JP2008101961A

JP2008101961A - レーザーイオン化ｔｏｆｍｓ用ステージ駆動機構

Info

Publication number: JP2008101961A
Application number: JP2006283325A
Authority: JP
Inventors: Shintaro Yamada; 真太郎山田; Mitsuru Hamochi; 満羽持; Shuji Kudo; 修士工藤
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 2006-10-18
Filing date: 2006-10-18
Publication date: 2008-05-01

Abstract

【課題】固定側に設けられたガイドと、該ガイドに移動可能に係合したステージと、前記ステージに、前記ステージの移動方向に沿って設けられたロッドと、前記固定側に設けられ、前記ロッドの周面を挟持する複数の回転体を有し、前記複数の回転体のうちの１つの回転体が回転することにより前記ロッドを前記ロッドの軸方向に駆動する駆動手段と、を有したレーザーイオン化ＴＯＦＭＳ用ステージ駆動機構に関し、ステージの送り精度が向上するレーザーイオン化ＴＯＦＭＳ用ステージ駆動機構を提供することを課題とする。
【解決手段】ロッド（Ｘ軸ロッド６３、Ｙ軸ロッド６１）は、ステージ（Ｘ軸プレート５９、Ｙ軸プレート５５）に片持ち支持され、更に、支持箇所（ブラケット６９、ブラケット５８）に対して、ロッドは、軸方向の移動、軸を中心軸とした回転が禁止され、支持箇所を中心に回転可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、ベース上に設けられたガイドと、該ガイドに移動可能に係合したステージと、前記ステージに、前記ステージの移動方向に沿って設けられたロッドと、前記ベース側に設けられ、前記ロッドの中間部に係合し前記ロッドを前記ロッドの軸方向に駆動する駆動手段と、を有したレーザーイオン化ＴＯＦＭＳ用ステージ駆動機構に関する。

ＭＡＬＤＩ法は、使用するレーザー光波長に吸収帯を持つマトリックス（液体や結晶性化合物、金属）に試料を混合溶解させて固化し、これにレーザー照射して試料を気化或いはイオン化させる方法である。ＭＡＬＤＩ法に代表されるレーザーによるイオン化では、イオン生成時の初期エネルギー分布が大きくこれを時間収束させるため、遅延引き延ばし法がほとんどの場合で用いられる。これはレーザー照射により数１００ｎｓ程度遅れてパルサー電圧を印加する方法である。

図７は、一般的なＭＡＬＤＩ（ＭａｔｒｉｘＡｓｓｉｓｔｅｄＬａｓｅｒＤｅｓｏｒｐｔｉｏｎ／Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ）イオン源と遅延引き出し法の概念図を示す。ＭＡＬＤＩ法は、使用するレーザー光波長に吸収帯をもつマトリックス（液体や結晶性化合物、金属粉等）にサンプルを混合溶解させて固化し、これにレーザー光を照射してサンプル１３０を気化或いはインオン化させる方法である。図において、１２０はサンプルプレート、１３０は該サンプルプレート１２０に付着されたサンプル（試料）である。１２３はレーザー光を受けるレンズ。１２４は該レンズ１２３からの光を反射させるミラー、ミラー１２４の反射光はサンプル（試料）１３０に照射される。この結果、サンプル１３０は励起されてイオンが発生する。発生したイオンは、加速電極１２１と１２２で加速され、質量分析部に導入される。

サンプル１３０の状態が観察できるように、ミラー１２５、レンズ１２６、ＣＣＤカメラ１２７を配置している。
移動するレーザーイオン化ＴＯＦＭＳステージ上に載せられたサンプルプレート１２０上に、マトリックスに試料を混合溶解させて固化したサンプル１３０を乗せる。レンズ１２３、ミラー１２４によりレーザー光をサンプル１３０に照射し、サンプル１３０を気化あるいはイオン化する。生成したイオンは、加速電極１２１、１２２により加速され、ＴＯＦＭＳ（ＴｉｍｅｏｆＦｌｉｇｈｔＭａｓｓＳｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ（飛行時間型質量分析））装置に導入される。加速電極１２２と加速電極１２１間には、図の（ａ）に示すような傾きの電位勾配が印加されている。遅延時間（数１００ｎｓ）後の電位勾配は（ｂ）に示すようなものとなる。

図５、図６を用いて、従来のレーザーイオン化ＴＯＦＭＳ用ステージを説明する。図５は、従来のレーザーイオン化ＴＯＦＭＳ用ステージの構成図、図６は図５の切断線Ａ−Ａでの断面図である。

図５に示すように、ベースプレート１上にＸ−Ｙ座標を設定すると、ベースプレート１上には、Ｙ軸方向に沿って、並設された一対のＹ軸ガイド３が設けられている。そして、ステージとしてのＹ軸プレート５がＹ軸ガイド３に移動可能に係合している。

Ｙ軸プレート５上には、Ｘ軸方向に沿って、並設された一対のＸ軸ガイド７が設けられている。そして、ステージとしてのＸ軸プレート９がＸ軸ガイド７に移動可能に係合している。

Ｙ軸プレート５には、Ｙ軸プレート５の移動方向に沿って、Ｙ軸ロッド１１が設けられている。同様に、Ｘ軸プレート９には、Ｘ軸プレート９の移動方向に沿ってＸ軸ロッド１３が設けられている。Ｙ軸ロッド１１は、一方の端部がブラケット１５を介して、他方の端部がブラケット１７を介してＹ軸プレート５に固定されている。Ｘ軸ロッド１３は、一方の端部がブラケット１９を介して、他方の端部がブラケット２１を介してＸ軸プレート９に固定されている。

ベースプレート１側には、Ｙ軸ロッド１１の中間部に係合し、Ｙ軸ロッド１１をＹ軸ロッド１１の軸方向に駆動するＹ軸駆動手段２３が設けられている。Ｙ軸プレート５側には、Ｘ軸ロッド１３の中間部に係合し、Ｘ軸ロッド１３をＸ軸ロッド１３の軸方向に駆動するＸ軸駆動手段２５が設けられている。

次に、Ｙ軸駆動手段２３と、Ｘ軸駆動手段２５と説明する。Ｙ軸駆動手段２３と、Ｘ軸駆動手段２５とは、同一構成なので、図６を用いてＹ軸駆動手段２３を説明し、Ｘ軸駆動手段２５の詳細な説明は省略する。

Ｙ軸ロッド１１は、Ｙ軸ロッド１１の周面に当接する２つの回転体によって挟持搬送される。
一方の回転体は、図示しない駆動源によって駆動される伝達ロータ２７であり、他方の回転体は、ローラ２９である。ローラ２９はスプリング３１によりＹ軸ロッド１１に押接する方向に付勢されている。

このローラ２９のＹ軸ロッド１１への押接により、Ｙ軸ロッド１１は、伝達ロータ２７に押接し、伝達ロータ２７の回転により、Ｙ軸ロッド１１、即ち、Ｙ軸プレート（ステージ）５はＹ軸ガイド３に沿ってＹ方向に移動する。

同様に、Ｘ軸駆動手段２５が駆動されると、Ｘ軸プレート（ステージ）９は、Ｙ軸プレート５上でＸ方向に移動する（例えば、非特許文献１参照）。
発明協会公開技報２００４−５００９７８

上述したレーザーイオン化ＴＯＦＭＳ用ステージのＹ軸駆動手段２３では、Ｙ軸ロッド１１の両端部は、ブラケット１５と、ブラケット１７とで、Ｙ軸プレート５に固定され、Ｙ軸ロッド１１はＹ軸プレート５と一体化されている。よって、Ｙ軸ガイド３の取り付け精度が悪いと、Ｙ軸ロッド１１と、伝達ロータ２７との間の距離が変わり、Ｙ軸ロッド１１と伝達ロータ２７、あるいは、ローラ２９とＹ軸ロッド１１とが接触しなくなったり、接触面積が変わったりして、Ｙ軸ロッド１１の送り精度、即ちステージの送り精度が悪くなる場合がある。

尚、Ｙ軸駆動手段２３と同様な構成のＸ軸駆動手段２５でも同様な問題点がある。
本発明、上記問題点に鑑みてなされたもので、その課題は、ステージの送り精度が向上するレーザーイオン化ＴＯＦＭＳ用ステージ駆動機構を提供することにある。

上記課題を解決する請求項１に係る発明は、固定側に設けられたガイドと、該ガイドに移動可能に係合したステージと、前記ステージに、前記ステージの移動方向に沿って設けられたロッドと、前記固定側に設けられ、前記ロッドの周面を挟持する複数の回転体を有し、前記複数の回転体のうちの１つの回転体が回転することにより前記ロッドを前記ロッドの軸方向に駆動する駆動手段と、を有したレーザーイオン化ＴＯＦＭＳ用ステージ駆動機構において、前記ロッドは、前記ステージに片持ち支持され、更に、該支持箇所に対して、前記ロッドは、軸方向の移動、軸を中心軸とした回転が禁止され、前記支持箇所を中心に回転可能であることを特徴とするレーザーイオン化ＴＯＦＭＳ用ステージ駆動機構である。

駆動手段の複数の回転体のうちの１つの回転体が回転することによりロッドがロッドの軸方向に駆動され、ロッドが設けられたステージがガイドに沿って移動する。
請求項２に係る発明は、前記駆動手段は、前記ロッドの周面に押接する第１回転体と、前記第１回転体によって押圧された前記ロッドが押接し、前記ロッドを軸方向に駆動する第２回転体と、前記第１回転体によって押圧された前記ロッドが押接し、前記ロッドを支持する第３回転体と、からなることを特徴とする請求項１記載のレーザーイオン化ＴＯＦＭＳ用ステージ駆動機構である。

請求項１−２に係る発明によれば、前記ロッドは、前記ステージに片持ち支持され、更に、該支持箇所に対して、前記ロッドは、軸方向の移動、軸を中心軸とした回転が禁止され、前記支持箇所を中心に回転可能であることにより、ガイドの取り付け精度が悪くとも、駆動手段の複数の回転体とロッドとが接触しなくなったり、接触面積が大きく変わったりすることがなくなる。よって、ステージの送り精度が向上する。

請求項２に係る発明によれば、前記駆動手段は、前記ロッドの周面に押接する第１回転体と、前記第１回転体によって押圧された前記ロッドが押接し、前記ロッドを軸方向に駆動する第２回転体と、前記第１回転体によって押圧された前記ロッドが押接し、前記ロッドを支持する第３回転体とからなることにより、即ち、ロッドは３点支持されるので、ロッドは安定して支持され、駆動手段の複数の回転体とロッドとが接触しなくなったり、接触面積が大きく変わったりすることがなくなる。よって、ステージの送り精度が向上する。

最初に、図１を用いて、形態例のレーザーイオン化ＴＯＦＭＳ用ステージの全体構成を説明する。
図１に示すように、ベースプレート５１上にＸ−Ｙ座標を設定すると、ベースプレート５１上には、Ｙ軸方向に沿って、並設された一対のＹ軸ガイド５３が設けられている。そして、ステージとしてのＹ軸プレート５５がＹ軸ガイド５３に移動可能に係合している。

Ｙ軸プレート５５上には、Ｘ軸方向に沿って、並設された一対のＸ軸ガイド５７が設けられている。そして、ステージとしてのＸ軸プレート５９がＸ軸ガイド５７に移動可能に係合している。

Ｙ軸プレート５５には、Ｙ軸プレート５５の移動方向に沿って、Ｙ軸ロッド６１が設けられている。同様に、Ｘ軸プレート５９には、Ｘ軸プレート５９の移動方向に沿ってＸ軸ロッド６３が設けられている。Ｙ軸ロッド６１は、ブラケット６７を用いてＹ軸プレート５に設けられている。Ｘ軸ロッド６３は、ブラケット６９を用いてＸ軸プレート５９に固定されている。

ベースプレート５１側には、Ｙ軸ロッド６１の中間部に係合し、Ｙ軸ロッド６１をＹ軸ロッド６１の軸方向に駆動するＹ軸駆動手段７３が設けられている。Ｙ軸プレート５５側には、Ｘ軸ロッド６３の中間部に係合し、Ｘ軸ロッド６３をＸ軸ロッド６３の軸方向に駆動するＸ軸駆動手段７５設けられている。

次に、Ｙ軸ロッド６１をＹ軸プレート５５に設けるブラケット５８と、Ｘ軸ロッド６３をＸ軸プレート５９に設けるブラケット６９との説明を行なう。尚、ブラケット５８とブラケット６９とは、同一構成なので、図２を用いてブラケット６９を説明し、ブラケット５８の説明は省略する。図２（ａ）は上面図、図２（ｂ）は図２（ａ）の切断線Ｂ−Ｂでの断面図である。ブラケット６９の内部には、スラスト荷重、ラジアル荷重を受けるアンギュラベアリング７１、７２によって回転可能に支持されたシャフト７４が配置されている。このシャフト７４にＸ軸ロッド６３の端部が遊嵌している。従って、Ｘ軸ロッド６３は、ブラケット６９に対して水平方向（図１の紙面方向）に−Ｄ〜＋Ｄまで回転可能で、更に、垂直方向に−Ｅ〜＋Ｅまで回転可能となっている。即ち、Ｘ軸ロッド６３は、ブラケット６９を用いてＸ軸プレート（ステージ）５９に片持ち支持され、更に、ブラケット（支持箇所）６９に対して、Ｘ軸６３ロッドは、軸方向の移動、軸を中心軸とした回転が禁止され、ブラケット（支持箇所）６９を中心に回転可能となっている。

次に、Ｙ軸駆動手段７３と、Ｘ軸駆動手段７５との説明を行う。尚、Ｙ軸駆動手段７３とＸ軸駆動手段７５とは、同一構成なので、図３を用いて、Ｙ軸駆動手段７３を用いて説明を行い、Ｘ軸駆動手段７５の説明は省略する。図３（ａ）は図１の切断線Ｃ−Ｃでの断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）の切断線Ｆ−Ｆでの断面図、図３（ｃ）は図３（ｂ）の切断線Ｇ−Ｇでの断面図である。

図３（ａ）に示すように、Ｙ軸駆動手段７３は、ベースプレート５１側に設けられ、内部にＹ軸ロッド６１が挿通するハウジング８１を有している。ハウジング８１には、図示しない駆動源によって駆動される伝達ロータ８３が設けられている。伝達ロータ８３は、その軸が、Ｙ軸ロッド６１の軸と直交する方向（本形態例では垂直方向）に配置されている。

ハウジング８１に隣接するようにローラホルダ８５が設けられている。このローラホルダ８５の内部には、ガイド穴８５ａが設けられ、ガイド穴８５ａには、スライダ８７が移動可能に係合している。スライダ８７内には、Ｙ軸ロッド６１の軸方向と交差する方向にシャフト８９が設けられている。このシャフト８９には、ローラ９１が回転可能に設けられている。そして、一端部がローラホルダ８５に当接し、他端部がスライダ８７に当接するスプリング９３により、ローラ９１はＹ軸ロッド６１に当接する方向に付勢されている。

本形態例では、ハウジング８１とローラホルダ８５との間に、楔状部材９９を設け、ローラ９１は斜め上方（水平よりＰだけ斜め上方）よりＹ軸ロッド６１を押圧するようになっている。

図３（ｂ）、図３（ｃ）に示すように、ハウジング８１には、Ｙ軸ロッド６１を挟持するように２つのローラ９５、ローラ９７が設けられている。
即ち、Ｙ軸駆動手段７３は、Ｙ軸ロッド６１の周面に押接するローラ（第１回転体）９１と、ローラ９１によって押圧されたＹ軸ロッドが６１押接し、Ｙ軸ロッド６１を軸方向に駆動する伝達ロータ（第２回転体）８３と、ローラ９１によって押圧されたＹ軸ロッド６１が押接し、Ｙ軸ロッド６１を支持するローラ（第３回転体）９７とからなることにより、Ｙ軸ロッドは６１３点支持されている。

次に、上記構成の作動を説明する。
Ｙ軸駆動手段７３の伝達ロータ８３が駆動されると、Ｙ軸ロッド６１が軸方向に移動し、Ｙ軸プレート（ステージ）５５はＹ軸ガイド５３に沿ってＹ方向に移動する。

又、Ｘ軸駆動手段７５が駆動されると、Ｘ軸プレート（ステージ）５は、Ｙ軸プレート５５上でＸ方向に移動する。
上記構成によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）Ｙ軸ロッド６１は、ブラケット５８を用いてＹ軸プレート（ステージ）５５に片持ち支持され、更に、ブラケット（支持箇所）５８に対して、Ｙ軸ロッド６１は、軸方向の移動、軸を中心軸とした回転が禁止され、ブラケット（支持箇所）５８を中心に回転可能となっている。

よって、Ｙ軸ガイド５３の取り付け精度が悪くとも、Ｙ軸駆動手段７３内の複数の回転体（Ｙ軸ロッド６１を３点支持する回転体：ローラ９１、伝達ロータ８３、ローラ９７）とＹ軸ロッド６１とが接触しなくなったり、接触面積が大きく変わったりすることがなくなり、Ｙ軸プレート（ステージ）５５の送り精度が向上する。

同様に、Ｘ軸ロッド６３は、ブラケット６９を用いてＸ軸プレート（ステージ）５９に片持ち支持され、更に、ブラケット（支持箇所）６９に対して、Ｘ軸６３ロッドは、軸方向の移動、軸を中心軸とした回転が禁止され、ブラケット（支持箇所）６９を中心に回転可能となっている。

よって、Ｘ軸ガイド５７の取り付け精度が悪くとも、Ｘ軸駆動手段７５内の複数の回転体（Ｘ軸ロッド６３を３点支持する回転体）とＸ軸ロッド６３とが接触しなくなったり、接触面積が大きく変わったりすることがなくなり、Ｘ軸プレート（ステージ）５９の送り精度が向上する。
（２）Ｙ軸駆動手段７３は、Ｙ軸ロッド６１の周面に押接するローラ（第１回転体）９１と、ローラ９１によって押圧されたＹ軸ロッドが６１押接し、Ｙ軸ロッド６１を軸方向に駆動する伝達ロータ（第２回転体）８３と、ローラ９１によって押圧されたＹ軸ロッド６１が押接し、Ｙ軸ロッド６１を支持するローラ（第３回転体）９７とからなることにより、Ｙ軸ロッド６１は３点支持される。よって、Ｙ軸ロッド６１は安定して支持され、Ｙ軸駆動手段７３の複数の回転体（ローラ９１、伝達ロータ８３、ローラ９７）とＹ軸ロッド６１とが接触しなくなったり、接触面積が大きく変わったりすることがなくなる。よって、Ｙ軸プレート（ステージ）５９の送り精度が向上する。

同様に、Ｘ軸駆動手段７５の３つの回転体により、Ｘ軸ロッド６３は、３点支持される。よって、Ｘ軸ロッド６３は安定して支持され、Ｘ軸駆動手段７５の３つの回転体とＸ軸ロッド６３とが接触しなくなったり、接触面積が大きく変わったりすることがなくなる。よって、Ｘ軸プレート（ステージ）５９の送り精度が向上する。

尚、本発明は、上記液体例に限定するものではない。例えば、図４に示すように、Ｙ軸駆動手段１００内で軸を３点支持する構成として、図４に示すような構成であってもよい。水平線より斜め上方からＹ軸ロッド６１に当接する第１ローラ（第１回転体）１０１と、水平線より斜め下方からＹ軸ロッド６１に当接する第２ローラ（第２回転体）１０３と、伝達ロータ（第３回転体）８３とで構成し、第１ローラ１０１をスプリング１１１で付勢する構成であってもよい。

形態例のレーザーイオン化ＴＯＦＭＳ用ステージの全体構成を説明する図である。図５のブラケットを説明する図で、（ａ）図は上面図、（ｂ）図は（ａ）図の切断線Ｂ−Ｂでの断面図である。図１のＹ軸駆動手段を説明する図で、（ａ）図は図１の切断線Ｃ−Ｃでの断面図、（ｂ）図は（ａ）図の切断線Ｆ−Ｆでの断面図、（ｃ）図は（ｂ）図の切断線Ｇ−Ｇでの断面図である。他の形態例を説明する図である。従来のレーザーイオン化ＴＯＦＭＳ用ステージの全体構成を説明する図である。図５の切断線Ａ−Ａでの断面図である。ＭＡＬＤイオン源と遅延引き出し法の概念図である。

符号の説明

５５Ｙ軸プレート
５８、６９ブラケット
５９Ｘ軸プレート
６１Ｙ軸ロッド
６３Ｘ軸ロッド

Claims

固定側に設けられたガイドと、
該ガイドに移動可能に係合したステージと、
前記ステージに、前記ステージの移動方向に沿って設けられたロッドと、
前記固定側に設けられ、前記ロッドの周面を挟持する複数の回転体を有し、前記複数の回転体のうちの１つの回転体が回転することにより前記ロッドを前記ロッドの軸方向に駆動する駆動手段と、
を有したレーザーイオン化ＴＯＦＭＳ用ステージ駆動機構において、
前記ロッドは、前記ステージに片持ち支持され、
更に、該支持箇所に対して、前記ロッドは、軸方向の移動、軸を中心軸とした回転が禁止され、前記支持箇所を中心に回転可能であることを特徴とするレーザーイオン化ＴＯＦＭＳ用ステージ駆動機構。
前記駆動手段は、
前記ロッドの周面に押接する第１回転体と、
前記第１回転体によって押圧された前記ロッドが押接し、前記ロッドを軸方向に駆動する第２回転体と、
前記第１回転体によって押圧された前記ロッドが押接し、前記ロッドを支持する第３回転体と、
からなることを特徴とする請求項１記載のレーザーイオン化ＴＯＦＭＳ用ステージ駆動機構。