JP2012083141A - マウント装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 熱膨張または熱収縮による被搭載物の位置ずれを抑え得るマウント装置を提供する。
【解決手段】 マウント装置は、被搭載物を搭載するための搭載板、搭載板を載置する基台、搭載板と基台との間に配設されて搭載板を支持する第１支持部材、第２支持部材および第３支持部材であって、搭載板の被搭載物を搭載する面に平行で互いに垂直な２方向をＸ方向およびＹ方向と定義するとき、基台に対する搭載板のＸ方向の動きを規制し、Ｙ方向の動きを許容する第１支持部材、基台に対する搭載板のＸ方向の動きとＹ方向の動きとを許容する第２支持部材、および基台に対する搭載板のＸ方向の動きとＹ方向の動きとを許容する第３支持部材、ならびに、搭載板と基台との間に配設されて、基台に対する搭載板のＸ方向の動きとＹ方向の動きとを規制する規制部材を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明はマウント装置に関し、特に、加熱または冷却して膨張または収縮が生じるときでも、被搭載物の位置ずれを抑え得るマウント装置に関する。

物理学、天文学などに関連する技術分野においては、検出器を冷却することによって、検出器のノイズを低減し感度を高めることが必要になることが多々ある。また、測定試料の物性の温度による変化を調べるために、試料を加熱したり冷却したりしながら測定を行うことがある。このような場合、検出器あるいは試料を搭載するマウント装置も、検出器または試料と共に加熱または冷却されることになり、マウント装置に熱膨張または熱収縮が生じて、検出器または試料の搭載位置がずれてしまい、検出精度が低下する。

たとえば、軟Ｘ線分光装置では、位置分解能が１０μｍ×１０μｍ程度のＣＣＤイメージセンサを検出器として使用し、これを−９０℃程度にまで冷却する。冷却時の温度調節は厳密に行われるが、多少の温度変化は避けられない。ＣＣＤイメージセンサの分解能を活かすためには、温度変化に起因する熱膨張または熱収縮による搭載位置のずれを、１０μｍ以下に抑える必要があり、さらに望ましくは１μｍ程度とするのがよい。

熱膨張率が極めて小さい材料でマウント装置を作製すれば、温度変化による搭載位置のずれを防止することができると期待される。しかし、現在開発されている熱膨張率の小さい材料（たとえば、鉄−ニッケルの合金であるインバー、鉄−ニッケル−コバルトの合金であるスーパーインバーなど）は、熱膨張率の小さい温度範囲が常温付近（３０〜４０℃）に限られており、上記のような氷点下への冷却または百度を超える高温への加熱を伴う用途には適していない。また、材料自体が高価であるため、大型のマウント装置に用いるにはコストの点で問題がある。

一方、キネマティックマウントと呼ばれ、構造的に位置ずれを抑制する機構が知られている（たとえば特許文献１）。キネマティックマウントでは、被搭載物を搭載する搭載板を３点で支持するとともに、３つの支持点によって規定される平面内でのそれぞれの支持点の位置の並進自由度を、０，１および２とするものである。キネマティックマウントを採用したマウント装置の例を、図１２の平面図および図１３の断面図に示す。図１３において、（ａ），（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ、図１２に示す部位９５ａ，９５ｂ，９５ｃの断面を表す。

図１２，図１３に示したマウント装置９は、被搭載物を搭載する搭載板９１と、搭載板９１を載置する基台９２と、搭載板９１と基台９２との間に配設されて搭載板９１を支持する３つの支持部材９３ａ，９３ｂ，９３ｃを有する。なお、図１２，図１３に示すように、被搭載物を搭載する搭載板９１の上面に平行で互いに垂直な２方向をＸ方向およびＹ方向と定義し、Ｘ方向およびＹ方向に垂直な方向をＺ方向と定義する。

搭載板９１および基台９２は鋼製である。支持部材９３ａ，９３ｂ，９３ｃは、ルビー製または鋼製の球体である。図１３に示すように、搭載板９１には、円錐状の３つの凹部９１ａ，９１ｂ，９１ｃが形成されており、凹部９１ａは支持部材９３ａを、凹部９１ｂは支持部材９３ｂを、凹部９１ｃは支持部材９３ｃを受ける。

基台９２には、搭載板９１の凹部９１ａに対応する部位に、円錐状の凹部９２ａが形成されており、また、搭載板９１の凹部９１ｂに対応する部位に、断面Ｖ字状のＹ方向に延びる溝９２ｂが形成されている。凹部９２ａは支持部材９３ａを受け、溝９２ｂは支持部材９３ｂを受ける。基台９２のうち、搭載板９１の凹部９１ｃに対応する部位９２ｃは、搭載板９１の上面に平行な平面とされており、支持部材９３ｃはこの平面の部位９２ｃに当接する。

搭載板９１の３つの凹部９１ａ，９１ｂ，９１ｃ、ならびに基台９２の凹部９２ａ、溝９２ｂおよび平面の部位９２ｃによって、マウント装置９における３つの支持部位９５ａ，９５ｂ，９５ｃが規定される。支持部材９３ａ，９３ｂ，９３ｃは球体であるが、支持部材９３ａは凹部９１ａおよび凹部９２ａによってＸ方向とＹ方向の動きが規制されるので、支持部位９５ａはＸ−Ｙ平面内での並進自由度をもたない。

凹部９１ｂおよび溝９２ｂによって規定される支持部位９５ｂは、支持部材９３ｂが溝９２ｂ内をＹ方向に転がり得るので、Ｙ方向に並進自由度を有する。また、凹部９１ｃおよび平面の部位９２ｃによって規定される支持部位９５ｃは、支持部材９３ｃが部位９２ｃ上をＸ方向にもＹ方向にも転がり得るので、Ｘ方向およびＹ方向に並進自由度を有する。

この構成によれば、搭載板９１に熱膨張または熱収縮が生じた場合でも、支持部位９５ａの移動を防止することができる。したがって、被搭載物を支持部位９５ａの上に搭載することによって、Ｘ−Ｙ平面内での被搭載物の位置のずれは防止される。なお、図１２において、符号９６は、支持部位９５ａを含む、被搭載物の搭載領域を表す。

特開２００６−０７８１８７号公報

図１２，図１３に示したマウント装置９では、並進自由度をもたない支持部位９５ａのＸ方向への移動とＹ方向への移動は防止されるが、支持部位９５ｂがＹ方向に移動可能であり、支持部位９５ｃがＹ方向に加えてＸ方向に移動可能であるため、熱膨張または熱収縮が生じると、搭載板９１は支持部位９５ａを中心としてＸ−Ｙ平面内で回転する。このような状態を図１４に示す。図１４においては、熱膨張が生じた状態の搭載板９１を符号９１ｅで表し、熱収縮が生じた状態の搭載板９１を符号９１ｓで表している。この場合、被搭載物を搭載する搭載領域９６も回転することになり、被搭載物である検出器または試料の向きが変化して、精密な検出または測定ができなくなる。

また、マウント装置９では、被搭載物を並進自由度のない支持部位９５ａの上に配置する必要があり、被搭載物の配設位置に制約が加わる。さらに、荷重が、他の支持部位９５ｂ，９５ｃにほとんど分散せず、支持部位９５ａに集中するため、搭載板９１または基台９２の材質によっては、凹部９１ａ，９２ａにおける支持部材９３ａとの接触面が窪んでしまい、被搭載物である検出器または試料の位置がＺ方向にずれる可能性がある。このＺ方向の位置ずれも、検出または測定の精度低下を招く。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、熱膨張または熱収縮が生じたときでも、被搭載物の位置ずれが生じ難く、回転も確実に防止することが可能なマウント装置を提供することを目的とする。

本発明は、上面に被搭載物を搭載するための搭載板、搭載板を載置する基台、搭載板と基台との間に配設されて搭載板を支持する第１支持部材、第２支持部材および第３支持部材であって、搭載板の上面に平行で互いに垂直な２方向をＸ方向およびＹ方向と定義するとき、基台に対する搭載板のＸ方向の動きを規制し、Ｙ方向の動きを許容する第１支持部材、基台に対する搭載板のＸ方向の動きとＹ方向の動きとを許容する第２支持部材、および基台に対する搭載板のＸ方向の動きとＹ方向の動きとを許容する第３支持部材、ならびに、搭載板と基台との間に配設されて、基台に対する搭載板のＸ方向の動きとＹ方向の動きとを規制する規制部材を有するマウント装置である。

本発明はまた、前記マウント装置において、第１支持部材、第２支持部材および第３支持部材は球体であり、搭載板は、円錐状の３つの凹部であって、第１支持部材、第２支持部材および第３支持部材をそれぞれ受ける３つの凹部を有し、基台は、Ｙ方向に延びるＶ字状の溝であって第１支持部材を受ける溝、第２支持部材に当接する平面、および第３支持部材に当接する平面を有することを特徴とする。

本発明はまた、前記マウント装置において、第１支持部材、第２支持部材および第３支持部材は、Ｙ方向に平行な軸を有する円柱体であり、搭載板は、Ｙ方向に延びるＶ字状の３つの溝であって、第１支持部材、第２支持部材および第３支持部材をそれぞれ受ける３つの溝を有し、基台は、Ｙ方向に延びるＶ字状の溝であって第１支持部材を受ける溝、第２支持部材に当接する平面、および第３支持部材に当接する平面を有することを特徴とする。

本発明はまた、前記マウント装置において、規制部材が、Ｘ方向およびＹ方向に垂直な軸を有する円柱体であり、搭載板および基台が、それぞれ規制部材を受ける円柱状の凹部を有することを特徴とする。

本発明はまた、前記マウント装置において、規制部材が、Ｘ方向およびＹ方向に垂直な軸を有する円柱体であり、搭載板が、規制部材を受ける円柱状の凹部を有し、基台が、規制部材を受ける柱状の凹部であって、隣り合う２平面を側面に含む凹部を有し、マウント装置はさらに、規制部材を受ける基台の凹部の側面の隣り合う２平面に対して規制部材を押圧して、規制部材を基台に固定する固定手段を備えることを特徴とする。

本発明はさらに、前記マウント装置において、Ｘ方向およびＹ方向に垂直な方向から見て、規制部材が、第１支持部材、第２支持部材および第３支持部材の配設位置を頂点とする三角形の内部に配設されていることを特徴とする。また、規制部材が、第１支持部材を通ってＹ方向に延びる直線の上に配設されていてもよい。

本発明によれば、搭載板に熱膨張または熱収縮が生じた場合でも、第１支持部材がＹ方向の並進を許容し、第２支持部材および第３支持部材がＸ方向とＹ方向の並進を許容するので、搭載板に歪は生じない。また、規制部材によってＸ方向とＹ方向の並進が規制されるので、規制部材の周辺においては、搭載板の位置にＸ−Ｙ平面内でのずれは生じない。さらに、第２支持部材および第３支持部材が共にＸ方向とＹ方向の並進を許容する一方で、第１支持部材がＸ方向の並進を規制するので、Ｘ−Ｙ平面内での搭載板の回転も生じない。よって、搭載板のうち、規制部材に近い領域に被搭載物を搭載することで、被搭載物の位置のずれと向きの変化とを防止することができる。また、規制部材の位置をある程度自由に設定することができるので、被搭載物の配設位置に対する制約も少なくなる。

第１支持部材、第２支持部材および第３支持部材が球体である構成では、搭載板および基台と各支持部材とが点接触することになり、搭載板から基台への熱伝導が抑えられて、基台の熱膨張または熱収縮に起因する位置ずれが防止される。

第１支持部材、第２支持部材および第３支持部材がＹ方向に平行な軸を有する円柱体である構成では、搭載板および基台と各支持部材とが線接触することになり、点接触する構成に比べて、各支持部材から搭載板および基台に加わる力が分散され、搭載板および基台における各支持部材との接触面が損傷し難くなる。

規制部材が、Ｘ方向およびＹ方向に垂直な軸を有する円柱体であり、搭載板が、規制部材を受ける円柱状の凹部を有し、基台が、規制部材を受ける柱状の凹部であって、隣り合う２平面を側面に含む凹部を有し、マウント装置がさらに、規制部材を受ける基台の凹部の側面の隣り合う２平面に対して規制部材を押圧して、規制部材を基台に固定する固定手段を備える構成では、基台のうち規制部材を受ける部分に多少の加工誤差があっても、基台に対する規制部材の位置を不変とすることができる。したがって、加工精度を過度に高める必要がなくなり、マウント装置の製造が容易になる。

また、Ｘ方向およびＹ方向に垂直な方向から見て、規制部材が、第１支持部材、第２支持部材および第３支持部材の配設位置を頂点とする三角形の内部に配設されている構成では、荷重を各支持部材に均等に分散させることができて、搭載板および基台が損傷し難くなる。

さらに、規制部材が、第１支持部材を通ってＹ方向に延びる直線の上に配設されている構成では、Ｘ−Ｙ平面内での搭載板の回転を確実に防止することができる。

第１の実施形態のマウント装置の平面図である。 第１の実施形態のマウント装置の断面図であり、（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）はそれぞれ、図１の部位１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの断面を表す。 第２の実施形態のマウント装置の平面図である。 第２の実施形態のマウント装置の断面図であり、（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）はそれぞれ、図３の部位２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄの断面を表す。 第３の実施形態のマウント装置の規制部材およびその近傍の基台の部位を示す、Ｘ−Ｙ平面に平行な断面図（ａ）およびＹ−Ｚ平面に平行な断面図（ｂ）である。 第１の実施形態に従う実施例１のマウント装置を示す（ａ）平面図および（ｂ）側面図である。 実施例１のマウント装置に搭載した検出器の位置の変動を測定した結果を示す図である。 実施例１，２のマウント装置に搭載した検出器の位置の変動を測定するために使用した、Ｘ線のピークを示す図である。 第２の実施形態に従う実施例２のマウント装置を示す（ａ）平面図および（ｂ）側面図である。 実施例２のマウント装置に搭載した検出器の位置の変動を測定した結果を示す図である。 実施例３のマウント装置に搭載した検出器の位置の変動を測定した結果を示す図である。 キネマティックマウントを採用する従来のマウント装置の平面図である。 従来のマウント装置の断面図であり、（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、図１２の部位９５ａ，９５ｂ，９５ｃの断面を表す。 従来のマウント装置の搭載板に熱膨張および熱収縮が生じた状態を表す平面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。第１の実施形態のマウント装置１を、図１の平面図および図２の断面図に模式的に示す。図２において、（ａ），（ｂ），（ｃ）および（ｄ）はそれぞれ、図１の部位１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの断面を表す。

マウント装置１は、搭載板１１、基台１２、３つの支持部材１３ａ，１３ｂ，１３ｃ、および規制部材１４を有する。搭載板１１はその上面に被搭載物を搭載し、基台１２は搭載板１１を載置する。支持部材１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、搭載板１１と基台１２との間に配設されて、搭載板１１を支持する。規制部材１４は、搭載板１１と基台１２との間に配設されて、基台１２に対する搭載板１１のＸ−Ｙ平面内の動きを規制する。なお、被搭載物を搭載する搭載板１１の上面に平行で互いに垂直な２方向をＸ方向およびＹ方向と定義し、Ｘ方向およびＹ方向に垂直な方向をＺ方向と定義する。

搭載板１１および基台１２はステンレス鋼製である。支持部材１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、ルビー製またはステンレス鋼製の球体である。図２に示すように、搭載板１１には、円錐状の３つの凹部１１ａ，１１ｂ，１１ｃが形成されており、凹部１１ａは支持部材１３ａを、凹部１１ｂは支持部材１３ｂを、凹部１１ｃは支持部材１３ｃを受ける。

基台１２には、搭載板１１の凹部１１ａに対応する部位に、断面Ｖ字状のＹ方向に延びる溝１２ａが形成されている。溝１２ａは支持部材１３ａを受ける。基台１２のうち、搭載板１１の凹部１１ｂおよび凹部１１ｃに対応する部位１２ｂ，１２ｃは、それぞれ搭載板１１の上面に平行な平面とされており、支持部材１３ｂ，１３ｃはそれぞれ平面の部位１２ｂ，１２ｃに当接する。

搭載板１１の３つの凹部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ、ならびに基台１２の溝１２ａおよび２つの平面の部位１２ｂ，１２ｃによって、マウント装置１における３つの支持部位１５ａ，１５ｂ，１５ｃが規定される。凹部１１ａおよび溝１２ａによって規定される支持部位１５ａは、支持部材１３ａが溝１２ａ内をＹ方向に転がり得るので、Ｙ方向に並進自由度を有する。

また、凹部１１ｂおよび平面の部位１２ｂによって規定される支持部位１５ｂは、支持部材１３ｂが部位１２ｂ上をＸ方向にもＹ方向にも転がり得るので、Ｘ方向とＹ方向に並進自由度を有する。同様に、凹部１１ｃおよび平面の部位１２ｃによって規定される支持部位１５ｃも、支持部材１３ｃが部位１２ｃ上をＸ方向にもＹ方向にも転がり得るので、Ｘ方向とＹ方向に並進自由度を有する。

規制部材１４は、ステンレス鋼製の円柱体であり、円柱軸をＺ方向に向けて配置されている。搭載板１１には、下面から上面に達する円柱状の貫通孔１１ｄが形成されており、規制部材１４の上部は、この貫通孔１１ｄに挿入されている。基台１２には、上面から下方に延びる円柱状の凹部１２ｄが形成されており、規制部材１４の下部は、この凹部１２ｄに挿入されている。貫通孔１１ｄおよび凹部１２ｄによって、規制部位１５ｄが規定される。

規制部材１４は、基台１２に対する搭載板１１のＸ−Ｙ平面内での動きを規制するためのものであり、被搭載物の位置の精度に直接関係する。したがって、規制部材１４と搭載板１１の貫通孔１１ｄとの隙間、および規制部材１４と基台１２の凹部１２ｄとの隙間は、可能な限り小さいことが好ましい。そこで、本実施形態では、貫通孔１１ｄおよび凹部１２ｄの内径と規制部材１４の外径との差を、数μｍ程度としている。

規制部材１４の下端面は凹部１２ｄの底面に当接するが、規制部材１４の上端面は搭載板１１には当接しないので、規制部材１４は搭載板１１を支持する機能を有していない。なお、規制部材１４の上端面が搭載板１１に当接しない限り、貫通孔１１ｄを円柱状の凹部としてもよい。

搭載板１１の動きは、規制部材１４によってＸ方向にもＹ方向にも規制される。しかし、支持部位１５ａがＹ方向の動きを許容されており、支持部位１５ｂおよび支持部位１５ｃが、Ｘ方向とＹ方向の動きを許容されているので、搭載板１１に熱膨張または熱収縮が生じたときでも、搭載板１１に歪は生じない。さらに、支持部位１５ａがＸ方向の動きを規制されているので、搭載板１１が、Ｘ−Ｙ平面内で、規制部材１４を中心に回転することもない。よって、搭載板１１の上面のうち規制部材１４の上方に位置する領域に被搭載物を搭載することで、被搭載物の位置のずれおよび向きの変動を防止することが可能である。図１において、符号１６は、規制部位１５ｄを含む、被搭載物の搭載領域を表す。

マウント装置１においては、規制部材１４と１つの支持部材１３ａとによって、被搭載物のＸ−Ｙ平面における位置および方向を規定しており、他の支持部材１３ｂおよび支持部材１３ｃは、被搭載物のＸ−Ｙ平面における位置および方向の規定には関与しない。支持部材１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、被搭載物の支持、つまりＺ方向の位置の規定に関与する。

規制部材１４は、Ｚ方向から見て、３つの支持部材１３ａ，１３ｂ，１３ｃの配設位置、つまり搭載板１１の３つの凹部１１ａ，１１ｂ，１１ｃを頂点とする三角形の内部に配置する。したがって、被搭載物の搭載領域１６もこの三角形の内部に位置することになり、これによって、荷重を３つの支持部位１５ａ，１５ｂ，１５ｃに分散させることができる。

また、規制部材１４は、支持部材１３ａを通ってＹ方向に延びる直線の上に配置するのが好ましい。規制部材１４が、支持部材１３ａを通ってＹ方向に延びる直線の上に存在しない場合は、支持部位１５ａのＹ方向への動きは、搭載板１１に規制部材１４を中心とする回転力をもたらす。支持部材１３ａを通ってＹ方向に延びる直線の上に規制部材１４を配置することで、熱膨張または熱収縮により支持部位１５ａがＹ方向に移動したときでも、そのような回転力が発生することがなくなって、規制部材１４を中心とする回転が確実に防止される。

第２の実施形態のマウント装置２を、図３の平面図および図４の断面図に模式的に示す。図４において、（ａ），（ｂ），（ｃ）および（ｄ）はそれぞれ、図３の部位２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄの断面を表す。本実施形態においても、マウント装置２は、上面に被搭載物を搭載するための搭載板２１を有しており、搭載板２１の上面に平行で互いに垂直な２方向をＸ方向およびＹ方向と定義し、Ｘ方向およびＹ方向に垂直な方向をＺ方向と定義する。

マウント装置２は、第１の実施形態のマウント装置１に類似しており、搭載板２１のほかに、搭載板２１を載置する基台２２、搭載板２１と基台２２との間に配設されて、搭載板２１を支持する３つの支持部材２３ａ，２３ｂ，２３ｃ、および、搭載板２１と基台２２との間に配設されて、基台２２に対する搭載板２１のＸ−Ｙ平面内の動きを規制する規制部材２４を有する。

本実施形態においては、３つの支持部材２３ａ，２３ｂ，２３ｃの形状が第１の実施形態の支持部材１３ａ，１３ｂ，１３ｃの形状と異なっており、これに関連して、支持部材２３ａ，２３ｂ，２３ｃに接触する搭載板２１および基台２２の部位の形状も異なっている。その他の点においては、第１の実施形態と同様なので、重複する説明は省略する。

支持部材２３ａ，２３ｂ，２３ｃは、ステンレス鋼製の円柱体であり、円柱軸をＹ方向に向けて配置されている。図４に示すように、搭載板２１には、断面Ｖ字状のＹ方向に延びる３つの溝２１ａ，２１ｂ，２１ｃが形成されており、溝２１ａは支持部材２３ａを、溝２１ｂは支持部材２３ｂを、溝２１ｃは支持部材２３ｃを受ける。

基台２２には、搭載板２１の溝２１ａに対応する部位に、断面Ｖ字状のＹ方向に延びる溝２２ａが形成されている。溝２２ａは支持部材２３ａを受ける。溝２２ａの長さ（Ｙ方向の寸法）は、支持部材２３ａの長さよりも長く設定されている。基台２２のうち、搭載板２１の溝２１ｂおよび溝２１ｃに対応する部位２２ｂ，２２ｃは、それぞれ、搭載板２１の上面に平行な平面とされており、支持部材２３ｂ，２３ｃはそれぞれ平面の部位２２ｂ，２２ｃに当接する。

搭載板２１の３つの溝２１ａ，２１ｂ，２１ｃ、ならびに基台２２の溝２２ａおよび２つの平面の部位２２ｂ，２２ｃによって、マウント装置２における３つの支持部位２５ａ，２５ｂ，２５ｃが規定される。溝２１ａおよび溝２２ａによって規定される支持部位２５ａは、支持部材２３ａが溝２２ａ内をＹ方向に滑り得るので、Ｙ方向に並進自由度を有する。

また、溝２１ｂおよび平面の部位２２ｂによって規定される支持部位２５ｂは、支持部材２３ｂが部位２２ｂ上をＸ方向に転がりＹ方向に滑り得るので、Ｘ方向とＹ方向に並進自由度を有する。同様に、溝２１ｃおよび平面の部位２２ｃによって規定される支持部位２５ｃも、支持部材２３ｃが部位２２ｃ上をＸ方向に転がりＹ方向に滑り得るので、Ｘ方向とＹ方向に並進自由度を有する。

規制部材２４、ならびに、規制部材２４が挿入される搭載板２１の貫通孔２１ｄおよび基台２２の凹部２２ｄは、マウント装置１の規制部材１４、貫通孔１１ｄおよび凹部１２ｄと同様に構成されている。貫通孔２１ｄおよび凹部２２ｄによって、規制部位２５ｄが規定される。

搭載板２１の動きは、規制部材２４によってＸ方向にもＹ方向にも規制される。しかし、支持部位２５ａがＹ方向の動きを許容されており、支持部位２５ｂおよび支持部位２５ｃが、Ｘ方向とＹ方向の動きを許容されているので、搭載板２１に熱膨張または熱収縮が生じたときでも、搭載板２１に歪は生じない。さらに、支持部位２５ａがＸ方向の動きを規制されているので、搭載板２１が、Ｘ−Ｙ平面内で、規制部材２４を中心に回転することもない。よって、搭載板２１の上面のうち規制部材２４の上方に位置する領域に被搭載物を搭載することで、被搭載物の位置のずれおよび向きの変動を防止することが可能である。図３において、符号２６は、規制部位２５ｄを含む、被搭載物の搭載領域を表す。

第３の実施形態のマウント装置３の規制部材およびその近傍の基台の部位を、図５に模式的に示す。図５において、（ａ）はＸ−Ｙ平面に平行な断面図であり、（ｂ）はＹ−Ｚ平面に平行な断面図である。マウント装置３は、第２の実施形態のマウント装置２を修飾して、基台における規制部材２４を受ける構成を変更したものである。マウント装置３の基台３２は、規制部材２４を受ける柱状の凹部３２ｄを有する。この凹部３２ｄは、概ね五角柱状であり、規制部材２４が自由に動き得る大きさを有する。凹部３２ｄの側面のうち隣接する２つの面３２ｄ１、３２ｄ２は、Ｙ方向に対して約４５°傾斜しており、互いに約９０°の角度を成す。

基台３２には、Ｙ方向の一端から凹部３２ｄに達する孔３２ｅが形成されており、孔３２ｅ内に、円柱状の押圧部材３４と円柱状のねじ部材３５が配置されている。押圧部材３４はたとえば樹脂で作製され、ねじ部材３５は基台３２と同じ金属（ステンレス鋼）で作製される。押圧部材３４の外径は孔３２ｅの内径よりも少し小さく、押圧部材３４は孔３２ｅ内を自由に動き得る。ねじ部材３５の外周および孔３２ｅの内周には、互いに螺合するねじ溝が形成されている。

ねじ部材３５をその軸の周りに回転させることによって、ねじ部材３５は押圧部材３４と共に凹部３２ｄに向って移動する。これにより、押圧部材３４は規制部材２４を凹部３２ｄの２つの側面３２ｄ１，３２ｄ２に押圧する状態となる。この状態でねじ部材３５を停止することによって、規制部材２４は側面３２ｄ１，３２ｄ２に押圧にされた状態で固定される。

押圧部材３４およびねじ部材３５は、固定手段を成す。なお、本実施形態では、押圧部材３４とねじ部材３５とで固定手段を構成しているが、固定手段として単一の部材を用いることも可能である。マウント装置３の他の構成は、第２の実施形態のマウント装置２の構成と同様であり、重複する説明は省略する。

第１および第２の実施形態におけるように、規制部材１４，２４を受けるための基台１２，２２の凹部１２ｄ，２２ｄの内径を、規制部材１４，２４の外形よりも僅かに大きくすることで、規制部材１４，２４の位置の変動をある程度防止することは可能である。ただし、その構成での位置の変動を抑える効果は、加工精度に依存する。

一般的な機械工作によると、直径の目標値を基準として、凹部１２ｄ，２２ｄの内径の公差は０〜＋１０μｍであり、規制部材１４，２４の外径の公差は−２μｍ〜−８μｍである。これらの値から推測すると、凹部１２ｄ，２２ｄの内径と規制部材１４，２４の外径との差は、最も良好な場合（誤差最小）で２μｍ、最も悪い場合で１８μｍとなり、平均的には１０μｍ程度である。したがって、熱により膨張または収縮が生じた場合、基台に対する規制部材の位置に数μｍ程度の変動が生じる。

これに対し、本実施形態のように規制部材２４を凹部３２ｄの側面に押圧する構成では、熱により膨張または収縮が生じた場合でも、規制部材２４は凹部３２ｄの側面に当接したままであるので、基台に対する規制部材の位置に変動は生じない。なお、第１の実施形態の基台１２の規制部材１４を受ける構成を修飾して、本実施形態の基台３２と同様にしてもよい。

［実施例１］
軟Ｘ線分光装置の検出器（ＣＣＤイメージセンサ）を搭載するために、第１の実施形態に従って作製したマウント装置１の実施例の構成を、図６に示す。マウント装置１はＸ方向において線対称である。搭載板１１は、Ｚ方向から見て略矩形であり、Ｘ方向から見て、Ｙ方向両端部が、搭載領域１６を含むＹ方向中央部よりも高くなっている。

基台１２は、Ｚ方向から見て略矩形であり、Ｙ方向両端部に、搭載板１１を載置するための載置部１７，１８が備えられている。載置部１７，１８は、ねじ１９によって基台１２に取り付けられており、Ｚ方向の位置の調節が可能である。

支持部材１３ａは、搭載板１１のＹ方向の一方の端部であって、基台１２の載置部１７に対応する部位に配置されている。支持部材１３ｂおよび支持部材１３ｃは、搭載板１１のＹ方向の他方の端部であって、基台１２の載置部１８に対応する部位に配置されている。搭載板１１には、３つの支持部材１３ａ，１３ｂ，１３ｃを受ける前述の円錐状の３つの凹部１１ａ，１１ｂ，１１ｃが形成されており、基台１２の載置部１７には、支持部材１３ａを受ける前述のＶ字状の溝１２ａが形成されている。なお、載置部１８の上端面は、支持部材１３ｂおよび支持部材１３ｃに当接する部位１２ｂ，１２ｃとなるように、平面とされている。

規制部材１４は、搭載板１１の搭載領域１６のうち、Ｙ方向の一方の端部寄りに配置されている。搭載板１１および基台１２には、規制部材１４が挿入される前述の貫通孔１１ｄおよび凹部１２ｄが形成されている。

支持部材１３ａから支持部材１３ｂまでの距離と、支持部材１３ａから支持部材１３ｃまでの距離は等しく、支持部位１５ａ，１５ｂ，１５ｃ（不図示）は二等辺三角形の頂点に位置する。また、規制部材１４は、支持部材１３ａを通るＹ方向の直線の上に位置する。換言すれば、規制部材１４は、上記二等辺三角形の底辺の垂直二等分線上に位置している。したがって、支持部位１５ｂに加わる荷重と支持部位１５ｃに加わる荷重とを等しくすることが可能であり、被搭載物のＹ方向の位置を調整することによって、支持部位１５ａに加わる荷重も等しくすることが可能である。

搭載板１１のＸ方向の寸法は約５５ｍｍであり、Ｙ方向の寸法は約８８ｍｍであり、Ｚ方向の寸法は約１０ｍｍである（Ｙ方向の各位置の厚さは約３ｍｍ）。基台１２のＸ方向の寸法は、搭載板１１と同じく、約５５ｍｍであり、Ｙ方向の寸法は、搭載板１１よりも小さく、約６８ｍｍであり、Ｚ方向の寸法は約１２ｍｍである（載置部１７，１８を除いた部位の厚さは約３ｍｍ）。

球体である支持部材１３ａ，１３ｂ，１３ｃの直径は、すべて等しく、約３．７ｍｍである。基台１２の載置部１７の支持部位１５ａには溝１２ａが形成されているのに対し、載置部１８の支持部位１５ｂおよび支持部位１５ｃには溝は形成されていないが、載置部１７のＺ方向の寸法を載置部１８よりも大きくすることによって、搭載板１１と基台１２との間隔をＹ方向全体にわたって一定としている。

円柱状の規制部材１４の直径は約３．０ｍｍであり、長さは約７ｍｍである。規制部材１４が挿入される搭載板１１の貫通孔１１ｄおよび基台１２の凹部１２ｄの直径も約３．０ｍｍである。ただし、貫通孔１１ｄおよび凹部１２ｄの内径は、前述のように、規制部材１４の外径よりもごく僅か大きい。

搭載板１１には、検出器を冷却するための、銅板４が取り付けられる。銅板４は、霧状にした液体窒素を通すことで冷却される冷却器に接続されており、搭載板１１および検出器は、約−９０℃に冷却される。ただし、冷却時に±１℃程度の温度の変動があることが判明している。

本実施例のマウント装置１に搭載した検出器の、冷却時の位置変化を示した結果を図７に示す。前述のように、検出器であるＣＣＤは、約１０μｍの位置分解能を有するが、図７のスペクトルでは２次元画像を超解像解析することによって位置分解能の数分の１の精度で位置を決定している。測定は、図８に示す軟Ｘ線の弾性散乱ピークＰの位置変化を、検出器により１０〜３０分間隔で検出することにより行った。弾性散乱ピークの位置は理論上温度変化の影響を受けないから、検出器上でのピーク位置の変動は、検出器の位置の変動を表すことになる。なお、図８の６０００μｍ付近に現れているピークは、水の酸素原子の１ｓ軌道のＸ線発光である。

検出器上での弾性散乱ピークＰの精密な位置は、ピーク形状をガウス関数で表してフィッティングする解析を、検出データに適用することによって求めた。約１０時間の測定の間のピーク位置の変動の最大値は、約８μｍであり、ＣＣＤイメージセンサの位置分解能と同等以下である。したがって、マウント装置１は、軟Ｘ線分光装置の検出器を搭載するマウントとして、適しているといえる。

［実施例２］
軟Ｘ線分光装置の検出器を搭載するために、第２の実施形態に従って作製したマウント装置２の実施例の構成を、図９に示す。本実施例２は、実施例１の球体である支持部材１３ａ，１３ｂ，１３ｃに代えて、円柱体である支持部材２３ａ，２３ｂ，２３ｃを使用し、これに関連して、搭載板１１の凹部１１ａ，１１ｂ，１１ｃに代えて、搭載板２１にＶ字状の溝２１ａ，２１ｂ，２１ｃを設けている。

円柱体である支持部材２３ａ，２３ｂ，２３ｃの直径は約３．７ｍｍであり、長さは約５ｍｍである。基台２２の載置部２７に設けた溝２２ａの長さは約６ｍｍであり、支持部材２３ａは溝２２ａ内をＹ方向に動き得る。規制部材２４、載置部２８などの他の設定は実施例１と同様であるので、重複する説明は省略する。

本実施例のマウント装置２に搭載した検出器の、冷却時の位置変化を測定した結果を図１０に示す。測定は実施例１のマウント装置１についての測定と同様にして行った。ただし、測定時間は約５時間である。マウント装置２に搭載された検出器の位置の変動は約１．２μｍであり、マウント装置２は、実施例１のマウント装置１に比べて、精度が大幅に向上している。

実施例１のマウント装置１の精度が、実施例２のマウント装置２の精度よりも劣っているのは、支持部材１３ａ，１３ｂ，１３ｃを受ける基台１２のＶ字状の溝１２ａおよび平面の部位１２ｂ，１２ｃが、損傷することに起因する。支持部材１３ａ，１３ｂ，１３ｃは球体であり、溝１２ａおよび部位１２ｂ，１２ｃと点接触する。このため、溝１２ａおよび部位１２ｂ，１２ｃのうち支持部材１３ａ，１３ｂ，１３ｃとの接触部位に大きな力が加わって、接触部位の表面が窪む。冷却によって搭載板１１が収縮すると、球体である支持部材１３ａ，１３ｂ，１３ｃがＸ方向またはＹ方向に動いて窪みの傾斜部に移動するため、Ｚ方向の位置にずれが生じる。このＺ方向の位置ずれが、精度低下の主たる原因であると推察される。

一方、マウント装置２では、支持部材２３ａ，２３ｂ，２３ｃは円柱体であり、基台２２のＶ字状の溝２２ａおよび平面の部位２２ｂ，２２ｃと線接触する。このため、溝２２ａおよび部位２２ｂ，２２ｃのうち支持部材２３ａ，２３ｂ，２３ｃとの接触部位に大きな力は加わらず、接触部位の表面は損傷しない。実際に、マウント装置１の溝１２ａおよび部位１２ｂ，１２ｃの表面と、マウント装置２の溝２２ａおよび部位２２ｂ，２２ｃの表面を観察したところ、マウント装置１の溝１２ａおよび部位１２ｂ，１２ｃの表面のみに窪みが生じていた。

なお、この現象は、マウント装置１の有用性を必ずしも減ずるものではない。基台１２に用いる材料によっては、点接触による損傷を防止することが可能である。また、点接触では、搭載板から基台への熱の伝導がごく僅かになるから、基台が熱膨張または熱収縮することがなく、基台の位置の変動による被搭載物の位置ずれが防止される。

［実施例３］
実施例２の基台２２に代えて図５の基台３２を採用する第３の実施形態のマウント装置３を作製した。前述のように、規制部材１４の直径は約３．０ｍｍである。本実施例では、押圧部材３４をポリテトラフルオロチレン（ＰＴＦＥ）樹脂で作製した。

本実施例のマウント装置３に搭載した検出器の、冷却時の位置変化を測定した結果を図１１に示す。測定は実施例２のマウント装置２についての測定と同様にして行った。測定時間は約１２時間である。マウント装置３に搭載された検出器の位置の変動は最大で約３．０μｍである。

この値は、実施例２での値１．２μｍよりも劣っているが、この原因については、以下のように推測される。本実施例では、押圧部材３４として樹脂（ＰＴＦＥ）で作製したものを使用したため、これが冷却によって収縮し、押圧部材３４による規制部材２４の凹部３４ｄの側面３４ｄ１，３４ｄ２への押圧力が弱まったとためであろう。熱収縮がより小さい他の材料で押圧部材３４を作製することにより、検出器の位置の変動をより良好に抑えることが可能になると期待される。

以上、被搭載物を冷却する場合の例を掲げて、本発明について説明したが、本発明は、被搭載物を加熱する場合にも適用可能である。当然、常温での使用にも適している。また、本発明のマウント装置に搭載するのが好ましい被搭載物には、例示した検出器のほか、測定試料、光学装置の光源など、位置ずれが生じては都合の悪いあらゆるものが含まれる。

１，２，３ マウント装置
３ 分光装置本体
４ 銅板
１１，２１ 搭載板
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ 円錐状凹部
２１ａ，２１ｂ、２１ｃ Ｖ字状溝
１１ｄ，２１ｄ 貫通孔
１２，２２，３２ 基台
１２ａ，２２ａ Ｖ字状溝
１２ｂ，１２ｃ，２２ｂ、２２ｃ 平面部位
１２ｄ，２２ｄ，３２ｄ 凹部
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，２３ａ，２３ｂ，２３ｃ 支持部材
１４，２４ 規制部材
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，２５ａ，２５ｂ，２５ｃ 支持部位
１５ｄ，２５ｄ 規制部位
１６、２６ 搭載領域
１７，１８，２７，２８ 載置部
１９，２９ ねじ
３２ｄ１，３２ｄ２ 凹部側面
３２ｅ 孔
３４ 押圧部材
３５ ねじ部材

Claims (7)

1. 上面に被搭載物を搭載するための搭載板、
   搭載板を載置する基台、
   搭載板と基台との間に配設されて搭載板を支持する第１支持部材、第２支持部材および第３支持部材であって、搭載板の上面に平行で互いに垂直な２方向をＸ方向およびＹ方向と定義するとき、基台に対する搭載板のＸ方向の動きを規制し、Ｙ方向の動きを許容する第１支持部材、基台に対する搭載板のＸ方向の動きとＹ方向の動きとを許容する第２支持部材、および基台に対する搭載板のＸ方向の動きとＹ方向の動きとを許容する第３支持部材、ならびに
   搭載板と基台との間に配設されて、基台に対する搭載板のＸ方向の動きとＹ方向の動きとを規制する規制部材
   を有することを特徴とするマウント装置。
2. 第１支持部材、第２支持部材および第３支持部材は球体であり、
   搭載板は、円錐状の３つの凹部であって、第１支持部材、第２支持部材および第３支持部材をそれぞれ受ける３つの凹部を有し、
   基台は、Ｙ方向に延びるＶ字状の溝であって第１支持部材を受ける溝、第２支持部材に当接する平面、および第３支持部材に当接する平面を有することを特徴とする請求項１に記載のマウント装置。
3. 第１支持部材、第２支持部材および第３支持部材は、Ｙ方向に平行な軸を有する円柱体であり、
   搭載板は、Ｙ方向に延びるＶ字状の３つの溝であって、第１支持部材、第２支持部材および第３支持部材をそれぞれ受ける３つの溝を有し、
   基台は、Ｙ方向に延びるＶ字状の溝であって第１支持部材を受ける溝、第２支持部材に当接する平面、および第３支持部材に当接する平面を有することを特徴とする請求項１に記載のマウント装置。
4. 規制部材は、Ｘ方向およびＹ方向に垂直な軸を有する円柱体であり、
   搭載板および基台は、それぞれ規制部材を受ける円柱状の凹部を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のマウント装置。
5. 規制部材は、Ｘ方向およびＹ方向に垂直な軸を有する円柱体であり、
   搭載板は、規制部材を受ける円柱状の凹部を有し、
   基台は、規制部材を受ける柱状の凹部であって、隣り合う２平面を側面に含む凹部を有し、
   マウント装置はさらに、規制部材を受ける基台の凹部の側面の隣り合う２平面に対して規制部材を押圧して、規制部材を基台に固定する固定手段を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のマウント装置。
6. 規制部材は、Ｘ方向およびＹ方向に垂直な方向から見て、第１支持部材、第２支持部材および第３支持部材の配設位置を頂点とする三角形の内部に配設されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のマウント装置。
7. 規制部材は、第１支持部材を通ってＹ方向に延びる直線の上に配設されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のマウント装置。

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