JPH08320398A - 分光器用ミラー調整機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 駆動モータや減速機等を真空容器内に収納す
ることなく、真空容器内のミラーのヨーイング、ローリ
ング、及びピッチングを調整することができる分光器用
ミラー調整機構を提供する。 【構成】 ＸＹＺの直交座標系において、真空容器内に
反射面を主軸Ｙに合わせて格納されたミラーの位置を調
整する分光器用ミラー調整機構。ミラー２のヨーイング
θZ 、ローリングθX 、及びピッチングθY をそれぞれ
調整するヨーイング調整装置１６、ローリング調整装置
１７、及びピッチング調整装置１８からなる。各調整装
置は、真空容器１１を気密に貫通し主軸Ｙと同軸に配置
された中空の駆動軸１６ａ，１７ａ，１８ａと、真空容
器の外部に配置され駆動軸を回転駆動する駆動モータ１
６ｂ，１７ｂ，１８ｂと、をそれぞれ備える。また、各
駆動軸の間は、磁性流体シールでシールされている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シンクロトロン放射光
から単色Ｘ線を取り出すための２結晶分光器に係わり、
更に詳しくは分光器用ミラー調整機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】シンクロトロン放射光（以下、単に放射
光という）は、可視光線よりも波長の長い赤外線から、
波長の短い紫外線、軟Ｘ線、硬Ｘ線までの広範囲の波長
領域をもつ、強い光の集まりであり、かつ強い指向性を
有している。かかる放射光から必要なエネルギー幅を持
った単色Ｘ線を取り出すために平行に配置された２つの
結晶板の表面で反射させて単色Ｘ線を取り出す２結晶分
光器が広く用いられている。

【０００３】図４は、従来の代表的な２結晶分光器であ
るカム式定位置出射型２結晶分光器の原理図である。こ
の図において、第２結晶２が主軸Ｙを回転中心に取り付
けられており、第１結晶１は主軸回転ステージ３上に２
つの並進ステージ（Ｘステージ４，Ｚステージ５）をは
さんで固定されている。第１結晶１及び第２結晶２はミ
ラーであり、放射光を反射して単色Ｘ線を放出するよう
になっている。

【０００４】また、２つの並進ステージ（Ｘステージ
４，Ｚステージ５）は、２つのガイドレール（Ｘガイド
レール６，Ｚガイドレール７）の上面にで案内され、ガ
イドレールの上面は、主軸回転ステージ３が主軸Ｙを中
心に回転しブラッグ角θB （入射放射光８と第１結晶１
とのなす角度）が変化しても、入射放射光８と出射放射
光９との平行間隔（オフセット量）が変化しないように
なっている。この構成により、ブラッグ角θB が変化し
たときに図中の実線及び点線で示すように第１結晶１の
位置を調整し、定位置で単色Ｘ線（出射放射光９）を出
射することができる。すなわち、第１結晶１及び第２結
晶２の回転は主軸回転ステージ３の主軸Ｙを中心とした
回転のみで行われ、結晶位置の調整は同時にガイドレー
ル６，７によって行われる。従って、並進ステージの精
度並びにガイドレールの精度が十分であれば、主軸回転
の導入のみで定位置出射型２結晶分光器を実現すること
ができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
のカム式定位置出射型２結晶分光器では、各結晶位置の
微調整のために真空仕様のモータや減速機を必要とする
問題点があった。すなわち、上述したように並進ステー
ジの精度範囲で、主軸を回転させるだけの簡単な操作
で、第１結晶と第２結晶の平行度を保ち、かつオフセッ
ト量を一定に保持できるが、分光器のミラー（第１結晶
と第２結晶）が真空容器内に格納されるため、ミラーの
ピッチングθY のモータは従来より大気中に載置するこ
とは可能であったが、ヨーイングθZ 及びローリングθ
X を調整するには、真空容器内に駆動モータ、減速機等
を収納する必要がある問題点があった。しかし、特に真
空仕様の駆動モータ（例えばステッピングモータ）は、
高価であり（標準仕様の数十倍以上）、短寿命であり、
製作に長期間を要し、かつ真空仕様といえども多少のガ
スを発生させ、真空容器内の真空度を低下させるため、
大型の真空ポンプが必要になる、等の問題点があった。

【０００６】本発明は、かかる問題点を解決するために
創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、駆
動モータを真空容器内に収納することなく、真空容器内
のミラーのヨーイング、ローリング、及びピッチングを
調整することができる分光器用ミラー調整機構を提供す
ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、ＸＹＺ
の直交座標系において、真空容器内に反射面を主軸Ｙに
合わせて格納されたミラーの位置を調整する分光器用ミ
ラー調整機構であって、ミラーのヨーイングθZ 、ロー
リングθX 、及びピッチングθY をそれぞれ調整するヨ
ーイング調整装置、ローリング調整装置、及びピッチン
グ調整装置からなり、各調整装置は、真空容器を気密に
貫通し主軸Ｙと同軸に配置された中空の駆動軸と、真空
容器の外部に配置され駆動軸を回転駆動する駆動モータ
と、をそれぞれ備えることを特徴とする２結晶分光器が
提供される。本発明の好ましい実施例によれば、各駆動
軸のシールは、磁性流体シールである。

【０００８】また、本発明の好ましい実施例によれば、
ミラーが固定された揺動部と、これをＸ軸を中心に回転
可能に支持する固定部と、からなる揺動支持部材を備
え、ピッチング調整装置は、真空容器に支持されたピッ
チング駆動モータと、該駆動モータにより回転駆動され
真空容器に気密に支持された中空のピッチング駆動軸
と、ピッチング駆動軸に連結して真空容器内に設けられ
たピッチング本体と、からなり、ローリング調整装置
は、ピッチング駆動軸に支持されたローリング駆動モー
タと、該駆動モータにより回転駆動されピッチング駆動
軸の内側に気密に支持されたローリング駆動軸と、前記
ピッチング本体にＺ軸を中心に回転可能に支持されロー
リング駆動軸により回転駆動されるローリング中間軸
と、該中間軸によりＸ軸を中心に回転駆動され前記揺動
支持部材の揺動部に固定されたローリング部材と、から
なり、ヨーイング調整装置は、ローリング駆動軸に支持
されたヨーイング駆動モータと、該駆動モータにより回
転駆動されローリング駆動軸の内側に気密に支持された
ヨーイング駆動軸と、前記ピッチング本体にＺ軸を中心
に回転可能に支持され、ヨーイング駆動軸により前記揺
動支持部材の固定部をＺ軸を中心に回転駆動するヨーイ
ング部材と、からなる。前記ローリング駆動軸とローリ
ング中間軸との間、ローリング中間軸とローリング部材
との間、及びヨーイング駆動軸とヨーイング部材との間
の動力伝達手段は、傘歯車である、ことが好ましい。

【０００９】

【作用】上述した本発明の構成によれば、分光器用ミラ
ー調整機構が、ヨーイング、ローリング、及びピッチン
グを調整する各調整装置からなり、これらの各調整装置
は、真空容器を気密に貫通し主軸Ｙと同軸に配置された
中空の駆動軸と、真空容器の外部に配置され駆動軸を回
転駆動する駆動モータと、をそれぞれ備えているので、
ミラーのヨーイングθZ 、ローリングθX 、及びピッチ
ングθY を調整する駆動モータを真空容器の外部に配置
することができる。

【００１０】また、本発明の好ましい実施例のように、
各駆動軸のシールを磁性流体シールにすれば、大気と真
空間のシールを容易に行うことができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を図面に基づ
いて説明する。なお、各図において共通する部材には同
一の符号を付して使用する。図１は、本発明による分光
器用ミラー調整機構を備えた２結晶分光器の全体正面図
である。この図において、２結晶分光器１０は、図中に
示すＸＹＺの直交座標系において、第１結晶１及び第２
結晶２を内蔵し真空に保持された真空容器１１と、第１
結晶１を主軸Ｙのまわりに回転させる第１ブラッグ角調
整機構１２と、第２結晶２の位置を調整する分光器用ミ
ラー調整機構１４と、を備えている。第１結晶１及び第
２結晶２はミラーであり、入射放射光８を反射して単色
Ｘ線を放出するようになっている。

【００１２】また、図１に示すように、第１ブラッグ角
調整機構１２は主軸回転ステージ１３ａを備え、この主
軸回転ステージ１３ａは、互いに直交するＸステージ１
３ｂ及びＺステージ１３ｃと、各ステージ１３ｂ，１３
ｃをそれぞれ案内するＸガイドレール１３ｄ及びＺガイ
ドレール１３ｅと、を有している。更に、各ガイドレー
ル１３ｄ，１３ｅの上面位置は主軸回転ステージ１３ａ
の回転により第１結晶１と第２結晶２の平行度と平行間
隔が変化しないように形成されている。かかる構成によ
り第１ブラッグ角調整機構１２を分光器用ミラー調整機
構１４と同一角度回転させるだけの簡単な操作で、従来
のカム式定位置出射型２結晶分光器と同様に、第１結晶
１と第２結晶２の平行度を保もち、かつオフセット量を
一定に保持することができる。また、第１ブラッグ角調
整機構１２と分光器用ミラー調整機構１４はそれぞれ独
立して駆動されるので、それらの回転角度を調整するこ
とにより、第１結晶１と第２結晶２の平行度とオフセッ
ト量を微調整することができる。

【００１３】図２は、図１のＡ−Ａ線における部分断面
図であり、図３は図２のＢ−Ｂ線における部分断面図で
ある。図２及び図３に示すように、本発明の分光器用ミ
ラー調整機構１４は、ＸＹＺの直交座標系において、真
空容器１１内に反射面を主軸Ｙに合わせて格納されたミ
ラー２（第２結晶）の位置を調整するようになってい
る。このミラー調整機構１４は、ミラー２のヨーイング
θZ （Ｚ軸まわりの回転）、ローリングθX （Ｘ軸まわ
りの回転）、及びピッチングθY （Ｙ軸まわりの回転）
をそれぞれ調整するヨーイング調整装置１６、ローリン
グ調整装置１７、及びピッチング調整装置１８からな
る。

【００１４】各調整装置１６，１７，１８は、真空容器
１１を気密に貫通し主軸Ｙと同軸に配置された中空の駆
動軸１６ａ，１７ａ，１８ａと、真空容器１１の外部に
配置され駆動軸１６ａ，１７ａ，１８ａをそれぞれ回転
駆動する駆動モータ１６ｂ，１７ｂ，１８ｂと、備えて
いる。これらの駆動モータは、例えばステッピングモー
タであり、真空仕様ではない標準のものを使用すること
ができる。また、中空の駆動軸１６ａ，１７ａ，１８ａ
は、主軸Ｙと同心に配置されており、各軸は相互に自由
に回転できるように軸受で支持され、かつそれぞれの間
が磁性流体シールによりシールされている。この磁性流
体シールは、磁性微粒子を含む磁性流体を用いたシール
装置であり、これを用いることにより、大気と真空間の
シールを容易に行うことができる。

【００１５】また、図２及び図３において、本発明の分
光器用ミラー調整機構１４は、揺動支持部材１５（例え
ばスイーベル）を備え、この揺動支持部材１５は、ミラ
ー２が固定された揺動部１５ａと、これをＸ軸を中心に
回転可能に支持する固定部１５ｂと、からなる。ピッチ
ング調整装置１８は、真空容器１１に支持されたピッチ
ング駆動モータ１８ｂと、この駆動モータ１８ｂにより
回転駆動され真空容器１１に気密に支持された中空のピ
ッチング駆動軸１８ａと、ピッチング駆動軸１８ａに連
結して真空容器１１内（図２で左側）に設けられたピッ
チング本体１８ｃと、からなる。駆動モータ１８ｂは図
示のように、小径の平歯車を有する。また、ピッチング
駆動軸１８ａの真空容器の外側の一端には、この平歯車
と螺合する平歯車が必要な角度範囲だけに形成されてい
る。かかる構成により、ピッチング駆動モータ１８ｂに
よりピッチング駆動軸１８ａと共にピッチング本体１８
ｃを主軸Ｙのまわりに回転させて、ピッチング本体１８
ｃに取付けられたその他の調整装置１６，１７と共にミ
ラー２を主軸Ｙのまわりに回転させ、ミラー２のピッチ
ングθY （すなわち、ブラッグ角θB ）を微調整するこ
とができる。

【００１６】ローリング調整装置１７は、ピッチング駆
動軸１８ａに支持されたローリング駆動モータ１７ｂ
と、この駆動モータ１７ｂにより回転駆動されピッチン
グ駆動軸１８ａの内側に気密に支持されたローリング駆
動軸１７ａと、ピッチング本体１８ｃにＺ軸を中心に回
転可能に支持されローリング駆動軸１７ａにより回転駆
動されるローリング中間軸１７ｃと、この中間軸１７ｃ
により図３に示すようにＸ軸を中心に回転駆動され揺動
支持部材１５の揺動部１５ａに固定されたローリング部
材１７ｄと、からなる。ローリング駆動モータ１７ｂと
ローリング駆動軸１７ａの間の動力伝達は、ピッチング
調整装置１８と同様に平歯車による。また、ローリング
駆動軸１７ａとローリング中間軸１７ｃとの間、ローリ
ング中間軸１７ｃとローリング部材１７ｄとの間は傘歯
車により連結され、動力を伝達しかつ回転方向を変換す
るようになっている。更に、この傘歯車は、ローリング
に必要な角度範囲だけに歯が形成されている。かかる構
成により、小型化を図ることができ、かつローリング駆
動モータ１７ｂの回転をローリング部材１７ｄに伝えて
ミラー２のローリングθX を微調整することができる。

【００１７】ヨーイング調整装置１６は、ローリング駆
動軸１７ａに支持されたヨーイング駆動モータ１６ｂ
と、この駆動モータ１６ｂにより回転駆動されローリン
グ駆動軸１７ａの内側に気密に支持されたヨーイング駆
動軸１６ａと、ピッチング本体１８ｃにＺ軸を中心に回
転可能に支持されたヨーイング部材１６ｃと、からな
る。ヨーイング部材１６ｃは、ヨーイング駆動軸１６ａ
により揺動支持部材１５の固定部１５ｂをＺ軸を中心に
回転駆動するようになっている。ヨーイング駆動モータ
１６ｂとヨーイング駆動軸１６ａとの間の動力伝達は、
ピッチング調整装置１８と同様な平歯車による。また、
ヨーイング駆動軸１６ａとヨーイング部材１６ｃとの間
の動力伝達手段は、図２に示すように部分的な傘歯車で
構成されている。かかる構成により、ヨーイング駆動モ
ータ１６ｂの回転をヨーイング部材１６ｃに伝えてミラ
ー２のヨーイングθZ を微調整することができる。

【００１８】更に、ヨーイング駆動軸１６ａは中心貫通
孔を有しており、この貫通孔の内側に取付けられた真空
コネクタ１６ｄを介して電気信号等を真空容器１１内か
ら外部に取り出せるようになっている。

【００１９】上述した構成により、ミラー調整機構１４
は、ミラー（第２結晶２）の反射面を主軸Ｙに合わせて
支持しかつ主軸Ｙを中心に回転させることができ、か
つ、ミラーのヨーイングθZ 、ローリングθX 、及びピ
ッチングθY を調整する駆動モータを真空容器の外部に
配置することができる。従って、前述のように、第１ブ
ラッグ角調整機構１２を分光器用ミラー調整機構１４と
同一角度回転させるだけの簡単な操作で、従来のカム式
定位置出射型２結晶分光器と同様に、第１結晶１と第２
結晶２の平行度を保もち、かつオフセット量を一定に保
持することができ、かつ、第１ブラッグ角調整機構１２
と分光器用ミラー調整機構１４はそれぞれ独立して駆動
されるので、それらの回転角度を調整することにより、
第１結晶１と第２結晶２の平行度とオフセット量を微調
整することができる。

【００２０】なお、本発明は上述した実施例に限定され
ず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更できる
ことは勿論である。

【００２１】

【発明の効果】上述したように、本発明の分光器用ミラ
ー調整機構は、簡単な操作で、従来のカム式定位置出射
型２結晶分光器と同様に、第１結晶と第２結晶の平行度
とオフセット量を保持することができ、かつ駆動モータ
を真空容器内に収納することなく、真空容器内のミラー
のヨーイング、ローリング、及びピッチングを調整する
ことができる、等の優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による分光器用ミラー調整機構を備えた
２結晶分光器の全体正面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線における部分断面図である。

【図３】図２のＢ−Ｂ線における部分断面図である。

【図４】従来のカム式定位置出射型２結晶分光器の原理
図である。

【符号の説明】

１ 第１結晶（ミラー） ２ 第２結晶（ミラー） ３ 主軸回転ステージ ４ Ｘステージ ５ Ｚステージ ６ Ｘガイドレール ７ Ｚガイドレール ８ 入射放射光 ９ 出射放射光 １０ ２結晶形分光器 １１ 真空容器 １２ 第１ブラッグ角調整機構 １３ａ 主軸回転ステージ １３ｂ Ｘステージ １３ｃ Ｚステージ １３ｄ Ｘガイドレール １３ｅ Ｚガイドレール １４ 分光器用ミラー調整機構 １５ 揺動支持部材（スイーベル） １５ａ 揺動部 １５ｂ 固定部 １６ ヨーイング調整装置 １７ ローリング調整装置 １８ ピッチング調整装置 １６ａ，１７ａ，１８ａ 中空駆動軸 １６ｂ，１７ｂ，１８ｂ 駆動モータ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＸＹＺの直交座標系において、真空容器
   内に反射面を主軸Ｙに合わせて格納されたミラーの位置
   を調整する分光器用ミラー調整機構であって、 ミラーのヨーイングθZ 、ローリングθX 、及びピッチ
   ングθY をそれぞれ調整するヨーイング調整装置、ロー
   リング調整装置、及びピッチング調整装置からなり、 各調整装置は、真空容器を気密に貫通し主軸Ｙと同軸に
   配置された中空の駆動軸と、真空容器の外部に配置され
   駆動軸を回転駆動する駆動モータと、をそれぞれ備える
   ことを特徴とする分光器用ミラー調整機構。
2. 【請求項２】 前記各駆動軸のシールは、磁性流体シー
   ルである、ことを特徴とする請求項１に記載の分光器用
   ミラー調整機構。
3. 【請求項３】 ミラーが固定された揺動部と、これをＸ
   軸を中心に回転可能に支持する固定部と、からなる揺動
   支持部材を備え、 ピッチング調整装置は、真空容器に支持されたピッチン
   グ駆動モータと、該駆動モータにより回転駆動され真空
   容器に気密に支持された中空のピッチング駆動軸と、ピ
   ッチング駆動軸に連結して真空容器内に設けられたピッ
   チング本体と、からなり、 ローリング調整装置は、ピッチング駆動軸に支持された
   ローリング駆動モータと、該駆動モータにより回転駆動
   されピッチング駆動軸の内側に気密に支持されたローリ
   ング駆動軸と、前記ピッチング本体にＺ軸を中心に回転
   可能に支持されローリング駆動軸により回転駆動される
   ローリング中間軸と、該中間軸によりＸ軸を中心に回転
   駆動され前記揺動支持部材の揺動部に固定されたローリ
   ング部材と、からなり、 ヨーイング調整装置は、ローリング駆動軸に支持された
   ヨーイング駆動モータと、該駆動モータにより回転駆動
   されローリング駆動軸の内側に気密に支持されたヨーイ
   ング駆動軸と、前記ピッチング本体にＺ軸を中心に回転
   可能に支持され、ヨーイング駆動軸により前記揺動支持
   部材の固定部をＺ軸を中心に回転駆動するヨーイング部
   材と、からなる、ことを特徴とする請求項１に記載の分
   光器用ミラー調整機構。
4. 【請求項４】 前記ローリング駆動軸とローリング中間
   軸との間、ローリング中間軸とローリング部材との間、
   及びヨーイング駆動軸とヨーイング部材との間の動力伝
   達手段は、傘歯車である、ことを特徴とする請求項３に
   記載の分光器用ミラー調整機構。