JP3578937B2 - 分光分析装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回折格子を有する分光分析装置に係わり、詳しくは、回折格子を回転させる部分の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、分光分析装置では、高周波誘導結合プラズマのような発光部に試料を導入して発光させ、この発光部からの試料の光を集光レンズや入射スリット等の光学系を介して分光器内の回折格子に導く。そしてこの回折格子で光を各波長のスペクトル光に分光し、そのうち特定の波長のスペクトル光を、回折格子を回転させることによって光検出器に導いて検出し、これによって、試料に含まれる元素の定性・定量分析を行う。
【０００３】
回折格子の回転機構はサインバーを用いたものが一般的で、その機構は図４に示すよう に、回折格子１の回転軸２に取り付けられたサインバー３の他に、パルスモーター７、このパルスモーター７と連結されたベルト６により回転駆動するネジ軸５、ネジ軸５に固定されネジ軸５の回転によりネジ軸５の軸方向に移動するナイフエッジ９を備えている。この機構では 、ネジ軸５の回転によりナイフエッジ９が１１のように移動することでサインバー３が押され てスライドし、これにより回折格子１が１２のように回転し、その角度が変わる。
【０００４】
サインバー3が接触しているナイフエッジ9の辺10は、一般にナイフエッジ9の移動方向 に対して直角に取り付けてあり、このことによってネジ軸5の軸方向に関して、ナイフエ ッジ9の移動量とサインバー3のナイフエッジ9側の端の移動量は同じになる。
したがって回折格子1の回転軸2からネジ軸 5へ下ろした垂線を基準にして、回折格子1の回転角度θは、サインバー3の長さをL、ナイフエッジ9の移動量をSとすると、
sinθ=S/L………………（1）
となる。ここで、サインバー3の長さは装置固定の値であるのでLは定数となり、回折格子1の回転角度閧ヘナイフエッジ9の移動量Sで制御できることになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
分光分析装置において正確かつ再現性の良い測定結果を得るためには、回折格子１の回 転を正確に、かつ精度良く制御することが不可欠である。したがって、サインバー３とナ イフエッジ９の辺１０との接触位置で、滑らかな正逆応答を実施する必要がある。しかしな がら、上記従来技術においては、接触部分で生じる摩擦が大きいためにサインバー３のス ライドが滑らかにならない場合があった。
【０００６】
特に測定する波長範囲が広いときには、回折格子１の回転範囲が広くなり、ナイフエッ ジ９の辺１０とサインバー３の角度が大きくなった場合には、ナイフエッジ９とサインバー３の接点において、ナイフエッジ９の辺１０に垂直に働く力、すなわち摩擦力が大きくなり、ナ イフエッジ９の辺１０に平行に働く力、すなわちサインバー３移動方向に加わる力が小さくなるため、サインバー３が滑らかにスライドしない問題が顕著に起きていた。
【０００７】
本発明は、上記問題を解決し、サインバーとナイフエッジの接触部分の摩擦力を小さくし、サインバーの滑らかなスライドを可能とする分光分析装置用分光器を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明が採用した分光分析装置用分光器は、サインバーが接触しながらスライドするナイフエッジの辺が、回折格子の回転軸からネジ軸へ下ろした垂線に対して傾き角を持つことを特徴とする。
【０００９】
【作用】
サインバーと接触するナイフエッジの辺とサインバーとの角度を小さくしたため、サインバー移動方向へ加わる力がより大きく、かつサインバーとナイフエッジの接触部分の摩擦力がより小さくなり、サインバーが滑らかに移動する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本願発明を図１に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態に係わる分光分析装置が備える回折格子駆動系の概略構成を説明する図である。なお、図１において、図４に書かれている部品で、ほぼ同一の機能を有するものは、ここでは説明を省略することもある。
【００１１】
１は回折格子で、回折格子１は回転軸２を中心に回転運動するように回転軸２に取り付けられている。
回転軸２にはサインバー３の片端が取り付けられており、サインバー３のもう一端は回転 軸２を中心として円を描くように可動するようになっている。
一方、パルスモーター７とネジ軸５はベルト６で連結されており、パルスモーター７の回転により、連動してネジ軸５が回転駆動するようになっている。ネジ軸５にはナット（図示せず）を介してナイフエッジ４が取り付けられている。ナットはネジ軸５の回転方向に回転しないように固定されており、そのためネジ軸５の回転はナットをネジ軸５の軸方向に移動させる。
【００１２】
回転軸２に取り付けられているサインバー３の他端はナイフエッジ４の辺８から離れないように磁力等で接触している。そしてナイフエッジ４が移動することでサインバー３が押されてスライドし、これにより回折格子１が回転し、その角度が変わる。
ここで本願発明に基づいてナイフエッジ４の辺８に傾き角を与えたときのサインバー３の スライドは、図２のようになる。
【００１３】
図５に示す従来技術の場合と、サインバー３の回転角と押す力を同条件にした場合を考えると、サインバー３とナイフエッジ４の辺８の接触点に働く力はサインバー３方向に関しては同じ大きさである。この力をＦとすると、力Ｆはナイフエッジ４の辺８を垂直に働く力Ｆａと辺８に平行に働く力Ｆｂに分割して考えることができる。
ここで、Ｆａ、Ｆｂはそれぞれ（２）、（３）式のように表わすことができる。
【００１４】
Ｆａ＝Ｆ＊ｓｉｎφ………………（２）
Ｆｂ＝Ｆ＊ｃｏｓφ………………（３）
そして、静止摩擦係数をμとすると摩擦力はμ＊Ｆａとなり、
Ｆｂ＞μ＊Ｆａ………………（４）
となるときに、サインバー３はナイフエッジ４の辺８をスライドすることができる。
【００１５】
ここでφが０〜９０°に限定するとφが小さくなるに従い、ｓｉｎφは小さくｃｏｓφは大きく なる。このことを言い換えると、摩擦力μ＊Ｆａは小さくなり、サインバー３移動方向に加わる力Ｆｂは大きくなる。
したがって、サインバー３が滑らかにスライドすることになり、正確かつ再現性の良い 結果を得るための測定が可能になる。
【００１６】
しかし、サインバーが接触しながらスライドするナイフエッジの辺が、回折格子の回転軸からネジ軸 5へ下ろした垂線に対して傾き角を持つ場合には、ネジ軸5の軸方向に関して、ナイフエッジ4の移動量とサインバー3のナイフエッジ4側の端の移動量は等しくなくなるので、前述の（1）式では、回折格子1の回転角度θを制御できなくなる。
【００１７】
代わりに、回折格子の回転軸からネジ軸 5へ下ろした垂線に対するナイフエッジの辺の傾き角をA、回折格子が角度θだけ回転したときの、ネジ軸5の軸方向に関するサインバー3のナイフエッジ4側の端の移動量をTとすると、ナイフエッジ4の移動量Sは（5）式のように表わすことができる。

ここで、ナイフエッジの傾き角は装置固定の値であるのでtanAは定数となり、（1）式の場合と同様に、回折格子1の回転角度閧ヘナイフエッジ4の移動量Sで制御できることに なり、本発明を効果的に実施できる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明は、分光分析装置用分光器において、サインバーが接触しながらスライドするナイフエッジの辺が、回折格子の回転軸からネジ軸へ下ろした垂線に対して傾き角を持つ構造としたので、下記の効果を有する。
（1）サインバーと接触するナイフエッジの辺とサインバーとの角度が小さいため、サインバー移動方向へ加わる力がより大きく、かつサインバーとナイフエッジの接触部分の摩擦力がより小さくなり、サインバーが滑らかに移動する。
（2）サインバーが滑らかにスライドすることになり、正確かつ再現性の良い結果を得る ための測定が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施した実施例の分光分析装置が備える回折格子駆動系の概略構成を説明する図である。
【図２】図１の実施形態におけるナイフエッジ部分を説明する図である。
【図３】図１の実施形態におけるナイフエッジ部分を説明する図である。
【図４】従来例の分光分析装置が備える回折格子駆動系の概略構成を説明する図である。
【図５】従来例の分光分析装置におけるナイフエッジ部分を説明する図である。
【符号の説明】
１ 回折格子
２ 回転軸
３ サインバー
４ ナイフエッジ
５ ネジ軸
６ ベルト
７ パルスモーター
８ 辺
９ ナイフエッジ
１０ 辺
１１ ナイフエッジの移動方向
１２ 回折格子の回転

Claims (1)

1. 回転駆動するネジ軸と、前記ネジ軸に固定され前記ネジ軸の回転により前記ネジ軸の軸方向に移動するナイフエッジと、片端が回折格子の回転軸に取り付けられ他端が前記ナイフエッジに接触しながらスライドするサインバーを用いた回転機構によって回転する前記回折格子により分光を行う分光分析装置において、前記サインバーが接触しながらスライドする前記ナイフエッジの辺は、前記ネジ軸と前記回折格子の回転軸から前記ネジ軸へ下ろした垂線との交点側にある辺であり、かつ前記回折格子の回転軸から前記ネジ軸へ下ろした垂線に対して、前記サインバーとの接触部分での摩擦力を、該辺が前記ネジ軸に垂直な場合よりも小さくする傾き角を持つ辺であることを特徴とする分光分析装置。

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