JP3381603B2 - 分光器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば電子、陽
子あるいはイオンなどの原子構成粒子が電気的に加速さ
れて放射される放射光ビームをブラッグ反射により特定
の波長領域の単色光ビームに分光する分光器に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】例えばシンクロトロンのように、加速さ
れた電子ビームが磁場や電場で曲げられるときに、走行
する軌道の接線方向に紫外線からＸ線領域の波長に亘る
強い電磁放射光（以下、放射光ビームという）を放出す
る。

【０００３】従来、この種の粒子加速器においては、図
３に示すように、例えば電子銃などの電子発生装置１に
て発生させた電子ビームｅを、内部が超高真空状態に保
持された直管状の加速ダクト２内に射出し、この加速ダ
クト２内の電子ビームｅに高周波ＲＦを高周波加速装置
３にて付与することにより加速するとともに、この加速
された電子ビームｅを加速ダクト２に接続された屈曲管
状の偏向チェンバ４内に導入し、この偏向チェンバ４の
屈曲部に設けた偏向電磁石５による磁場にてその走行方
向を曲げながら、内部が超高真空状態に保持された無端
状チェンバ７内に入射させている。

【０００４】このように、無端状チェンバ７内に入射し
た電子ビームｅは、円軌道上の適所に設けた偏向電磁石
８による磁場により軌道修正され、高周波加速装置９に
て付与される高周波ＲＦにより加速されながら円軌道上
を周回させて、光速に近い速度に加速するとともに、無
端状チェンバ７の途上に接続された直管状のビームチャ
ンネル１０から放射光ビームＳを放射させて実験装置１
１内に投入し、所望の実験が行なわれるようになってい
るもので、このとき、実験装置１１内に投入される放射
光ビームＳは、通常、実験内容に応じて分光器２０にて
特定の波長領域の光波、例えばエネルギが２ｋＶ、２０
００ｅＶ以上、波長が０．１Å以下の硬Ｘ線などの単色
光ビームＳ１に選択的に分光させて投入するようになっ
ている。

【０００５】従来の分光器２０は、図４に示すように、
架台２１と、この架台２１上にハンドル２２の回転操作
にて駆動する昇降機構２３を介して昇降調整可能に載置
した支持テーブル２４と、この支持テーブル２４上のフ
ロント側端部２４ａにボルトまたは溶接等にて完全固定
状態で搭載されたチェンバ３０と、このチェンバ３０に
隣接配置される駆動装置５０とを備えている。

【０００６】そして、前記チェンバ３０は、円筒体３１
と、この円筒体３１の両開口端をフランジ結合によりそ
れぞれ密閉状態で開閉可能に閉塞してなるフロント側カ
バー体３２及びリヤ側カバー体３３とからなり、これら
円筒体３１、フロント側カバー体３２及びリヤ側カバー
体３３にて形成されるビーム室３４を減圧することによ
り超高真空状態に維持されるようになっているととも
に、上述した粒子加速器の無端状チェンバ７にて加速さ
れてビームチャンネル１０から放射された放射光ビーム
Ｓを入射口から入射させて、例えばＳｉ単結晶を分光素
子とする第１及び第２の結晶体からなる後述する二結晶
型の分光機構４０によるブラッグの条件でブラッグ反射
させることにより単色光ビームＳ１に分光し、この単色
光ビームＳ１を出射口から出射させるようになってい
る。

【０００７】

【数１】ｎλ＝２ｄｓｉｎθ θ：ブラッグ角 ｄ：結晶の格子間隔 λ：光波の波長 ｎ：波長の整数倍

【０００８】この分光機構４０は、第１のホルダー４１
Ａにて保持された第１の結晶体４２と、第２のホルダー
４１Ｂにて保持された第２の結晶体４３とからなり、図
５に示すように、第１の結晶体４２の反射面（結晶面）
４２ａと第２の結晶体４３の反射面（結晶面）４３ａと
が互いに対峙するように配置し、かつ、第１の結晶体４
２は、垂直軸Ｙ１を中心に正逆回動α１及び水平軸Ｘ１
を中心に正逆傾動β１し得るようにしてなる一方、第２
の結晶体４３は、垂直軸Ｙ２を中心に正逆回動α２及び
水平軸Ｘ２を中心に正逆傾動β２し得るようにして、こ
れら第１及び第２の結晶体４２，４３が保持された第１
及び第２のホルダー４１Ａ，４１Ｂを偏心回転体４４上
にそれぞれ垂直軸Ｙ１，Ｙ２に沿う方向ｙ１，ｙ２に変
位可能に支持させてなるとともに、第１の結晶体４２が
保持された第１のホルダー４１Ａを更に水平軸Ｘ１に沿
う方向ｘ１に変位可能に支持してなる構成を有する。

【０００９】この偏心回転体４４は、チェンバ３０内に
垂直方向Ｚに偏心回転するように配置されていて、その
回転軸４５は、チェンバ３０のリヤ側カバー体３３に対
接させて磁性流体シール（図示せず）を介して互いに分
離可能に締結固定された駆動装置５０のハウジング５１
内に内蔵した駆動機構（図示せず）に接続され、これに
よって、偏心回転体４４が時計廻りまたは反時計廻り方
向に正逆偏心回転制御されるようになっている。

【００１０】また、駆動装置５０のハウジング５１は、
可動テーブル５２上に搭載されていて、この可動テーブ
ル５２は、架台２１上に載置した昇降調整可能な支持テ
ーブル２４上に敷設されたガイドレール２５を介して水
平方向Ｗに沿って案内移動可能にし、かつ、クランプ５
３にて仮固定状態で位置決めされるようになっているも
ので、例えばチェンバ３０内に組み込まれた分光機構４
０のメンテナンス時、特に、駆動装置５０のハウジング
５１が締結固定されるチェンバ３０のリヤ側カバー体３
３を円筒体３１から分離して取り外す際、駆動装置５０
をクランプ５３の解除にてチェンバ３０に対して支持テ
ーブル２４のリヤ側端部２４ｂ側に向け離間する水平方
向Ｗに後退移動させることにより、チェンバ３０と駆動
装置５０との間に作業空間が形成されるようにし、これ
によって、保守・点検や修理等の作業の容易化を図って
いる。

【００１１】さらに、分光機構４０は、駆動装置５０に
よる偏心回転体４４の垂直方向Ｚに沿う時計廻りまたは
反時計廻り方向の正逆偏心回転制御によって、第１の結
晶体４２を第２の結晶体４３に対して相対的に近接また
は離反させてブラッグ角θの粗動調整が行なえるように
してなる一方、第１及び第２の結晶体４２，４３の垂直
軸Ｙ１，Ｙ２を中心とする正逆回動α１，α２及び垂直
軸Ｙ１，Ｙ２に沿う方向ｙ１，ｙ２の変位と、水平軸Ｘ
１，Ｘ２を中心とする正逆傾動β１，β２と、第１の結
晶体４２の水平軸Ｘ１に沿う方向ｘ１の変位とにより、
ブラッグ角θの細動調整が行なえるようにし、これによ
って、入射口から入射する放射光ビームＳの入射光軸Ｏ
に対して、出射口から出射する単色光ビームＳ１の出射
光軸Ｐが互いに平行となるように調整可能にしている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来構造の分光器２０にあっては、チェンバ３０が架
台２１上に昇降調整可能に載置した支持テーブル２４上
にボルトまたは溶接等にて完全固定状態で搭載されてい
ることから、チェンバ３０内のビーム室３４を減圧して
超真空状態にした際、チェンバ３０が減圧に抗し切れず
に変形し易く、特に、リヤ側カバー体３３に変形が生じ
ると、このリヤ側カバー体３３に対接させて締結固定さ
れた駆動装置５０のハウジング５１内における駆動機構
に変形による負荷が伝達し、機械原点である回転軸系が
ずれ易い。

【００１３】これによって、偏心回転体４４の回転軸４
５の中心軸Ｑが位置ずれ、第１の結晶体４２の反射面４
２ａと第２の結晶体４３の反射面４３ａとの間に軸ずれ
が発生して、放射光ビームＳの入射光軸Ｏと単色光ビー
ムＳ１の出射光軸Ｐとの平行状態が妨げられ、単色光ビ
ームＳ１を安定して出射させることができないという不
具合を生じる。

【００１４】しかも、チェンバ３０が支持テーブル２４
上のフロント側端部２４ａに完全固定状態で搭載され、
このチェンバ３０に対接させて駆動装置５０が締結固定
されて搭載されているために、分光器２０全体の重心が
支持テーブル２４の中心Ｈからチェンバ３０側に片寄っ
てアンバランスになり、これによって、輸送時の搬送作
業を困難にしている。

【００１５】この発明の目的は、放射光ビームから分光
されて出射される単色光ビームの安定性を高めるととも
に、輸送時における搬送作業の容易化を図ることができ
るようにした分光器を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の請求項１に記載した分光器では、放射光ビ
ームをブラッグ反射する第１の結晶体と、この第１の結
晶体でのブラッグ反射により分光される単色光ビームを
放射光ビームに対して平行に出射する第２の結晶体と
を、内部が真空に減圧されるチェンバ内に配置した回転
体に装着し、該回転体に固着されかつ放射光ビームに対
して略直交する方向にチェンバを貫通する回転軸に、チ
ェンバの外部に配置した駆動装置を連結した分光器にお
いて、支持テーブルにチェンバ及び駆動装置のそれぞれ
を、回転軸の軸線方向へ移動可能に装着し、駆動装置を
支持テーブルに完全固定状態に拘束維持し得る位置決め
ストッパを設けている。

【００１７】また、本発明の請求項２に記載した分光器
では、第１の結晶体及び第２の結晶体を取り囲みかつ回
転軸の軸線方向両側が開口した中空体と、該中空体の反
駆動装置側の開口部を気密に閉止し得るフロント側カバ
ー体と、回転軸が貫通しかつ中空体の駆動装置側を気密
に閉塞し得るリア側カバー体とによって、チェンバを構
成している。

【００１８】本発明の請求項１あるいは請求項２に記載
した分光器のいずれにおいても、支持テーブルに駆動装
置を位置決めストッパで完全固定状態に拘束維持し、チ
ェンバの内部を真空状態に減圧した際のチェンバの変形
に起因する駆動装置の回転軸系のずれの防止を図る。

【００１９】本発明の請求項２に記載の分光器において
は、フロント側カバー体とリア側カバー体とを中空体か
ら取り外し、支持テーブルに装着したチェンバ及び駆動
装置を互いに離反させて、保守点検作業を行う。

【００２０】また、支持テーブルに対するチェンバ及び
駆動装置の位置を適宜設定して、分光器全体の重心位置
を調整し、輸送が容易に行えるようにする。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
１及び図２に示す図面に基づいて詳細に説明すると、こ
の発明に係る分光器は、図３から図５に示す従来構造の
ものと基本的に一致するために、その構成が重複する部
分は同一符号を用いて説明する。

【００２２】この発明に係る分光器２０は、図１及び図
２に示すように、架台２１上にハンドル２２の回転操作
にて駆動する昇降機構２３を介して昇降調整可能に載置
した支持テーブル２４上に敷設したガイドレール２５を
フロント側端部２４ａに延出し、このガイドレール２５
上に駆動装置５０と共にチェンバ３０を可動支脚３５を
介して水平方向Ｗに案内移動可能に搭載してなる構成を
有する。

【００２３】そして、前記チェンバ３０は、前記ガイド
レール２５上にクランプ３６にて仮固定状態で位置決め
されるようになっている一方、前記駆動装置５０は、ハ
ウジング５１及び支持テーブル２４の双方にボルト締結
される位置決めストッパ２６にて前記支持テーブル２４
上に完全固定状態で拘束維持させて位置決めされるよう
になっているものである。

【００２４】ところで、前記チェンバ３０は、図４に示
す従来装置と同様に、円筒体３１、フロント側カバー体
３２及びリヤ側カバー体３３にて形成されるビーム室３
４を減圧することにより超高真空状態に維持されるよう
になっているとともに、粒子加速器の無端状チェンバ７
にて加速されてビームチャンネル１０から放射された放
射光ビームＳを入射口３０Ａから入射させて、二結晶型
の分光機構４０によるブラッグの条件の下でブラッグ反
射させることにより単色光ビームＳ１に分光し、この単
色光ビームＳ１を出射口３０Ｂから出射させるようにな
っている。

【００２５】また、前記分光機構４０は、図５に示す従
来装置と同様に、第１のホルダー４１Ａにて保持された
第１の結晶体４２の反射面（結晶面）４２ａと、第２の
ホルダー４１Ｂにて保持された第２の結晶体４３の反射
面（結晶面）４３ａとが互いに対峙するように配置され
た偏心回転体４４の前記駆動装置５０による垂直方向Ｚ
に沿う時計廻りまたは反時計廻り方向の正逆偏心回転制
御により、前記第１の結晶体４２を前記第２の結晶体４
３に対して相対的に近接または離反させてブラッグ角θ
の粗動調整が行なえるようになっているものである。

【００２６】一方、前記第１及び第２の結晶体４２，４
３は、垂直軸Ｙ１，Ｙ２を中心とする正逆回動α１，α
２及び垂直軸Ｙ１，Ｙ２に沿う方向ｙ１，ｙ２の変位
と、水平軸Ｘ１，Ｘ２を中心とする正逆傾動β１，β２
と、第１の結晶体４２の水平軸Ｘ１に沿う方向ｘ１の変
位とにより、ブラッグ角θの細動調整が行なえるように
なっているもので、これによって、前記チェンバ３０の
入射口３０Ａから入射する放射光ビームＳの入射光軸Ｏ
に対して、出射口３０Ｂから出射する単色光ビームＳ１
の出射光軸Ｐが互いに平行となるように調整可能にして
いる。

【００２７】すなわち、この発明は、上記した構成を採
用することにより、チェンバ３０が可動支脚３５を介し
て支持テーブル２４上のガイドレール２５上に水平方向
Ｗに案内移動可能に搭載されてクランプ３６にて仮固定
状態で位置決めされるようになっている一方、支持テー
ブル２４上のガイドレール２５上を案内移動可能な駆動
装置５０が位置決めストッパ２６にて支持テーブル２４
上に完全固定状態で拘束維持させて位置決めされるよう
になっているために、チェンバ３０内のビーム室３４を
減圧して超真空状態にした際、特に、リヤ側カバー体３
３に変形が生じても、このリヤ側カバー体３３の変形動
作にチェンバ３０自体が追従移動する。

【００２８】これによって、従前のような駆動装置５０
のハウジング５１への負荷が吸収され、駆動機構の機械
原点である回転軸系がずれることがないために、偏心回
転体４４の回転軸４５の中心軸Ｑが位置ずれしたり、あ
るいは、第１の結晶体４２の反射面４２ａと第２の結晶
体４３の反射面４３ａとの間に軸ずれが発生することが
なく、放射光ビームＳの入射光軸Ｏと単色光ビームＳ１
の出射光軸Ｐとの平行状態が維持され、単色光ビームＳ
１を安定して出射させることが可能になる。

【００２９】また、例えばチェンバ３０内に組み込まれ
た分光機構４０のメンテナンス時、特に、駆動装置５０
のハウジング５１が締結固定されるチェンバ３０のリヤ
側カバー体３３を円筒体３１から分離して取り外す際、
駆動装置５０を位置決めストッパ２６及びクランプ５３
の解除にてチェンバ３０に対して支持テーブル２４のリ
ヤ側端部２４ｂ側に向け離間する水平方向Ｗに後退移動
させることにより、チェンバ３０と駆動装置５０との間
に作業空間が形成されるために、保守・点検や修理等の
作業性の容易化が図れる。

【００３０】さらに、チェンバ３０及び駆動装置５０が
支持テーブル２４上のフロント側端部２４ａ及びリヤ側
端部２４ｂの水平方向Ｗに案内移動可能に搭載されてい
るために、チェンバ３０及び駆動装置５０の移動位置調
整により、分光器全体の重心位置を支持テーブル２４の
中心Ｈに合わせることが可能になり、このような重心位
置のセンター合わせによる輸送時のバランス調整によ
り、搬送作業の容易化が図れる。

【００３１】なお、この発明は、上記の実施の形態に限
定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範
囲で種々変更実施可能なことは云うまでもない。

【００３２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明は、チェンバを支持テーブル上に駆動装置と共に案内
移動可能に搭載してなることから、チェンバ内を減圧し
て超真空状態にした際の変形動作に、チェンバ自体を追
従移動させることができるために、駆動装置への負荷の
伝達を吸収することができ、これによって、従前のよう
な駆動機構の機械原点である回転軸系のずれを防止する
ことができ、単色光ビームを安定して出射させることが
できる。

【００３３】また、チェンバ内に組み込まれた分光機構
のメンテナンス時、駆動装置をチェンバから離間する方
向に後退移動させることができるために、チェンバと駆
動装置との間に作業空間を形成することができ、保守・
点検や修理等の作業性の容易化を図ることができる。

【００３４】また、支持テーブル上に搭載されたチェン
バ及び駆動装置の移動位置の調整が可能になるために、
輸送時に分光器全体の重心位置をバランス調整すること
により、搬送作業を容易に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る粒子加速器における分光器の全
体構成を示す要部切欠断面図である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線矢視方向から見た断面図で
ある。

【図３】粒子加速器の全体構成を概略的に示す説明図で
ある。

【図４】従来の分光器の要部切欠断面図である。

【図５】従来の分光器の第１及び第２の結晶体による分
光機構を示す概略的説明図である。

【符号の説明】

２４ 支持テーブル ２６ 位置決めストッパ ３０ チェンバ ３１ 円筒体（中空体） ３２ フロント側カバー体 ３３ リヤ側カバー体 ３４ ビーム室 ４２ 第１の結晶体 ４３ 第２の結晶体 ４４ 偏心回転体 ４５ 回転軸 ５０ 駆動装置 Ｓ 放射光ビーム Ｓ１ 単色光ビーム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−334600（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−245123（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−54497（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−202096（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G21K 1/06

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放射光ビームをブラッグ反射する第１の
   結晶体と、この第１の結晶体でのブラッグ反射により分
   光される単色光ビームを放射光ビームに対して平行に出
   射する第２の結晶体とを、内部が真空に減圧されるチェ
   ンバ内に配置した回転体に装着し、該回転体に固着され
   かつ放射光ビームに対して略直交する方向にチェンバを
   貫通する回転軸に、チェンバの外部に配置した駆動装置
   を連結した分光器において、支持テーブルにチェンバ及
   び駆動装置のそれぞれを、回転軸の軸線方向へ移動可能
   に装着し、駆動装置を支持テーブルに完全固定状態に拘
   束維持し得る位置決めストッパを設けたことを特徴とす
   る分光器。
2. 【請求項２】 第１の結晶体及び第２の結晶体を取り囲
   みかつ回転軸の軸線方向両側が開口した中空体と、該中
   空体の反駆動装置側の開口部を気密に閉止し得るフロン
   ト側カバー体と、回転軸が貫通しかつ中空体の駆動装置
   側を気密に閉塞し得るリア側カバー体とによって、チェ
   ンバを構成した請求項１に記載の分光器。