球（２）との間に設けられる。したがって、下部コンテンション半球（３）と上部コンテンション半球（１０）の両方の厚さは、１００ＭＰａの圧力を支えることができることが重要である。
【００８４】
また、左外部ジャケット（５）及び右外部ジャケット（１４）は、耐圧縮性が高く、１００ＭＰａの圧力に耐えることができ、高融点及び高熱伝導率をも有する鋼でできている。両方のジャケット（５、１４）の表面は１００ＭＰａの圧力に耐え、下部容器（３）と上部容器（１０）の転置を防ぐことになる。
【００８５】
本発明の方法を実行するための装置の追加的特徴をさらに明確にすると、ガイドサポート（１）の機能は、必要に応じて開くように左外部ジャケット（５）及び右外部ジャケット（１４）の転置を容易にすることである点に言及する価値があり、ガイドサポートは、圧力に対する抵抗力が高いことから鋼製が好ましい。
【００８６】
熱電対センサ（１２）の機能は、２つの半球（２、９）の内部温度を測定することであり、これを行うため、好ましくは最大１０００℃の測定範囲を有するが、より高温用の熱電対を使用することもできる。
【００８７】
外部防水シール（２１）と内部防水シール（２２）の機能は油漏れを防ぐことであり、１００ＭＰａを超える最低圧力と６００℃を超える温度に耐えるのに十分な抵抗性を有する。
【００８８】
カプセル（７）を６００℃の温度まで加熱する機能を持つ加熱システム（１１）は、誘導型であることが好ましく、交流周波数と電流強度制御システム（１８）によって制御される。その機能は、６００℃に達したかどうかを検出することになる、熱電対（１２）によって制限される。カプセル（７）を冷却する必要がある場合、ヒータ（１１）は動作を停止することになる。
【００８９】
開示された加熱システム（１１）は異なるタイプのものであってもよく、他の型のシステムよりもクリーンであるので誘導型が好ましいことを理解しなければならない。
【００９０】
油調整バルブ（８）の機能は、油圧供給ユニット（１９）からの油の出入りの制御に限定されている。１００ＭＰａに達すると、バルブが閉じ、油層（１５）が圧力下に保たれる。バルブ（８）が開いて、内部アセンブリ全体が開き、混合カプセル（７）が引き出される。
【００９１】
電力供給配線（１６）、電力供給ユニット（１７）及び油圧電気制御システム（１８）は、誘導型ヒータ（１１）に電流を供給するための一般的なシステムである。電気配線は、電気システムから前記ヒータに電流を供給し、熱電対（１２）から制御システム（１８）への信号を受け取る。前記電気システムはまた、電流を油圧供給ユニット（１９）に提供する。
【００９２】
好ましくは、内側半球（２、９）とコンテンション半球（３、１０）との間の油層チャンバ（１５）を画定する分離リブ（６）は、混合チャンバ（７）を引き出すか又は配置するときに前記半球のガイドとして機能するタングステンバーである。
【００９３】
本装置はまた、油圧供給ユニット（１９）から内側半球（２、９）とコンテンション半球（３、１０）との間に閉じ込められた空間を構成するチャンバに油圧作動液を輸送するチューブからなる油圧供給ダクト（２０）を含んでいてもよく、このチューブは、１００ＭＰａの圧力に耐えるのに十分な抵抗容量を備えた構造である。
【００９４】
油層（１５）を構成する流体は、内側半球（２、９）とコンテンション半球（３、１０）との間の前述のチャンバ内に１００ＭＰａの圧力下で入る。本発明の装置の開示されたエレメントの形状に関して、混合カプセル（７）のカプセル側と半球の半径の間の既存の関係、及び混合チャンバ（７）の半径と炭素核（ｎ）（存在する場合）との間の関係を計算するための以下の内容は、言及する価値がある。
【００９５】
したがって、混合チャンバ（７）の表面を計算するために、式４πＲ２を使用することになり、表面積は１５０ｃｍ２となる。前記表面は７ＧＰａの圧力を受けることになるため、７ＧＰａの内圧を受けとめ、油層（１５）によって与えられた１００ＭＰａの外圧によってそれを封じ込めるために、前記チャンバの表面を囲む内側半球（２、９）の半径を計算しなければならない。球の表面積が４πＲ２であることを知った上で、次の式を解く：
Ｐ１×Ｓ１＝Ｐ２×Ｓ２
式中、Ｐ１はカプセルの内側で生成された圧力であり、Ｓ１は圧力Ｐ１が生成される球状カプセルの表面積である。
式中、Ｐ２は油圧システムの圧力であり、Ｓ２は油圧システムＰ２の圧力が加えられる表面積である。
７ＧＰａ×４πＲ１２＝１００ＭＰａ×４πＲ２２
７×１０９×４πＲ１２＝１００×１０６×４πＲ２２
【００９６】
そこで、これを解くと、以下のようになる：７×１０９×４πＲ１２＝１００×１０６×４πＲ２２
Ｐ１／Ｐ２＝Ｒ２２／Ｒ１２
√７０＝Ｒ２／Ｒ１は、このコンテンション方法を使用した半径間の関係となる。
【００９７】
すなわち、１００ＭＰａの油圧システムを使用して外圧を加えることでカプセルによって生成された７ＧＰａの圧力を封じ込めたい場合は、内側半球（２、９）の半径の√７０分の１の半径を有する混合カプセル（７）を使用しなければならない。
【００９８】
したがって、半径５ｃｍのカプセルに７ＧＰａの内圧を封じ込めるためには、半径４１．８３ｃｍの２つの半球に１００ＭＰａの外圧を加えなければならないと言える。
【００９９】
本システムを構成するエレメントの主要な寸法が規定されたところで、プロセス自体について説明する。まず、７ＧＰａの圧力に適したショ糖と水の混合物を得る、半径５ｃｍのカプセルについての合成ダイヤモンドの変換方法を明確にする。次いで、半径５ｃｍのカプセルを使用するプロセスを明確にすることになるが、このプロセスでは、圧力に耐えることができ、炭素を追加することでより大きな合成ダイヤモンドが得られる。
−一例として、防水球状タングステンカプセル（７）から出発する。球の半径の内側の寸法は５ｃｍなので、球の内側の体積は５２３．５８ｃｍ３である。
−上記のように、ある体積の水（５２３．５８ｃｍ３）を導入し、適切な内圧を得るために、許容できる１０４７．１６ｃｍ３のショ糖の代わりに、９００ｃｍ３のショ糖を導入する。
−カプセル（７）が満たされると、水密的に閉じられる。この時点で、カプセルは内側半球（２、９）とコンテンション半球（３、１０）の間に収容される状態になっている。
−カプセルは下部半球（２、３）内に配置され（７）、上部半球（９、１０）はその上に連結され、後者は油圧を被って下げられる。カプセル（７）が内側半球（２、９）とコンテンション半球（３、１０）で覆われると、これらは右ジャケット（１４）と左ジャケット（５）によって閉じられ、バルブ（８）を通って圧縮油が供給されている間、それらは加熱され始める。
−カプセルが１８６℃を超える温度に達すると、混合カプセル（７）内に含まれている混合物が分解し始め、内部で圧力を増大させることになる。分解後の水素と酸素の間における制御された反応を確保するために、水素の自己発火温度に可能な限り早く到達しなければならず、この温度は５６５℃を超える。したがって、生成されたすべての酸素と水素が反応して水を作る。その後、次の反応が行われる：
１４０４ｇのＣ１２Ｈ２２Ｏ１１（混合物中のショ糖）＋５２３．５８ｇのＨ２Ｏ（混合物中の水）は、分解して、５９１．１５ｇのＣ（Ｄ）と１３３６．４２ｇのＨ２Ｏとなる。
【０１００】
最初の体積５２３．５８ｃｍ３から出発し、グラファイトがダイヤモンドに変わると、最終的に占める体積は３５６．１１ｃｍ３になるため、ひとたびダイヤモンドに変換されたときのカプセル内の圧力は６．０６ＧＰａになる。
【０１０１】
圧力６．０６ＧＰａ及び５６０℃における炭素（図１０）と水（図１１）の状態図を見ると、炭素の場合はダイヤモンド、水の場合は液体であることがわかる。温度をゆっくりと下げると、炭素はダイヤモンド状態にあり、水は液体状態から固体状態に変わることになり、炭素がダイヤモンドに完全に変換されることが保証される。この場合、１６７．４７ｃｍ３のダイヤモンドが得られる。
【０１０２】
図１０は、炭素−ダイヤモンドに対応する状態図を示しており、これは、ダイヤモンドを得るのに必要な圧力と温度の範囲を示している。
【０１０３】
図１１は、水に対応する状態図を示すもので、１〜５までの番号が付けられた矢印によって、混合物の分解中の各瞬間における方法、及び伸長ごとの水の状態を示している。
【０１０４】
より大きなダイヤモンドが必要な場合は、５２３．５８ｃｍ３のカプセルから出発し、１５０ｃｍ３の炭素核及び、３７３．５８ｃｍ３の水と７４７．１６ｃｍ３のショ糖の混合物を導入する。
−例えば、防水閉鎖手段を備えたタングステン球状カプセル（７）から出発する。内側の球の半径の寸法は５ｃｍなので、内側の体積は５２３．５８ｃｍ３になる。
−１５０ｃｍ３体積の炭素が導入され、３７３．５８ｃｍ３の水と７４７．１６ｃｍ３のショ糖の混合物も同様に導入される。
−カプセルが満たされると（７）、カプセルは防水閉鎖手段により圧力下で閉鎖される。この時点で、カプセルは内側半球（２、９）とコンテンション半球（３、１０）の間に収容される状態になっている。
−カプセルは（７）下部半球（２、３）内に配置され、上部半球（９、１０）はその上に連結され、後者は油圧を被って下げられる。カプセル（７）が内側半球（２、９）とコンテンション半球（３、１０）で覆われると、これらは右ジャケット（１４）と左ジャケット（５）によって閉じられ、バルブ（８）を通って圧縮油が供給されている間、それらは加熱される。
−カプセルが１８６℃を超える温度に達すると、混合カプセル（７）内に含まれている混合物が分解し始め、内部で圧力を増大させることになる。分解後の水素と酸素の間における制御された反応を確保するために、水素の自己発火温度に可能な限り早く到達しなければならず、この温度は５６５℃を超える。したがって、生成されたすべての酸素と水素が反応して水を作る。その後、次の反応が行われる：
１１６５．５６ｇのＣ１２Ｈ２２Ｏ１１（混合物中のショ糖）＋３７３．５８ｇのＨ２Ｏ（混合物中の水）＋３３９ｇ（炭素核）は、分解して、８２８．４５ｇのＣ（ダイヤモンド）及び１０４８．３８ｇのＨ２Ｏとなる。
【０１０５】
最初の体積５２３．５８ｃｍ３から出発し、グラファイトがダイヤモンドに変わると、最終的に占める体積は２８８．８９ｃｍ３になるため、ひとたびダイヤモンドに変換されたときのカプセル内の圧力は５．７８ＧＰａになる。
【０１０６】
圧力５．７８ＧＰａ及び５６０℃における炭素（図１０）と水（図１１）の状態図を見ると、炭素の場合はダイヤモンド、水の場合は液体であることがわかる。温度をゆっくりと下げると、炭素はダイヤモンド状態にあり、水は液体状態から固体状態に変わることになり、炭素がダイヤモンドに完全に変換されることが保証される。この場合、２３４．６８ｃｍ３のダイヤモンドが得られる。
【０１０７】
本発明の性質、及びそれを実施する方法が十分に開示されたら、当業者がそこから派生する範囲及び利点を理解するためにさらなる説明は必要ではないと考えられ、本発明の本質の範囲内で、示された例に関して詳細が多岐にわたる異なる実施形態に従って実施することができ、これらはまた、その主要な原理が変更、修正、又は改変されない限り保護されることになる。
【図１】
2021515741.tif 000003
【図２−Ａ】
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【図２−Ｂ】
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【図３−Ａ】
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【図３−Ｂ】
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【図４−Ａ】
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【図４−Ｂ】
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【図４−Ｃ】
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【図４−Ｄ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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