CN109643944A - 音圈电机、具备该音圈电机的动镜单元以及干涉分光光度计 - Google Patents

音圈电机、具备该音圈电机的动镜单元以及干涉分光光度计 Download PDF

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Abstract

提供一种音圈电机以及干涉分光光度计，即便在高速驱动时也能够将动镜与定镜的角度偏差抑制在1秒以下。音圈电机具备：固定部(71)，固定有具有筒状部(73a)的磁轭(73)、以及设置在筒状部(73a)内的磁铁(74)；移动部(72)，固定有筒形状的线圈(72b)，该线圈(72b)配置在磁轭(73)的筒状部(73a)与磁铁(74)之间；供电线(72c)，连接线圈(72b)与电源，在磁轭(73)的筒状部(73a)形成有用于使供电线(72c)通过的狭缝(73c)、(73d)，线圈(72c)经供电受到由磁铁(74)形成的电磁力，由此移动部(72)相对于固定部(71)往复移动，狭缝(73c)、(73d)形成为相对于磁轭(73)的圆筒部(73a)的中心轴对称。

Description

音圈电机、具备该音圈电机的动镜单元以及干涉分光光度计
技术领域
本发明涉及音圈电机(以下简称为“VCM”)，还涉及傅里叶变换红外分光光度计(以下简称为“FTIR”)等的干涉分光光度计。
背景技术
在用于FTIR的迈克尔逊双光束干涉仪中，具有如下的构成：利用分束器将从红外光源发出的红外光在定镜与动镜这两个方向上进行分割，利用分束器将被定镜反射回来的光与被动镜反射回来的光进行合成，从而送往一条光路。此时，若使动镜在入射光轴方向(前后方向)上前后地移动，则被分割的双光束的光程长之差发生变化，因此合成后的光成为光的强度根据动镜的位置而变化的干涉光(干涉图)。
图6是示出以往的FTIR的要部构成的图，图7是图6所示的动镜单元的水平剖视图。另外，将地面上水平的一方向设为X方向，将地面上水平的、并与X方向垂直的方向设为Y方向，将与X方向和Y方向垂直的方向设为Z方向。
FTIR101具备：主干涉仪主要部140、发出红外光的光源部10、检测干涉图的光检测部20、计算机(控制部)130。
光源部10具备：发出红外光的红外光源、聚光镜、准直镜。由此，由红外光源发出的红外光经由聚光镜、准直镜而照射至主干涉仪主要部140的分束器42。
光检测部20具备椭圆面镜、检测干涉图的光检测器。由此，照射至试样S的光，在试样S中穿过(或者反射)，通过椭圆面镜而向光检测器聚光。
主干涉仪主要部140具备：壳体41、分束器42、具备动镜53的动镜单元150、具备定镜61与校准机构62的定镜单元60。
动镜单元150具备：圆筒形状的中空管道51，在前后方向(X方向)上具有中心轴；圆柱形状的活塞52，配置为能够在中空管道51内沿前后方向往复移动；动镜53，被固定在活塞52的前部；VCM170(例如参照专利文献1)。
VCM170具备固定部171与移动部172。
固定部171具备：铁质(磁性材料制)的磁轭173，其具有圆筒形状的筒状部173a与圆板形状的后侧壁73b，所述圆筒形状的筒状部173a在前后方向上具有中心轴；圆柱形状的两个磁铁74(74a、74b)，在前后方向上具有中心轴；圆柱形状的极靴75，在前后方向上具有中心轴。第一磁铁74a、极靴75以及第二磁铁74b依次被固定在磁轭173的后侧壁73b的前表面中心部，由此被设置在磁轭173的筒状部173a内。并且，筒状部173a的前部被安装在壳体41(中空管道51)的后部。此外，在磁轭173的筒状部173a的右侧壁形成沿前后方向延伸的长孔形状的狭缝173c。
移动部172具备：圆筒形状的绕线管72a，在前后方向上具有中心轴；圆环形状的线圈72b，缠绕在绕线管72a后部的外周面。并且，绕线管72a前部被安装在活塞52后部。此外，线圈72b配置在磁轭173的筒状部173a与极靴75之间，经由供电端子(供电线)72c而与电源(图示省略)电气地连接，所述供电端子72c配置为在上下方向(Y方向)上贯穿狭缝173c内。
因此，若电流经由供电端子72c流动至线圈72b，则线圈72b受到形成在磁轭173与极靴75之间的磁场的电磁力(洛伦兹力)而在前后方向上移动，由此被固定于活塞52的动镜53也在前后方向上移动。
在这样的FTIR101中，为了充分地确保处理能力(throughput)，从而进行S/N较高的试样S的测量，需要将动镜53与定镜61的角度偏差抑制在1秒以下。因此，相对于动镜53的角度偏差，计算机130使用校准机构62实时地控制定镜61的角度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表平6-505804号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
然而，在FTIR等的干涉分光光度计中，因测量模式(试样S的测量种类)的不同而要求动镜53的短行程高速驱动或长行程低速驱动。
但是，在上述那样的FTIR101中，在短行程高速驱动时，折返时需要较大的加速度，因此存在计算机130无法追踪定镜61的角度控制这样的技术问题(参照图5b)。
用于解决上述技术问题的方案
本发明人为了解决上述技术问题，对即便在高速驱动时也能够将动镜53与定镜61的角度偏差抑制在1秒以下的方法进行了研究。在此，图4是示出模拟磁轭173的筒状部173a的右侧壁(有狭缝173c)与筒状部173a的左侧壁(无狭缝173c)处的磁通密度不同的结果的图表，可知在“有狭缝”一侧中，磁通量较弱。因为磁通密度与推力(洛伦兹力)成比例，所以因磁通密度之差而产生同样的推力差。
并且，通过电流在缠绕于绕线管72a的线圈72b中的流动，固定于绕线管72a的活塞52受到前方向(-X方向)的力或后方向(X方向)的力而滑动。此时，存在狭缝173c一侧产生的推力较弱，因此可知即便活塞52处于被保持在中空管道51的状态，动镜53的表面也会朝向晃动的方向。具体而言，在线圈72b向前方向移动时，伴随着将Z方向作为旋转轴而向右旋转的转矩施加在可动部(活塞52等)，而线圈72b向后方向移动时，伴随着向左旋转的转矩施加在可动部(活塞52等)。
因此，发现通过在磁轭的筒状部的轴对称侧也设置狭缝，从而消除了推力差。在此，图5b是仅在磁轭的筒状部的一侧设置狭缝的情况下的角度偏差的评价结果(3.4秒pp)，图5a是在磁轭的筒状部的两侧设置狭缝的情况下的角度偏差的评价结果(0.6秒pp)。相对于仅在一侧设置狭缝的情况，在两侧设置狭缝的情况下，角度偏差能够降低至约1/5(0.6秒pp)。
即，本发明的音圈电机具备：固定部，固定有具有筒状部的磁轭、以及设置在该筒状部内的磁铁；移动部，固定有筒形状的线圈，该线圈配置在所述磁轭的筒状部与所述磁铁之间；供电线，连接所述线圈以及电源，在所述磁轭的筒状部形成有用于使所述供电线通过的狭缝，所述线圈经供电而受到由所述磁铁形成的电磁力，由此所述移动部相对于所述固定部往复移动，所述狭缝相对于所述磁轭的筒状部的中心轴对称地形成。
发明效果
如上所述，根据本发明的音圈电机，通过将狭缝还设置在磁轭的中心轴的对称侧，能够消除推力之差，从而消除引起移动部的旋转运动的转矩的产生。
(用于解决其他技术问题的方案以及效果)
此外，也可以是，在上述发明中，在所述磁轭的筒状部形成有以与所述中心轴平行的方式形成的长孔形状的第一狭缝、以及与该第一狭缝形状相同的第二狭缝。
此外，也可以是，本发明的动镜单元具备：如上所述的音圈电机、筒形状的中空管道、配置为能够在所述中空管道内往复移动的活塞，动镜以及所述移动部固定于所述活塞。
根据本发明的动镜单元，能够消除音圈电机中的推力差，从而能够消除引起动镜的旋转运动的转矩的产生。
而且，本发明的干涉分光光度计具备：上述的动镜单元；发出光的光源；定镜；分束器，接收来自所述光源部的光，并将光朝向所述定镜与所述动镜分割为2部分，接收由所述定镜反射回来的光以及由所述动镜反射回来的光，从而合成干涉光；光检测部，配置有试样，对在试样中穿过或者反射后的干涉光进行检测；控制部，经由所述供电线对所述线圈供电，由此控制所述移动部的移动速度或者移动距离。
根据本发明的干涉分光光度计，能够消除音圈电机中的推力差，从而消除引起旋转运动的转矩的产生，由此能够使高速驱动时的动镜与定镜的角度偏差变小。
附图说明
图1是示出本发明FTIR的要部构成图。
图2是图1所示的动镜单元的水平剖视图。
图3是图2所示的VCM的剖视图。
图4是示出磁通密度因有无狭缝而不同的模拟结果的图表。
图5是示出角度偏差的评价结果的图表。
图6是示出以往的FTIR的要部构成图。
图7是图6所示的动镜单元的水平剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。另外，本发明并非由以下说明的实施方式限定，在不脱离本发明的主旨范围内包括各种各样的方案。
作为本发明的干涉分光光度计的构成例，以FTIR为例在图1中示出其要部构成。并且，图2是图1所示的动镜单元50的水平剖视图。此外，图3是图2所示的VCM70的剖视图，图3a是纵剖视图，图3b是水平剖视图。另外，对于与上述的FTIR101相同的部分，赋予相同的附图标记，从而省略说明。
FTIR1具备：主干涉仪主要部40、发出红外光的光源部10、检测干涉图的光检测部20、计算机(控制部)30。
主干涉仪主要部40具备：壳体41、分束器42、具备动镜53的动镜单元50、具备定镜61与校准机构62的定镜单元60。
动镜单元50具备：圆筒形状的中空管道51，在前后方向(X方向)上具有中心轴；圆柱形状的活塞52，配置为能够在中空管道51内沿前后方向往复移动；动镜53，被固定在活塞52的前部；VCM70。
VCM70具备固定部71与移动部72。
固定部71具备：铁质(磁性材料制)的磁轭73，其具有圆筒形状的筒状部73a与圆板形状的后侧壁73b，所述圆筒形状的筒状部73a在前后方向上具有中心轴；圆柱形状的两个磁铁74(74a、74b)，在前后方向上具有中心轴；圆柱形状的极靴75，在前后方向上具有中心轴。第一磁铁74a、极靴75以及第二磁铁74b依次被固定在磁轭73的后侧壁73b的前表面中心部，由此被设置在磁轭73的筒状部73a内。并且，筒状部73a的前部被安装在壳体41(中空管道51)的后部。
在磁轭73的筒状部73a的右侧壁形成沿前后方向延伸的长孔形状的第一狭缝73c，并且在磁轭73的筒状部73a的左侧壁形成沿前后方向延伸的长孔形状的第二狭缝73d。即，第一狭缝73c与第二狭缝73d形成在相对于以磁轭73的筒状部73a的中心轴(X方向)呈点对称的位置。
移动部172具备：圆筒形状的绕线管72a，在前后方向上具有中心轴；圆环形状的线圈72b，缠绕在绕线管72a后部的外周面。并且，绕线管72a的前部被安装在活塞52后部。此外，线圈72b配置在磁轭73的筒状部73a与极靴75之间，经由供电端子(供电线)72c而与电源(图示省略)电气地连接，所述供电端子72c配置为在上下方向(Y方向)上贯穿第一狭缝73c内。进而，在移动部72形成有与供电端子72c相同形状的虚拟供电端子72d，该虚拟供电端子72d配置为在Y方向上贯穿第二狭缝73d内。即，供电端子72c与虚拟供电端子72d形成在相对于磁轭73的筒状部73a的中心轴(X方向)呈点对称的位置。
由此，若电流经由供电端子72c流动至线圈72b，则线圈72b受到形成在磁轭73与极靴75之间的磁场的电磁力(洛伦兹力)而在前后方向上移动，由此被固定于活塞52的动镜53也在前后方向上移动。此时，磁轭73的筒状部73a的左右侧壁均产生图4所示的“有狭缝”侧的磁通密度。
计算机30具备CPU31或输入装置32。此外，将CPU处理的功能模块化地进行说明，则具有：光强度信息获取部31a，从光检测部20获取干涉图；试样测量部31b，计算出试样S的吸收光谱等；动镜控制部31c，基于以输入装置32输入的输入信息，控制动镜单元50中的移动速度或移动距离；定镜控制部31d，控制定镜单元60中的校准机构62。
如上所述，根据本发明的FTIR1，因为第一狭缝73c与第二狭缝73d被设置在相对于磁轭73的中心轴呈对称的位置，所以能够消除推力差，从而消除引起旋转运动的转矩的产生，由此能够将高速驱动时的动镜53与定镜61的角度偏差抑制在1秒以下(参照图5a)。
<其他实施方式>
(1)在上述的FTIR1中，虽然示出了设置虚拟供电端子72d的构成，但也可以是，线圈经由供电端子与电源电气地连接，并且经由虚拟供电端子而与电源电气地连接。
(2)在上述的FTIR1中，虽然示出了设置虚拟供电端子72d的构成，但也可以是不设置虚拟供电端子72d的构成。
工业实用性
本发明能够优选地用于傅里叶变换红外分光光度计等的干涉分光光度计。
附图标记说明
1 FTIR(干涉分光光度计)
70 VCM(音圈电机)
71 固定部
72 移动部
72b 线圈
72c 供电端子(供电线)
73 磁轭
73a 筒状部
73c、73d 狭缝
74 磁铁

Claims (4)

1.一种音圈电机，其特征在于,具备：
固定部，固定有具有筒状部的磁轭以及设置在该筒状部内的磁铁；
移动部，固定有配置在所述磁轭的筒状部与所述磁铁之间的筒形状的线圈；
供电线，连接所述线圈与电源，
在所述磁轭的筒状部，形成有用于使所述供电线通过的狭缝，
所述线圈经供电而受到由所述磁铁形成的电磁力，由此所述移动部相对于所述固定部往复移动，
所述狭缝相对于所述磁轭的筒状部的中心轴对称地形成。
2.如权利要求1所述的音圈电机，其特征在于，在所述磁轭的筒状部形成有以与所述中心轴平行的方式形成的长孔形状的第一狭缝、以及与该第一狭缝形状相同的第二狭缝。
3.一种动镜单元，其特征在于，具备：
如权利要求1或者2所述的音圈电机；
筒形状的中空管道；
活塞，配置为能够在所述中空管道内往复移动，
动镜以及所述移动部固定于所述活塞。
4.一种干涉分光光度计，其特征在于，具备：
如权利要求3所述的动镜单元；
发出光的光源部；
定镜；
分束器，接收来自所述光源部的光，将光朝向所述定镜与所述动镜分割为2部分，并且接收由所述定镜反射回来的光以及由所述动镜反射回来的光，从而合成干涉光；
检测部，配置有试样，对在该试样中穿过或者反射后的干涉光进行检测；
控制部，经由所述供电线向所述线圈供电，由此控制所述移动部的移动速度或者移动距离。
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