ヒントとコツ
DIL/TMA - 特殊な試料でも対応可能！
熱膨張測定法（DIL）や熱機械分析法（TMA）にとって、固体試料の測定は一般的に特別な課題ではありません。
しかし、試料が粉体、ペースト、液体の場合や、測定中に試料が固体から液体に変化する場合は、測定が難しくなります。以下では、このような試料を熱膨張計やTMAで測定するためのテクニックを紹介します。さらに、このような試料の調製時に考慮すべき点についても説明します。
粉末・ペースト用容器
DILやTMAで粉体やペースト状の試料を測定するために、さまざまな試料容器が用意されています（図1参照）。これらの容器は、SiO2、Al2O3、サファイアまたはグラファイトでできています。容器材料の選択は、主に測定温度範囲に依存する。さらに、試料と容器材料との相互作用の可能性も考慮する必要がある。
準備に先立ち、まずピストンを含む容器を空にして重量を測定し、ピストンとシリンダーの長さを決定する。その後、ピストンをシリンダー内に押し込み、下端と面一になるようにする。その後、容器をこちら側に置く。次に、上部が開いている側から、材料が端からわずかにはみ出すまで充填する。粉体の場合は、試料に空洞ができないように、充填中に時々容器をたたくことを推奨する。次に、余分な部分を直刃（かみそりの刃など）で取り除き、下側のピストンがわずかに突き出るまで、上側から2番目のピストンをシリンダー内に押し込む。このとき、プッシュロッドと接触するのも下側のピストンである。ここで、試料とピストンが入ったシリンダーの全長と質量が求められる。試料の長さは、2つのピストンの長さを差し引いて求める。試料は、質量と長さが同じになるように準備するよう注意しなければならない。これにより、試料の嵩密度が同程度になります。しかし一般的には、試料と測定作業の両方が可能であれば、粉末をプレスしてペレット状にすることをお勧めします。
図2は、Al2O3容器内の粉末試料の測定例である。ここでは、鋳物砂試料を室温から1000℃まで5K/分で加熱した。301℃（外挿オンセット）では、熱膨張にわずかな曲がりが観察されるが、これは有機成分の燃焼によるものと考えられる。石英のα-β転移がはっきりと見られ、578℃で膨張率が最大になった。
糊状試料の充填には、インジェクションなどの技術を用いることができる。充填中に試料中に気泡が発生するのを防ぐため、注入ノズルの先端を最初は容器の底に位置させ、空になるにつれてゆっくりと上方に引き上げる。ここでも、容器が上部にわずかに盛り上がるまで充填し、余分な部分をストレートエッジで取り除く。残りの手順は、粉末試料について説明したのと同じである。TMAはその縦型デザインにより、別の測定オプションも提供している。ここでは、粉末を容器に充填し、円板で覆うことができる（図3参照）。この場合も、可能な限り同じ質量と充填量を設定する。
ワックス
溶融域までのワックスの熱膨張測定用に、NETZSCH はスチール容器を提供しています。この容器はスチールシリンダー、キャップ、ダイアフラムで構成されています。まず、スチールシリンダーの深さを決めます。この深さが後の試料の長さに等しくなるからです。容器にワックスを充填するため、容器内でワックスを少しずつ溶かし、ワックスが冷えた後、容器がいっぱいになるまで（端より上まで）ワックスを充填する（図4参照）。その後、余分な部分を鋭利なカミソリの刃で切り落とす。溶融は、熱風銃やホットプレートで行うことができる。ただし、この方法は、上述の手順の結果、変化を起こさない試料にのみ適している。
液体
熱膨張を測定するためには、液体を容器に封入する必要があります。ここには2つの可能性があり、適切な選択は測定する試料の粘度に大きく依存します。粘性のある試料（ハチミツに似ている）の場合は、粉末状やペースト状の試料と同じ容器を使用することができます。ただし、測定中に試料の粘度が著しく低下しないことを確認する必要があります。試料ホルダーの損傷を防ぐため、疑わしい試料はあらかじめ別の加熱炉で試験しておく必要があります。
粘度の低い試料については、ワックスの測定と同じスチール容器を使用することができます。しかしこの場合、比較測定しかできず、容器の膨張挙動を補正できないため、熱膨張の絶対的な決定はできない。しかし、溶融時のワックスの大きな膨張を考慮すると、このことはむしろ重要ではない。