JP3426544B2 - 中性子レンズ部材の加工装置及び方法 - Google Patents
中性子レンズ部材の加工装置及び方法Info
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- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
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- B24B13/04—Machines or devices designed for grinding or polishing optical surfaces on lenses or surfaces of similar shape on other work; Accessories therefor grinding of lenses involving grinding wheels controlled by gearing
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- G21K1/06—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diffraction, refraction or reflection, e.g. monochromators
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- B23H5/08—Electrolytic grinding
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- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
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- B24B53/06—Devices or means for dressing or conditioning abrasive surfaces of profiled abrasive wheels
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、中性子ビームを収
束又は発散させる中性子レンズを構成する中性子レンズ
部材の加工装置及び方法に関する。
束又は発散させる中性子レンズを構成する中性子レンズ
部材の加工装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】中性子ビームは、Ｘ線や光子と相違し、
（１）原子核と強く相互作用する、（２）そのエネルギ
ーと波長が原子レベルの運動や構造の大きさと同程度で
ある、（３）磁気モーメントを持っている、（４）透過
力が強い、等の特徴を有している。そのため、中性子ビ
ームは、原子核の位置自体を研究対象とするような場
合、例えばＸ線散乱では測定が極めて難しい有機物中の
水素原子の位置の情報を得るような場合などは中性子ビ
ームを用いた散乱実験が不可欠となる。また、中性子の
スピンが１／２で磁気双極子モーメントを持っているこ
とから、物質の磁気構造を調べるにも好都合である。さ
らに、放射線で工業製品等の大型の対象物の内部を研究
するような場合には、中性子ビームであれば透過力が強
いために透視が可能となる。
（１）原子核と強く相互作用する、（２）そのエネルギ
ーと波長が原子レベルの運動や構造の大きさと同程度で
ある、（３）磁気モーメントを持っている、（４）透過
力が強い、等の特徴を有している。そのため、中性子ビ
ームは、原子核の位置自体を研究対象とするような場
合、例えばＸ線散乱では測定が極めて難しい有機物中の
水素原子の位置の情報を得るような場合などは中性子ビ
ームを用いた散乱実験が不可欠となる。また、中性子の
スピンが１／２で磁気双極子モーメントを持っているこ
とから、物質の磁気構造を調べるにも好都合である。さ
らに、放射線で工業製品等の大型の対象物の内部を研究
するような場合には、中性子ビームであれば透過力が強
いために透視が可能となる。
【０００３】しかし、中性子ビームは発生が容易でない
ため、供給できる場所は原子炉及び加速器施設などに限
られる。そのため、中性子ビームを中性子源から利用装
置まで効率良く導き、微小な試料に対して高密度の中性
子ビームを照射するには、中性子ビームの平行度を高
め、さらにこれを収束させるビーム制御技術が不可欠と
なる。
ため、供給できる場所は原子炉及び加速器施設などに限
られる。そのため、中性子ビームを中性子源から利用装
置まで効率良く導き、微小な試料に対して高密度の中性
子ビームを照射するには、中性子ビームの平行度を高
め、さらにこれを収束させるビーム制御技術が不可欠と
なる。
【０００４】近年、中性子ビームを利用した上述した解
析等が注目されるようになってきており、その収束又は
発散させるための素子が本発明と同一の出願人から提案
されている（特願平１１-６０６３０号、未公開）。以
下、かかる素子を「中性子レンズ」と呼ぶ。
析等が注目されるようになってきており、その収束又は
発散させるための素子が本発明と同一の出願人から提案
されている（特願平１１-６０６３０号、未公開）。以
下、かかる素子を「中性子レンズ」と呼ぶ。
【０００５】図７は物質による中性子ビームの屈折の原
理図である。中性子と物質との相互作用は、物質中に含
まれる原子核との相互作用がほとんどであり、この相互
作用により入射中性子は物質中に入る際に運動エネルギ
ーの一部を失い、物質境界面び垂直方向に減速を受け
る。従って、図７に示すように、物質との境界面に斜め
に入射した中性子ビームは、屈折率が１よりも小さい値
を持つように屈折する。このように、中性子ビームに対
して屈折率が１よりも小さい値を持つ物質は、自然同位
体存在比の元素ではＯ，Ｃ，Ｂｅ，Ｆであり、濃縮同位
体では重水素Ｄである。
理図である。中性子と物質との相互作用は、物質中に含
まれる原子核との相互作用がほとんどであり、この相互
作用により入射中性子は物質中に入る際に運動エネルギ
ーの一部を失い、物質境界面び垂直方向に減速を受け
る。従って、図７に示すように、物質との境界面に斜め
に入射した中性子ビームは、屈折率が１よりも小さい値
を持つように屈折する。このように、中性子ビームに対
して屈折率が１よりも小さい値を持つ物質は、自然同位
体存在比の元素ではＯ，Ｃ，Ｂｅ，Ｆであり、濃縮同位
体では重水素Ｄである。
【０００６】図８は、中性子レンズの原理図である。こ
の図は、１枚の板状部材１１に中性子ビーム１６が入射
したときの様子を示している。板状部材１１の表面に
は、ほぼ垂直な面１４と傾斜した面１５からなる直線状
突起１２が設けられており、この直線状突起１２の傾斜
面１５に入射した中性子ビーム１６は、図７で示したよ
うに１よりも小さい屈折率で屈折する。ただし、この一
度の屈折で屈折される角度δは微小であり、例えば板状
部材が中性子透過率の高いポリテトラフルオロエチレン
（ＰＴＦＥ）からなり、直線状突起１２の傾斜面１５が
板状部材１１の面に対してなす角度αが４５°であると
き、板状部材１１に垂直に入射した波長１４Åの中性子
ビームの屈折角δは０．１４ｍｒａｄにすぎない。
の図は、１枚の板状部材１１に中性子ビーム１６が入射
したときの様子を示している。板状部材１１の表面に
は、ほぼ垂直な面１４と傾斜した面１５からなる直線状
突起１２が設けられており、この直線状突起１２の傾斜
面１５に入射した中性子ビーム１６は、図７で示したよ
うに１よりも小さい屈折率で屈折する。ただし、この一
度の屈折で屈折される角度δは微小であり、例えば板状
部材が中性子透過率の高いポリテトラフルオロエチレン
（ＰＴＦＥ）からなり、直線状突起１２の傾斜面１５が
板状部材１１の面に対してなす角度αが４５°であると
き、板状部材１１に垂直に入射した波長１４Åの中性子
ビームの屈折角δは０．１４ｍｒａｄにすぎない。
【０００７】図９は、中性子ビームを収束する機能を有
する中性子レンズの斜視図、図１０はそのＡ-Ａ断面図
である。この中性子レンズは、本体部分２０と、本体部
分を固定する上下の環状外枠２１、２２とからなる。こ
の中性子レンズは、上下の環状外枠２１、２２の間に本
体部分２０を挟み、２つの環状外枠２１、２２の間に配
置されたピン２３に外枠側からネジ２４をネジ止めして
組み立てられる。
する中性子レンズの斜視図、図１０はそのＡ-Ａ断面図
である。この中性子レンズは、本体部分２０と、本体部
分を固定する上下の環状外枠２１、２２とからなる。こ
の中性子レンズは、上下の環状外枠２１、２２の間に本
体部分２０を挟み、２つの環状外枠２１、２２の間に配
置されたピン２３に外枠側からネジ２４をネジ止めして
組み立てられる。
【０００８】図１１は、本体部分２０を構成する板状部
材の構造図である。本体部分２０は、中央部分に穴３２
を設けた多数の板状部材２５を積層して構成されてい
る。上方に位置する板状部材ほど中央部分に設けられた
穴の大きさが大きく、また一番下の板状部材は中央部分
に穴が無い。従って、本体部分は、全体的に中央が円錐
状に窪んだすり鉢状の形状をしている。なお図１０の例
では板状部材２５を３３枚積層している。また、３３ａ
〜３３ｄはピン２３用の穴である。
材の構造図である。本体部分２０は、中央部分に穴３２
を設けた多数の板状部材２５を積層して構成されてい
る。上方に位置する板状部材ほど中央部分に設けられた
穴の大きさが大きく、また一番下の板状部材は中央部分
に穴が無い。従って、本体部分は、全体的に中央が円錐
状に窪んだすり鉢状の形状をしている。なお図１０の例
では板状部材２５を３３枚積層している。また、３３ａ
〜３３ｄはピン２３用の穴である。
【０００９】図１１において、板状部材２５は、例えば
薄板に断面形状が三角形の環状突起３１を同心円状に、
かつ半径方向に連続して設けたものである。入射中性子
ビームのビーム軸に対して傾斜した入射面を与える断面
三角形状の環状突起３１の傾斜面３１ａは、同心円の内
側、すなわち中性子レンズの中心軸方向を向いている。
薄板に断面形状が三角形の環状突起３１を同心円状に、
かつ半径方向に連続して設けたものである。入射中性子
ビームのビーム軸に対して傾斜した入射面を与える断面
三角形状の環状突起３１の傾斜面３１ａは、同心円の内
側、すなわち中性子レンズの中心軸方向を向いている。
【００１０】図１０及び図１１に示した中性子レンズの
軸に平行に入射した中性子ビームは、それぞれ板状部材
に設けられた環状突起３１の傾斜面に斜めに入射するた
め、中性子レンズの中心軸方向に偏向される。中心軸附
近に入射する中性子ビームは相対的に少ない環状突起を
通過するため偏向角が小さいが、周辺附近に入射する中
性子ビームは相対的に多くの環状突起を通過するため偏
向角が大きくなる。従って、この中性子レンズは、光学
系における凸レンズと同様の機能を果たし、中性子ビー
ムを微小領域に収束することができる。
軸に平行に入射した中性子ビームは、それぞれ板状部材
に設けられた環状突起３１の傾斜面に斜めに入射するた
め、中性子レンズの中心軸方向に偏向される。中心軸附
近に入射する中性子ビームは相対的に少ない環状突起を
通過するため偏向角が小さいが、周辺附近に入射する中
性子ビームは相対的に多くの環状突起を通過するため偏
向角が大きくなる。従って、この中性子レンズは、光学
系における凸レンズと同様の機能を果たし、中性子ビー
ムを微小領域に収束することができる。
【００１１】また、図１１とは逆に、環状突起３１の傾
斜面３１ａを、同心円の外側に向けることにより、図１
０と同一の構成で、光学系における凹レンズと同様の機
能を果たし、中性子ビームを発散させることができる。
斜面３１ａを、同心円の外側に向けることにより、図１
０と同一の構成で、光学系における凹レンズと同様の機
能を果たし、中性子ビームを発散させることができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】板状部材２５は、上述
したように中性子ビームに対して屈折率が１よりも小さ
い値を持つ物質を成形する必要がある。かかる物質は、
自然同位体存在比の元素ではＯ，Ｃ，Ｂｅ，Ｆであり、
濃縮同位体では重水素Ｄである。具体的には、前述した
ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の他、グラッ
シーカーボン、水素を重水素で置換した重水素化ポリエ
チレン等が該当する。
したように中性子ビームに対して屈折率が１よりも小さ
い値を持つ物質を成形する必要がある。かかる物質は、
自然同位体存在比の元素ではＯ，Ｃ，Ｂｅ，Ｆであり、
濃縮同位体では重水素Ｄである。具体的には、前述した
ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の他、グラッ
シーカーボン、水素を重水素で置換した重水素化ポリエ
チレン等が該当する。
【００１３】これらの物質のうち比較的安価かつ容易に
入手できるのは、グラッシーカーボン（以下単にカーボ
ンという）であり、カーボン板から上述した板状部材を
成形することが望まれている。
入手できるのは、グラッシーカーボン（以下単にカーボ
ンという）であり、カーボン板から上述した板状部材を
成形することが望まれている。
【００１４】しかし、カーボンは硬くかつ脆いため、通
常の加工手段、例えば切削加工では、環状突起３１のエ
ッジ部が欠けてしまい、所望の形状に加工できない問題
点があった。すなわち、多数の板状部材２５を積層して
中性子レンズを構成する必要があるため、中性子レンズ
を小型化するために１枚の板状部材２５は薄いほど良
く、例えば厚さ１ｍｍ前後にすることが望ましい。しか
し、カーボン板を薄くするとわずかな加工抵抗で破損す
る問題がある。また、中性子ビームを正確に偏向させる
ためには、環状突起３１の傾斜面３１ａの精度を高める
必要がある。さらに、表面での乱反射を抑え中性子ビー
ムの透過率を高めるためには、傾斜面３１ａを鏡面に近
い優れた加工面粗さに仕上げる必要がある。
常の加工手段、例えば切削加工では、環状突起３１のエ
ッジ部が欠けてしまい、所望の形状に加工できない問題
点があった。すなわち、多数の板状部材２５を積層して
中性子レンズを構成する必要があるため、中性子レンズ
を小型化するために１枚の板状部材２５は薄いほど良
く、例えば厚さ１ｍｍ前後にすることが望ましい。しか
し、カーボン板を薄くするとわずかな加工抵抗で破損す
る問題がある。また、中性子ビームを正確に偏向させる
ためには、環状突起３１の傾斜面３１ａの精度を高める
必要がある。さらに、表面での乱反射を抑え中性子ビー
ムの透過率を高めるためには、傾斜面３１ａを鏡面に近
い優れた加工面粗さに仕上げる必要がある。
【００１５】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、グ
ラッシーカーボン等の中性子レンズ部材の表面に、低い
加工抵抗で微細な環状突起を精度良くかつ優れた面粗さ
で成形することができる中性子レンズ部材の加工装置及
び方法を提供することにある。
創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、グ
ラッシーカーボン等の中性子レンズ部材の表面に、低い
加工抵抗で微細な環状突起を精度良くかつ優れた面粗さ
で成形することができる中性子レンズ部材の加工装置及
び方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、中性子
ビームに対する屈折率が１よりも小さい物質からなる平
板状の中性子レンズ部材（１）を保持し該部材の表面に
直交する回転軸Ｚを中心に回転するロータリーテーブル
（２）と、外周部に１又は複数のテーパ面（３ａ）を有
する円板状のメタルボンド砥石（３）と、該砥石をその
軸心を中心に回転駆動しかつ砥石をロータリーテーブル
に対して相対的に移動させる砥石駆動装置（４）と、砥
石の前記１又は複数のテーパ面に近接した面を有する電
極（５）と、砥石と電極間に電解用電圧を印加する電圧
印加装置（６）と、砥石と電極間に導電性研削液を供給
する研削液供給装置（８）とを備え、前記砥石の１又は
複数のテーパ面（３ａ）のなす角度が、中性子レンズ部
材（１）の表面に形成するＶ字状の溝の角度よりも鋭角
に形成され、前記砥石駆動装置（４）は砥石の軸線を中
性子レンズ部材の回転軸に対して傾斜して位置決めし、
かつその位置でその傾斜角度をわずかに揺動できるよう
になっている、ことを特徴とする中性子レンズ部材の加
工装置が提供される。
ビームに対する屈折率が１よりも小さい物質からなる平
板状の中性子レンズ部材（１）を保持し該部材の表面に
直交する回転軸Ｚを中心に回転するロータリーテーブル
（２）と、外周部に１又は複数のテーパ面（３ａ）を有
する円板状のメタルボンド砥石（３）と、該砥石をその
軸心を中心に回転駆動しかつ砥石をロータリーテーブル
に対して相対的に移動させる砥石駆動装置（４）と、砥
石の前記１又は複数のテーパ面に近接した面を有する電
極（５）と、砥石と電極間に電解用電圧を印加する電圧
印加装置（６）と、砥石と電極間に導電性研削液を供給
する研削液供給装置（８）とを備え、前記砥石の１又は
複数のテーパ面（３ａ）のなす角度が、中性子レンズ部
材（１）の表面に形成するＶ字状の溝の角度よりも鋭角
に形成され、前記砥石駆動装置（４）は砥石の軸線を中
性子レンズ部材の回転軸に対して傾斜して位置決めし、
かつその位置でその傾斜角度をわずかに揺動できるよう
になっている、ことを特徴とする中性子レンズ部材の加
工装置が提供される。
【００１７】本発明の好ましい実施形態によれば、前記
メタルボンド砥石（３）は、平均粒径が１０μｍ以下の
超微粒の砥粒を含むコバルト系ボンド砥石である。
メタルボンド砥石（３）は、平均粒径が１０μｍ以下の
超微粒の砥粒を含むコバルト系ボンド砥石である。
【００１８】また本発明によれば、（Ａ）中性子ビーム
に対する屈折率が１よりも小さい物質からなる平板状の
中性子レンズ部材（１）をロータリーテーブル（２）の
表面に吸着して保持し該部材の表面に直交する回転軸Ｚ
を中心に回転させ、（Ｂ）中性子レンズ部材の表面に形
成するＶ字状の溝の角度よりも鋭角に形成された１又は
複数のテーパ面（３ａ）を外周部に有する円板状のメタ
ルボンド砥石（３）をその軸心を中心に回転駆動しかつ
該砥石をロータリーテーブルに対して相対的に移動さ
せ、（Ｃ）砥石の前記１又は複数のテーパ面に近接した
面を有する電極（５）と砥石との間に導電性研削液を供
給しながら電解用電圧を印加してテーパ面を電解ドレッ
シングし、（Ｄ）同時に、砥石の軸線を中性子レンズ部
材の回転軸に対して傾斜して位置決めし、かつその位置
でその傾斜角度をわずかに揺動させてテーパ面の両面で
中性子レンズ部材の表面の所定のＶ字状溝を研削加工す
る、ことを特徴とする中性子レンズ部材の加工方法が提
供される。
に対する屈折率が１よりも小さい物質からなる平板状の
中性子レンズ部材（１）をロータリーテーブル（２）の
表面に吸着して保持し該部材の表面に直交する回転軸Ｚ
を中心に回転させ、（Ｂ）中性子レンズ部材の表面に形
成するＶ字状の溝の角度よりも鋭角に形成された１又は
複数のテーパ面（３ａ）を外周部に有する円板状のメタ
ルボンド砥石（３）をその軸心を中心に回転駆動しかつ
該砥石をロータリーテーブルに対して相対的に移動さ
せ、（Ｃ）砥石の前記１又は複数のテーパ面に近接した
面を有する電極（５）と砥石との間に導電性研削液を供
給しながら電解用電圧を印加してテーパ面を電解ドレッ
シングし、（Ｄ）同時に、砥石の軸線を中性子レンズ部
材の回転軸に対して傾斜して位置決めし、かつその位置
でその傾斜角度をわずかに揺動させてテーパ面の両面で
中性子レンズ部材の表面の所定のＶ字状溝を研削加工す
る、ことを特徴とする中性子レンズ部材の加工方法が提
供される。
【００１９】上記本発明の装置及び方法によれば、砥石
の１又は複数のテーパ面（３ａ）のなす角度が、中性子
レンズ部材（１）の表面に形成するＶ字状の溝の角度よ
りも鋭角に形成されているので、砥石の軸線の傾斜角度
をわずかに揺動させて中性子レンズ部材の表面に切込む
ことにより、テーパ面の両面で中性子レンズ部材の表面
にテーパ面（３ａ）のなす角度より大きい任意の角度の
Ｖ字状溝を加工することができる。また、砥石の軸線を
中性子レンズ部材の回転軸に対して傾斜して位置決めす
るので、中性子レンズ部材の表面に形成されるＶ字状溝
の両面を任意の角度（例えば一方は面に直角、他方は約
４５°）に加工できる。
の１又は複数のテーパ面（３ａ）のなす角度が、中性子
レンズ部材（１）の表面に形成するＶ字状の溝の角度よ
りも鋭角に形成されているので、砥石の軸線の傾斜角度
をわずかに揺動させて中性子レンズ部材の表面に切込む
ことにより、テーパ面の両面で中性子レンズ部材の表面
にテーパ面（３ａ）のなす角度より大きい任意の角度の
Ｖ字状溝を加工することができる。また、砥石の軸線を
中性子レンズ部材の回転軸に対して傾斜して位置決めす
るので、中性子レンズ部材の表面に形成されるＶ字状溝
の両面を任意の角度（例えば一方は面に直角、他方は約
４５°）に加工できる。
【００２０】更に、砥石のテーパ面に近接した面を有す
る電極（５）を備え、電極と砥石との間に導電性研削液
を供給しながら電解用電圧を印加してテーパ面を電解ド
レッシングするので、平均粒径が１０μｍ以下の超微粒
の砥粒含むメタルボンド砥石を用いても、常に砥粒を最
適状態に目立てして使用でき、低い加工抵抗で微細な環
状突起（Ｖ字状溝）を精度良くかつ優れた面粗さで成形
することができる。
る電極（５）を備え、電極と砥石との間に導電性研削液
を供給しながら電解用電圧を印加してテーパ面を電解ド
レッシングするので、平均粒径が１０μｍ以下の超微粒
の砥粒含むメタルボンド砥石を用いても、常に砥粒を最
適状態に目立てして使用でき、低い加工抵抗で微細な環
状突起（Ｖ字状溝）を精度良くかつ優れた面粗さで成形
することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。なお、各図において、共通する部分
には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。図１
は、本発明による中性子レンズ部材加工装置の第１実施
形態の全体構成図であり、図２は図１の主要部拡大図で
ある。図１及び図２に示すように、本発明による中性子
レンズ部材加工装置は、ロータリーテーブル２、円板状
のメタルボンド砥石３、砥石駆動装置４、電極５、電圧
印加装置６及び研削液供給装置８を備える。
参照して説明する。なお、各図において、共通する部分
には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。図１
は、本発明による中性子レンズ部材加工装置の第１実施
形態の全体構成図であり、図２は図１の主要部拡大図で
ある。図１及び図２に示すように、本発明による中性子
レンズ部材加工装置は、ロータリーテーブル２、円板状
のメタルボンド砥石３、砥石駆動装置４、電極５、電圧
印加装置６及び研削液供給装置８を備える。
【００２２】本発明の加工装置で加工するワークは、平
板状の中性子レンズ部材１であり、この部材は、中性子
ビームに対する屈折率が１よりも小さい物質からなる。
かかる物質は、自然同位体存在比の元素ではＯ，Ｃ，Ｂ
ｅ，Ｆであり、濃縮同位体では重水素Ｄである。具体的
には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、グラ
ッシーカーボン、水素を重水素で置換した重水素化ポリ
エチレン等が該当する。
板状の中性子レンズ部材１であり、この部材は、中性子
ビームに対する屈折率が１よりも小さい物質からなる。
かかる物質は、自然同位体存在比の元素ではＯ，Ｃ，Ｂ
ｅ，Ｆであり、濃縮同位体では重水素Ｄである。具体的
には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、グラ
ッシーカーボン、水素を重水素で置換した重水素化ポリ
エチレン等が該当する。
【００２３】ロータリーテーブル２は、平板状の中性子
レンズ部材１を好ましくは表面に吸着して保持し部材の
表面に直交する回転軸Ｚを中心に回転する。
レンズ部材１を好ましくは表面に吸着して保持し部材の
表面に直交する回転軸Ｚを中心に回転する。
【００２４】円板状のメタルボンド砥石３は、その外周
部にこの例では１つのテーパ面３ａを有する。また、砥
石のテーパ面３ａのなす角度γは、中性子レンズ部材１
の表面に形成するＶ字状の溝のなす角度β（例えば４５
°）よりも鋭角に形成されている。なおメタルボンド砥
石３は、好ましくは、平均粒径が１０μｍ以下の超微粒
の砥粒を含むコバルト系ボンド砥石であるのがよい。
部にこの例では１つのテーパ面３ａを有する。また、砥
石のテーパ面３ａのなす角度γは、中性子レンズ部材１
の表面に形成するＶ字状の溝のなす角度β（例えば４５
°）よりも鋭角に形成されている。なおメタルボンド砥
石３は、好ましくは、平均粒径が１０μｍ以下の超微粒
の砥粒を含むコバルト系ボンド砥石であるのがよい。
【００２５】砥石駆動装置４は、砥石３をその軸心Ａを
中心に回転駆動し、かつ砥石３をロータリーテーブル２
に対して図で左右上下Ｘ、Ｙ方向に相対的に移動させる
ようになっている。さらにこの砥石駆動装置４は砥石３
の軸線Ａを中性子レンズ部材１の回転軸Ｚに対して傾斜
して位置決めし、かつその位置でその傾斜角度θをわず
かに揺動（チルト）できるようになっている。
中心に回転駆動し、かつ砥石３をロータリーテーブル２
に対して図で左右上下Ｘ、Ｙ方向に相対的に移動させる
ようになっている。さらにこの砥石駆動装置４は砥石３
の軸線Ａを中性子レンズ部材１の回転軸Ｚに対して傾斜
して位置決めし、かつその位置でその傾斜角度θをわず
かに揺動（チルト）できるようになっている。
【００２６】電極５は、砥石３の前記テーパ面３ａに近
接した面５ａを有する。また、電圧印加装置６は、砥石
３をプラス（＋）に電極５をマイナス（-）に印加しそ
の間に電解に適した高周波パルス電圧を印加するように
なっている。更に、研削液供給装置８は、砥石３と電極
５の間に導電性研削液を供給する。この構成により、電
極５と砥石３との間に導電性研削液を供給しながら電解
用電圧を印加してテーパ面３ａを電解ドレッシングする
ので、平均粒径が１０μｍ以下の超微粒の砥粒含むメタ
ルボンド砥石を用いても、常に砥粒を最適状態に目立て
して使用でき、低い加工抵抗で微細な環状突起（Ｖ字状
溝）を精度良くかつ優れた面粗さで成形することができ
る。
接した面５ａを有する。また、電圧印加装置６は、砥石
３をプラス（＋）に電極５をマイナス（-）に印加しそ
の間に電解に適した高周波パルス電圧を印加するように
なっている。更に、研削液供給装置８は、砥石３と電極
５の間に導電性研削液を供給する。この構成により、電
極５と砥石３との間に導電性研削液を供給しながら電解
用電圧を印加してテーパ面３ａを電解ドレッシングする
ので、平均粒径が１０μｍ以下の超微粒の砥粒含むメタ
ルボンド砥石を用いても、常に砥粒を最適状態に目立て
して使用でき、低い加工抵抗で微細な環状突起（Ｖ字状
溝）を精度良くかつ優れた面粗さで成形することができ
る。
【００２７】上述した装置を用い、本発明の方法によれ
ば、以下のステップで中性子レンズ部材１を電解インプ
ロセスドレッシング研削（ＥＬＩＤ研削）する。 （Ａ）平板状の中性子レンズ部材１をロータリーテーブ
ル２の表面に吸着して保持し部材の表面に直交する回転
軸Ｚを中心に回転させる。 （Ｂ）次に、砥石駆動装置４により、円板状のメタルボ
ンド砥石３をその軸心Ａを中心に回転駆動しかつ砥石３
をロータリーテーブル２に対して相対的に移動させて位
置決めする。 （Ｃ）次いで、研削液供給装置８により、砥石３のテー
パ面３ａと電極５の近接面５ａとの間に導電性研削液を
供給しながら、電圧印加装置６により、電解用電圧をそ
の間に印加してテーパ面３ａを電解ドレッシングし、 （Ｄ）同時に、砥石３の軸線Ａを中性子レンズ部材１の
回転軸Ｚに対して傾斜して位置決めし、かつその位置で
その傾斜角度θをわずかに揺動させてテーパ面３ａの両
面で中性子レンズ部材１の表面の所定のＶ字状溝を研削
加工する。
ば、以下のステップで中性子レンズ部材１を電解インプ
ロセスドレッシング研削（ＥＬＩＤ研削）する。 （Ａ）平板状の中性子レンズ部材１をロータリーテーブ
ル２の表面に吸着して保持し部材の表面に直交する回転
軸Ｚを中心に回転させる。 （Ｂ）次に、砥石駆動装置４により、円板状のメタルボ
ンド砥石３をその軸心Ａを中心に回転駆動しかつ砥石３
をロータリーテーブル２に対して相対的に移動させて位
置決めする。 （Ｃ）次いで、研削液供給装置８により、砥石３のテー
パ面３ａと電極５の近接面５ａとの間に導電性研削液を
供給しながら、電圧印加装置６により、電解用電圧をそ
の間に印加してテーパ面３ａを電解ドレッシングし、 （Ｄ）同時に、砥石３の軸線Ａを中性子レンズ部材１の
回転軸Ｚに対して傾斜して位置決めし、かつその位置で
その傾斜角度θをわずかに揺動させてテーパ面３ａの両
面で中性子レンズ部材１の表面の所定のＶ字状溝を研削
加工する。
【００２８】上述した本発明の装置及び方法によれば、
砥石３のテーパ面３ａのなす角度γが、中性子レンズ部
材１の表面に形成するＶ字状の溝の角度βよりも鋭角に
形成されているので、砥石３の軸線Ａの傾斜角度θをわ
ずかに揺動させて中性子レンズ部材１の表面に切込むこ
とにより、テーパ面３ａの両面で中性子レンズ部材１の
表面にテーパ面３ａのなす角度より大きい任意の角度β
のＶ字状溝を加工することができる。また、砥石３の軸
線Ａを中性子レンズ部材の回転軸Ｚに対して傾斜して位
置決めするので、中性子レンズ部材１の表面に形成され
るＶ字状溝の両面を任意の角度β（例えば一方１ｂは面
に直角、他方１ａは約４５°）に加工できる。
砥石３のテーパ面３ａのなす角度γが、中性子レンズ部
材１の表面に形成するＶ字状の溝の角度βよりも鋭角に
形成されているので、砥石３の軸線Ａの傾斜角度θをわ
ずかに揺動させて中性子レンズ部材１の表面に切込むこ
とにより、テーパ面３ａの両面で中性子レンズ部材１の
表面にテーパ面３ａのなす角度より大きい任意の角度β
のＶ字状溝を加工することができる。また、砥石３の軸
線Ａを中性子レンズ部材の回転軸Ｚに対して傾斜して位
置決めするので、中性子レンズ部材１の表面に形成され
るＶ字状溝の両面を任意の角度β（例えば一方１ｂは面
に直角、他方１ａは約４５°）に加工できる。
【００２９】更に、砥石のテーパ面に近接した面を有す
る電極５を備え、電極５と砥石３との間に導電性研削液
を供給しながら電解用電圧を印加してテーパ面 ３ａを
電解ドレッシングするので、平均粒径が１０μｍ以下の
超微粒の砥粒含むメタルボンド砥石を用いても、常に砥
粒を最適状態に目立てして使用でき、低い加工抵抗で微
細な環状突起（Ｖ字状溝）を精度良くかつ優れた面粗さ
で成形することができる。
る電極５を備え、電極５と砥石３との間に導電性研削液
を供給しながら電解用電圧を印加してテーパ面 ３ａを
電解ドレッシングするので、平均粒径が１０μｍ以下の
超微粒の砥粒含むメタルボンド砥石を用いても、常に砥
粒を最適状態に目立てして使用でき、低い加工抵抗で微
細な環状突起（Ｖ字状溝）を精度良くかつ優れた面粗さ
で成形することができる。
【００３０】図３は、本発明の第２実施形態を示す図で
ある。この図において、メタルボンド砥石３は、３枚の
円板状砥石が連結され、その外周部に３つのテーパ面３
ａを有する。また、電極５も、砥石３のテーパ面３ａに
近接した面５ａを有している。その他の構成は第１実施
形態と同様である。
ある。この図において、メタルボンド砥石３は、３枚の
円板状砥石が連結され、その外周部に３つのテーパ面３
ａを有する。また、電極５も、砥石３のテーパ面３ａに
近接した面５ａを有している。その他の構成は第１実施
形態と同様である。
【００３１】この構成によっても、砥石３の３つのテー
パ面３ａを有する砥石３の軸線Ａの傾斜角度θをわずか
に揺動させて中性子レンズ部材１の表面に切込むことに
より、３つのテーパ面の両面で中性子レンズ部材の表面
にテーパ面３ａのなす角度より大きい任意の角度のＶ字
状溝を加工することができる。また、砥石３の軸線Ａを
中性子レンズ部材１の回転軸に対して傾斜して位置決め
するので、中性子レンズ部材の表面に形成されるＶ字状
溝の両面を任意の角度（例えば一方は面に直角、他方は
約４５°）に加工できる。更に３つのテーパ面３ａで加
工するので加工能率を約３倍に高めることができる。
パ面３ａを有する砥石３の軸線Ａの傾斜角度θをわずか
に揺動させて中性子レンズ部材１の表面に切込むことに
より、３つのテーパ面の両面で中性子レンズ部材の表面
にテーパ面３ａのなす角度より大きい任意の角度のＶ字
状溝を加工することができる。また、砥石３の軸線Ａを
中性子レンズ部材１の回転軸に対して傾斜して位置決め
するので、中性子レンズ部材の表面に形成されるＶ字状
溝の両面を任意の角度（例えば一方は面に直角、他方は
約４５°）に加工できる。更に３つのテーパ面３ａで加
工するので加工能率を約３倍に高めることができる。
【００３２】図４は、本発明の第３実施形態を示す図で
ある。この図において、メタルボンド砥石３は、９枚の
円板状砥石が連結され、その外周部に９のテーパ面３ａ
を有する。また、電極５も、砥石３の９のテーパ面３ａ
に近接した面を有している。
ある。この図において、メタルボンド砥石３は、９枚の
円板状砥石が連結され、その外周部に９のテーパ面３ａ
を有する。また、電極５も、砥石３の９のテーパ面３ａ
に近接した面を有している。
【００３３】この構成における砥石３は一種の総形砥石
であり、この場合には、砥石３のすべてのテーパ面３ａ
のなす角度βを形成するＶ字状の溝に必要な角度に予め
設定し、砥石３の軸線Ａの傾斜角度θを揺動させずに中
性子レンズ部材１の表面に切込むことができる。これに
より、加工能率を更に飛躍的に高めることができる。な
お、その他の構成は第１実施形態と同様である。
であり、この場合には、砥石３のすべてのテーパ面３ａ
のなす角度βを形成するＶ字状の溝に必要な角度に予め
設定し、砥石３の軸線Ａの傾斜角度θを揺動させずに中
性子レンズ部材１の表面に切込むことができる。これに
より、加工能率を更に飛躍的に高めることができる。な
お、その他の構成は第１実施形態と同様である。
【００３４】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。
（実験方法）上述した中性子レンズ１の成形を目的とし
て、独自のロータリーテーブルを用いカーボン（グラッ
シーカーボン）ディスクにＥＬＩＤ研削加工を実施し
た。実験装置にはＮＣ立フライス盤を用いて図１と同一
構成とした。加工後、加工面及び砥石の形状の観察を行
い評価した。表１に実験システムを示す。
て、独自のロータリーテーブルを用いカーボン（グラッ
シーカーボン）ディスクにＥＬＩＤ研削加工を実施し
た。実験装置にはＮＣ立フライス盤を用いて図１と同一
構成とした。加工後、加工面及び砥石の形状の観察を行
い評価した。表１に実験システムを示す。
【００３５】
【表１】
【００３６】（実験結果）初期ドレッシングは加工機の
性能上８００ｒｐｍで行った。初期の実質電流値は２Ａ
・２０Ｖであり、２分程度で電流値は安定し０．２Ａ・
２６Ｖとなり、砥石表面に不導体被膜の形成が確認でき
た。
性能上８００ｒｐｍで行った。初期の実質電流値は２Ａ
・２０Ｖであり、２分程度で電流値は安定し０．２Ａ・
２６Ｖとなり、砥石表面に不導体被膜の形成が確認でき
た。
【００３７】ドレッシング後、ＥＬＩＤ研削を行った。
表２に研削条件、図５に加工面粗さ、図６に加工面形状
を示す。加工は被削材表面から２００μｍほど切込んで
行った。また、５μｍごとに３秒のドウェルをいれるプ
ログラムにより加工を進行させた。ピッチは加工後の溝
幅に応じてその都度変更した。
表２に研削条件、図５に加工面粗さ、図６に加工面形状
を示す。加工は被削材表面から２００μｍほど切込んで
行った。また、５μｍごとに３秒のドウェルをいれるプ
ログラムにより加工を進行させた。ピッチは加工後の溝
幅に応じてその都度変更した。
【００３８】
【表２】
【００３９】溝の形状は、被削材上面のエッジ部は鋭角
に得られることができた。これにより、ＥＬＩＤ研削を
適用することにより、常に砥粒を最適状態に目立てして
使用でき、低い加工抵抗で微細な環状突起（Ｖ字状溝）
を精度良く成形することができることが確認された。ま
た、表面粗さもＲａ＝０．２４μｍ、Ｒｙ＝１．６０μ
ｍと優れており、中性子レンズの表面での乱反射を抑え
中性子ビームの透過率を高めることができる。さらに、
被削材１（中性子レンズ部材）の内側と外側とでは周速
度が若干変わるのに関わらず表面粗さはほぼ同一であ
り、砥石の先端部（テーパ面３ａ）による研削であって
も安定して優れた鏡面研削加工ができることが確認され
た。
に得られることができた。これにより、ＥＬＩＤ研削を
適用することにより、常に砥粒を最適状態に目立てして
使用でき、低い加工抵抗で微細な環状突起（Ｖ字状溝）
を精度良く成形することができることが確認された。ま
た、表面粗さもＲａ＝０．２４μｍ、Ｒｙ＝１．６０μ
ｍと優れており、中性子レンズの表面での乱反射を抑え
中性子ビームの透過率を高めることができる。さらに、
被削材１（中性子レンズ部材）の内側と外側とでは周速
度が若干変わるのに関わらず表面粗さはほぼ同一であ
り、砥石の先端部（テーパ面３ａ）による研削であって
も安定して優れた鏡面研削加工ができることが確認され
た。
【００４０】溝幅は、被削材１の回転半径が小さいため
砥石先端部だけでなくその周辺部によって研削されてい
るために、若干広がって加工された。しかし、本発明で
は、砥石のテーパ面３ａのなす角度が、中性子レンズ部
材１の表面に形成するＶ字状の溝の角度よりも鋭角に形
成されているので、砥石の軸線の傾斜角度をわずかに揺
動させて中性子レンズ部材の表面に切込むことにより、
テーパ面の両面で中性子レンズ部材の表面にテーパ面３
ａのなす角度より大きい任意の角度のＶ字状溝を加工す
ることができる。また溝頂点は円弧の形状になったが、
これは砥石先端部の初期形状や磨耗によるものであると
考えられる。さらに、溝形状は、砥石径と研削位置の関
係の解析、及び細かい粒度の砥石を使用することによ
り、求める形状、精度に加工できることが期待できる。
砥石先端部だけでなくその周辺部によって研削されてい
るために、若干広がって加工された。しかし、本発明で
は、砥石のテーパ面３ａのなす角度が、中性子レンズ部
材１の表面に形成するＶ字状の溝の角度よりも鋭角に形
成されているので、砥石の軸線の傾斜角度をわずかに揺
動させて中性子レンズ部材の表面に切込むことにより、
テーパ面の両面で中性子レンズ部材の表面にテーパ面３
ａのなす角度より大きい任意の角度のＶ字状溝を加工す
ることができる。また溝頂点は円弧の形状になったが、
これは砥石先端部の初期形状や磨耗によるものであると
考えられる。さらに、溝形状は、砥石径と研削位置の関
係の解析、及び細かい粒度の砥石を使用することによ
り、求める形状、精度に加工できることが期待できる。
【００４１】上述したように本発明では、中性子物質レ
ンズを形成するための加工法としてＥＬＩＤ研削法によ
る基礎実験を行い基本的な加工特性を調べるため、カー
ボンディスクにＥＬＩＤ研削加工を試み、図６のような
明確な三角断面形状をもった溝加工が可能であることが
確認された。
ンズを形成するための加工法としてＥＬＩＤ研削法によ
る基礎実験を行い基本的な加工特性を調べるため、カー
ボンディスクにＥＬＩＤ研削加工を試み、図６のような
明確な三角断面形状をもった溝加工が可能であることが
確認された。
【００４２】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。例えば、上述の例ではグラッシー
カーボンをＥＬＩＤ研削したが、その他の中性子レンズ
部材にも同様に適用することができる。
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。例えば、上述の例ではグラッシー
カーボンをＥＬＩＤ研削したが、その他の中性子レンズ
部材にも同様に適用することができる。
【００４３】
【発明の効果】上述したように、本発明の中性子レンズ
部材の加工装置及び方法は、グラッシーカーボン等の中
性子レンズ部材の表面に、低い加工抵抗で微細な環状突
起を精度良くかつ優れた面粗さで成形することができ
る、等の優れた効果を有する。
部材の加工装置及び方法は、グラッシーカーボン等の中
性子レンズ部材の表面に、低い加工抵抗で微細な環状突
起を精度良くかつ優れた面粗さで成形することができ
る、等の優れた効果を有する。
【図１】本発明による中性子レンズ部材加工装置の第１
実施形態の全体構成図である。
実施形態の全体構成図である。
【図２】図１の主要部拡大図である。
【図３】本発明の第２実施形態を示す図である。
【図４】本発明の第３実施形態を示す図である。
【図５】本発明の実施例の加工面粗さを示す図である。
【図６】本発明の実施例の加工面プロファイルを示す図
である。
である。
【図７】物質による中性子ビームの屈折の原理図であ
る。
る。
【図８】中性子レンズの原理図である。
【図９】中性子ビームを収束する機能を有する中性子レ
ンズの斜視図である。
ンズの斜視図である。
【図１０】図９のＡ-Ａ断面図である。
【図１１】図１０の本体部分を構成する板状部材の構造
図である。
図である。
１ 中性子レンズ部材、２ ロータリーテーブル、３
メタルボンド砥石、３ａ テーパ面、４ 砥石駆動装
置、５ 電極、６ 電圧印加装置、８ 研削液供給装
置、１１ 板状部材、１２ 直線状突起、１４ 垂直
面、１５ 傾斜面、１６ 中性子ビーム、２０ 本体部
分、２１、２２ 環状外枠、２３ ピン、２４ネジ、２
５ 板状部材、３１ 環状突起、３１ａ 傾斜面
メタルボンド砥石、３ａ テーパ面、４ 砥石駆動装
置、５ 電極、６ 電圧印加装置、８ 研削液供給装
置、１１ 板状部材、１２ 直線状突起、１４ 垂直
面、１５ 傾斜面、１６ 中性子ビーム、２０ 本体部
分、２１、２２ 環状外枠、２３ ピン、２４ネジ、２
５ 板状部材、３１ 環状突起、３１ａ 傾斜面
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 守安 精
板橋区加賀２−20−３ ハイコーポ十条
403
(72)発明者 清水 裕彦
埼玉県和光市広沢２番１号 理化学研究
所内
(56)参考文献 特開 平６−91510（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−225865（ＪＰ，Ａ)
特開 昭58−126056（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B24B 13/00
B24B 19/02 - 19/03
Claims (3)
- 【請求項１】 中性子ビームに対する屈折率が１よりも
小さい物質からなる平板状の中性子レンズ部材（１）を
保持し該部材の表面に直交する回転軸Ｚを中心に回転す
るロータリーテーブル（２）と、外周部に１又は複数の
テーパ面（３ａ）を有する円板状のメタルボンド砥石
（３）と、該砥石をその軸心を中心に回転駆動しかつ砥
石をロータリーテーブルに対して相対的に移動させる砥
石駆動装置（４）と、砥石の前記１又は複数のテーパ面
に近接した面を有する電極（５）と、砥石と電極間に電
解用電圧を印加する電圧印加装置（６）と、砥石と電極
間に導電性研削液を供給する研削液供給装置（８）とを
備え、 前記砥石の１又は複数のテーパ面（３ａ）のなす角度
が、中性子レンズ部材（１）の表面に形成するＶ字状の
溝の角度よりも鋭角に形成され、前記砥石駆動装置
（４）は砥石の軸線を中性子レンズ部材の回転軸に対し
て傾斜して位置決めし、かつその位置でその傾斜角度を
わずかに揺動できるようになっている、ことを特徴とす
る中性子レンズ部材の加工装置。 - 【請求項２】 前記メタルボンド砥石（３）は、平均粒
径が１０μｍ以下の超微粒の砥粒を含むコバルト系ボン
ド砥石である、ことを特徴とする請求項１に記載の中性
子レンズ部材の加工装置。 - 【請求項３】 （Ａ）中性子ビームに対する屈折率が１
よりも小さい物質からなる平板状の中性子レンズ部材
（１）をロータリーテーブル（２）の表面に吸着して保
持し該部材の表面に直交する回転軸Ｚを中心に回転さ
せ、 （Ｂ）中性子レンズ部材の表面に形成するＶ字状の溝の
角度よりも鋭角に形成された１又は複数のテーパ面（３
ａ）を外周部に有する円板状のメタルボンド砥石（３）
をその軸心を中心に回転駆動しかつ該砥石をロータリー
テーブルに対して相対的に移動させ、 （Ｃ）砥石の前記１又は複数のテーパ面に近接した面を
有する電極（５）と砥石との間に導電性研削液を供給し
ながら電解用電圧を印加してテーパ面を電解ドレッシン
グし、 （Ｄ）同時に、砥石の軸線を中性子レンズ部材の回転軸
に対して傾斜して位置決めし、かつその位置でその傾斜
角度をわずかに揺動させてテーパ面の両面で中性子レン
ズ部材の表面の所定のＶ字状溝を研削加工する、ことを
特徴とする中性子レンズ部材の加工方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24252399A JP3426544B2 (ja) | 1999-08-30 | 1999-08-30 | 中性子レンズ部材の加工装置及び方法 |
| KR1020000050387A KR100650239B1 (ko) | 1999-08-30 | 2000-08-29 | 중성자 렌즈부재의 가공장치 및 방법 |
| EP00118680A EP1080836B1 (en) | 1999-08-30 | 2000-08-29 | Apparatus and method for processing the components of a neutron lens |
| DE60018338T DE60018338T2 (de) | 1999-08-30 | 2000-08-29 | Verfahren und Vorrichtung zum Bearbeiten der Bauteile einer Neutronenlinse |
| US09/651,278 US6444994B1 (en) | 1999-08-30 | 2000-08-30 | Apparatus and method for processing the components of a neutron lens |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24252399A JP3426544B2 (ja) | 1999-08-30 | 1999-08-30 | 中性子レンズ部材の加工装置及び方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001062691A JP2001062691A (ja) | 2001-03-13 |
| JP3426544B2 true JP3426544B2 (ja) | 2003-07-14 |
Family
ID=17090387
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24252399A Expired - Fee Related JP3426544B2 (ja) | 1999-08-30 | 1999-08-30 | 中性子レンズ部材の加工装置及び方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6444994B1 (ja) |
| EP (1) | EP1080836B1 (ja) |
| JP (1) | JP3426544B2 (ja) |
| KR (1) | KR100650239B1 (ja) |
| DE (1) | DE60018338T2 (ja) |
Cited By (1)
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