JP5234994B2 - 真空装置への試料搬送導入装置 - Google Patents
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Description
本発明は、真空を用いた装置へ試料を搬送し導入する試料搬送導入装置に関する。
近年、真空分析装置として、光電子分光、オージェ電子分光や軟Ｘ線吸収分光装置が広く利用されている。通常、分析する試料は大気中で試料ホルダーに取り付け、その後、真空分析装置にセットする。しかしながら、触媒や電極など表面が活性な材料は、試料を大気にさらすと表面が酸化や汚染されてしまう。そこで、従来から、試料を大気にさらすことなく真空装置へ搬送し導入することができるようにするための試料搬送導入装置が種々提案されている（例えば特許文献１、２）。
図５は、かかる従来の試料搬送導入装置の典型的な構成を示す概略平面図である。この試料搬送導入装置は、直線導入機１０１と、試料ホルダー格納部１０２と、真空容器１０３とを一体構造として備える。試料を設置する際には、直線導入機１０１を操作して図５に示すように試料ホルダー格納部１０２を前進させた状態とし、例えばグローブボックス内で、試料を取り付けた試料ホルダー１０５を試料ホルダー格納部１０２にセットする。その後、直線導入機１０１を操作して試料ホルダー格納部１０２を後退させる。そうすると、真空容器１０３の周壁１０３ａの先端が試料ホルダー格納部１０２の試料ホルダー受け板１０２ａとはめ合うことで、試料ホルダー１０５を収容する真空槽が形成される。真空槽内部を真空にする際は、真空ポート１０６に真空排気手段を接続し、前記真空槽を真空とする。この状態で、試料搬送導入装置を真空装置まで搬送し、専用フランジ１０４を介して真空装置に装着する。装着後、直線導入機１０１を操作して試料ホルダー格納部１０２を前進させ、試料ホルダー１０５を真空装置へ導入する。このようにして、試料を大気にさらすことなく真空装置へ搬送し導入する。
しかし、図５に示す従来の試料搬送導入装置は、上述のとおり各部品が一体化された一体構造であるため、その試料ホルダー格納部１０２に適応する特定の試料ホルダーしか取り扱うことができず、他の試料ホルダーを取り扱うためには、別途、試料搬送導入装置を製作して準備する必要があった。また、一体構造であることから、その改良や修理も困難である。例えばある部品が損傷すると、試料搬送導入装置全体を修理あるいは交換する必要があった。また、改良や修理の際は、試料搬送導入装置全体を取り扱う必要があるので、その作業性に問題があった。
加えて、専用フランジ１０４が特殊なため、真空装置側に専用のポートが必要であった。また、上述のとおり、特定の試料ホルダーしか取り扱うことができないので、その汎用性に問題があった。
以上のように、従来の試料搬送導入装置には、その製作及び維持コストが高くなり、作業性及び汎用性にも劣るという問題があった。
本発明が解決しようとする課題は、各種の試料ホルダーを取り扱うことができ、製作や改良及び修理も容易であって、作業性に優れ、製作及び維持コストを低減することができる真空装置への試料搬送導入装置を提供することにある。
本発明に係る試料搬送導入装置は、真空装置へ試料を搬送し導入する試料搬送導入装置であって、可動パイプが直進運動により前進及び後退する直線導入機と、試料を設置する試料ホルダーを格納する試料ホルダー格納部と、試料ホルダー格納部の試料ホルダー受け板とのはめ合いで試料ホルダーを収容する真空槽を形成する真空容器とを備え、試料ホルダー格納部が直線導入機の可動パイプの先端部分に着脱可能に取り付けられ、かつ真空容器が直線導入機の本体の先端部分に着脱可能に取り付けられ、直線導入機の可動パイプを介して真空槽を真空引きできることを特徴とするものである。
このように、本発明では試料ホルダー格納部を着脱可能としたことで、試料ホルダーの種類に応じた各種の試料ホルダー格納部を準備しておけば、これらを適宜選択することで、１台の試料搬送導入装置で各種の試料ホルダーを取り扱うことができる。また、複数の試料ホルダーを格納できる試料ホルダー格納部を準備しておけば、複数の試料ホルダーを同時に搬送して真空装置へ導入できる。
また、試料搬送導入装置の主要部品である直線導入機と、試料ホルダー格納部と、真空容器とを相互に着脱可能としていることから、これらの部品を個別に製作、改良及び修理して組み立てることができので、その作業性が向上し、またそれに係るコストも低減できる。
本発明の試料搬送導入装置は、真空装置に装着するためのフランジとして、規格化されたコンフラットフランジを備えたものとすることが好ましい。これによって、真空装置側に専用のポートを設ける必要がなくなるので、試料搬送導入装置としての汎用性及び利便性が向上する。
また、本発明において試料ホルダー格納部は、ワンタッチ機構により直線導入機の可動パイプの先端部分に着脱可能とすることが好ましい。これによって試料ホルダー格納部の着脱の作業性が向上する。
さらに、本発明の試料搬送導入装置は、試料ホルダー格納部を加熱する加熱手段を備えたものとすることができる。加熱手段を備えていれば、試料を加熱することで脱ガスを行うことができるし、加熱状態での分析等を行うことができる。
また、試料ホルダー格納部に冷却手段を備え、液体窒素等の冷却用の冷媒を導入することが可能とすることもできる。これによって、試料を冷却することができ、冷却状態での分析等を行うことができる。
本発明においては試料をさらに高い真空で搬送し導入する必要がある場合、真空容器の周壁を二重とし、この二重の周壁の先端部分が当接する試料ホルダー格納部の試料ホルダー受け板にシール手段（例えばＯリング）を二重に配置し、この二重のシール手段を介して真空容器が試料ホルダー格納部の試料ホルダー受け板とのはめ合いで真空槽を形成するようにすることができる。このように２重シール構造とし、真空容器の二重の周壁間の第二真空槽を真空排気する真空排気手段を設けることで、真空容器内の到達真空度を低くすることができ、高度の保温あるいは保冷も可能となる。
本発明の試料搬送導入装置によれば、各種の試料ホルダーを取り扱うことができ、製作や改良及び修理も容易であって、作業性に優れ、製作及び維持コストを低減することができる。
以下、図面に示す実施例に基づき本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明に係る試料搬送導入装置を示す構造図、図２は、図１の試料搬送導入装置の各部品を分離した状態を示す構造図である。
図１及び図２に示す試料搬送導入装置は、同軸型の直線導入機１０と、試料ホルダー格納部３０と、真空容器５０と、コンフラットフランジ８０の４個の部品からなる。
直線導入機１０は、その本体１１にネジ部１２を介してノブ１３が装着された構成である。本体１１にはその軸中心に沿って軸受け１４が形成されており、この軸受け１４に沿ってスライド可能に管状の可動パイプ１５が装着されている。可動パイプ１５の基端はコンフラットフランジ１６に繋がっており、コンフラットフランジ１６に真空排気手段を接続することで、可動パイプ１５を介して後述する真空容器５０を真空引きできる。また、真空ベローズ１７を配置している。これによって、可動パイプ１５がシールされつつ直進運動して前進及び後退可能となっている。すなわち、図２（ａ）の状態から本体１１の先端部分を固定してノブ１３を時計回りに回転させると、図２（ｂ）に示すように可動パイプ１５が前進し、この状態からノブ１３を反時計回りに回転させると、図２（ａ）に示すように可動パイプ１５が後退する。
試料ホルダー格納部３０は、試料ホルダー９０を設置するための凹状の試料ホルダー設置部３２を試料ホルダー受け板３１上に有する。また、試料ホルダー受け板３１には試料ホルダー９０の一部を囲むように側板３３が設けられている。この側板３３を設け、かつ試料ホルダー設置部３２を凹状に形成することにより、試料ホルダー９０がスムーズに設置でき、転倒を確実に防止できる。
側板３３の一端には上板３４が設けられており、この上板３４に、可動パイプ１５の先端部分に変換アダプタ１５ｂを介して取り付けた位置決めジョイント用ピン１５ａとワンタッチで着脱可能なＬ字状のピン差込用溝３５が形成されている。これによって、試料ホルダー格納部３０は可動パイプ１５の先端部分にワンタッチで着脱可能となっている。なお、変換アダプタ１５ｂは、ネジ１５ｃを締めたり緩めたりすることによって可動パイプ１５の先端部分に着脱可能になっている。ここで、試料ホルダー格納部３０を可動パイプ１５の先端部分にワンタッチで着脱可能とするワンタッチ機構としては、この実施例に限られず、従来から周知の各種のワンタッチ機構を採用することができる。
試料ホルダー格納部３０の試料ホルダー受け板３１には、後述する真空容器５０の周壁５２の先端部分に対応する位置にシール手段としてＯリング３６が配置されている。
真空容器５０は、そのシールフランジ５１を介して直線導入機１０の本体１１のコンフラットフランジ１８に着脱可能に取り付けられる。また、シールフランジ５１には円筒状の周壁５２が固定されており、この周壁５２が試料ホルダー格納部３０の試料ホルダー受け板３１とＯリング３６を介してはめ合うことで、試料ホルダー９０を収容する真空槽５３が形成される。
コンフラットフランジ８０は、真空容器５０のシールフランジ５１にＯリング８１を介して着脱可能に装着される。コンフラットフランジ８０は規格化されているので、真空装置側に専用のポートを設けることなく真空装置に装着可能である。
以上の構成において、試料を設置した試料ホルダー９０を真空装置へ搬入し導入する際には、直線導入機１０のノブ１３を時計回りに回転させることで、図２（ｂ）に示すように、可動パイプ１５を前進させ試料ホルダー格納部３０を前進させた状態とし、例えばグローブボックス内で、試料を設置した試料ホルダー９０を試料ホルダー格納部３０の試料ホルダー設置部３２にセットする。その後、直線導入機１０のノブ１３を反時計回りに回転させて、図２（ａ）に示すように可動パイプ１５を後退させ試料ホルダー格納部３０を後退させる。そうすると、真空容器５０の周壁５２の先端がＯリング３６を介して試料ホルダー格納部３０の試料ホルダー受け板３１とはめ合いとなり、試料ホルダー９０を収容する真空槽５３が形成される。真空引きする場合は、コンフラットフランジ１６に真空排気手段を接続し、可動パイプ１５を介して真空排気することで真空槽５３を真空とする。具体的にはコンフラットフランジ１６に装着されているブランクフランジ１９を図２に示すような真空引き用フランジ２０に交換する。真空引き用フランジ２０にはバルブ２１を介して引口２２が設けられており、引口２２に真空排気手段を接続して真空引きする。
真空引き後、試料搬送導入装置を真空装置まで搬送し、コンフラットフランジ８０を介して真空装置に装着する。装着後、直線導入機１０のノブ１３を時計回りに回転させて、可動パイプ１５を前進させ試料ホルダー格納部３０を前進させることで、試料ホルダー９０を真空装置へ導入する。このようにして、試料を大気にさらすことなく真空装置へ搬送し導入する。
ここで、試料ホルダー９０を加熱したい場合には、加熱手段として例えば電極をコンフラットフランジ１６から入れ、可動パイプ１５内を通して試料ホルダー格納部３０に装着させたヒータ線に接続し、加熱する。また、試料ホルダー９０を冷却したい場合には、例えば液体窒素等の冷媒をコンフラットフランジ１６から入れ、可動パイプ１５内を通して試料ホルダー格納部３０に装着させた冷却タンクに導入する。このように試料ホルダー９０を加熱又は冷却する場合には、その加熱又は冷却効率を上げるために、試料ホルダー格納部３０は無酸素銅等で形成することが好ましい。
一方、試料搬送導入装置を軽量化したい場合には、試料ホルダー格納部３０及び真空容器５０をチタンやアルミニウムで形成する。また、腐食性の試料を取り扱う場合には、試料ホルダー格納部３０及び真空容器５０を耐食性の材料で形成する。材料がチタンの場合、軽量化と高耐腐食性のみならず、材料からのガス放出量を低減させることができるため、真空容器５０の到達真空度を低くすることができる。
図３は、真空容器５０を二重構造とした場合の構造図である。図３では、二重の周壁５２の先端部分が当接する試料ホルダー格納部３０の試料ホルダー受け板３１にＯリング３６を二重に配置し、この二重のＯリング３６を介して真空容器５０が試料ホルダー格納部３０の試料ホルダー受け板３１とのはめ合いで真空槽５３を形成するようにしている。真空容器５０の二重の周壁間の第二真空槽５２ａに連通する引口５４をバルブ５５を介して設け、引口５４に真空排気手段を接続することで、第二真空槽５２ａを真空排気可能としている。このように２重シール構造とすることで、真空容器５０内の到達真空度をさらに低くすることができ、保温あるいは保冷も可能となる。
図４は、試料ホルダー格納部３０に２個の試料ホルダーを格納できるようにした場合の構造図である。図４では、試料ホルダー受け板３１と上板３４の間に中間板３７を設け、この中間板３７にも試料ホルダー設置部３２を設けることで、２個の試料ホルダーを格納可能としている。中間板３７を複数設ければ、３個以上の試料ホルダーを格納することも可能である。
本発明に係る試料搬送導入装置では上述のとおり、試料ホルダー格納部３０及び真空容器５０が個別に着脱可能であるので、図１及び２に示した試料ホルダー格納部３０及び真空容器５０のほかに、図３や図４に示したような別タイプの試料ホルダー格納部３０及び真空容器５０を適宜使用することができる。
本発明は、真空分析装置への試料搬送導入装置として好適に利用できるほか、各種の真空装置への試料搬送導入装置として利用可能である。
１０ 直線導入機
１１ 本体
１２ ネジ部
１３ ノブ
１４ 軸受け
１５ 可動パイプ
１５ａ 位置決めジョイント用ピン
１５ｂ 変換アダプタ
１５ｃ ネジ
１６ コンフラットフランジ
１７ 真空ベローズ
１８ コンフラットフランジ
１９ ブランクフランジ
２０ 真空引き用フランジ
２１ バルブ
２２ 引口
３０ 試料ホルダー格納部
３１ 試料ホルダー受け板
３２ 試料ホルダー設置部
３３ 側板
３４ 上板
３５ ピン差込用溝
３６ Ｏリング
３７ 中間板
５０ 真空容器
５１ シールフランジ
５２ 周壁
５２ａ 第二真空槽
５３ 真空槽
５４ 引口
５５ バルブ
８０ コンフラットフランジ
８１ Ｏリング
９０ 試料ホルダー
１０１ 直線導入機
１０２ 試料ホルダー格納部
１０２ａ 試料ホルダー受け板
１０３ 真空容器
１０３ａ 周壁
１０４ 専用フランジ
１０４ａ Ｏリング
１０５ 試料ホルダー
１０６ 真空ポート
１１ 本体
１２ ネジ部
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１５ａ 位置決めジョイント用ピン
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１８ コンフラットフランジ
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Claims (6)
- 真空装置へ試料を搬送し導入する試料搬送導入装置であって、
可動パイプが直進運動により前進及び後退する直線導入機と、
試料を設置する試料ホルダーを格納する試料ホルダー格納部と、
試料ホルダー格納部の試料ホルダー受け板とのはめ合いで試料ホルダーを収容する真空槽を形成する真空容器とを備え、
試料ホルダー格納部が直線導入機の可動パイプの先端部分に着脱可能に取り付けられ、かつ真空容器が直線導入機の本体の先端部分に着脱可能に取り付けられ、直線導入機の可動パイプを介して真空槽を真空引きできる、真空装置への試料搬送導入装置。 - 真空装置に装着するための規格化されたコンフラットフランジを備えた請求項１に記載の真空装置への試料搬送導入装置。
- 試料ホルダー格納部が、ワンタッチ機構により直線導入機の可動パイプの先端部分に着脱可能である請求項１又は２に記載の真空装置への試料搬送導入装置。
- 試料ホルダー格納部にヒータ線が装着され、加熱手段としての電極が直線導入機の可動パイプ内を通されて前記ヒータ線に接続されている請求項１〜３のいずれかに記載の真空装置への試料搬送導入装置。
- 試料ホルダー格納部を冷却する冷媒を、直線導入機の可動パイプ内を通して導入可能とした請求項１〜３のいずれかに記載の真空装置への試料搬送導入装置。
- 真空容器の周壁が二重であり、この二重の周壁の先端部分が当接する試料ホルダー格納部の試料ホルダー受け板にシール手段を二重に配置し、この二重のシール手段を介して真空容器が試料ホルダー格納部の試料ホルダー受け板とのはめ合いで真空槽を形成し、真空容器の二重の周壁間の第二真空槽を真空排気する真空排気手段を備えた請求項１〜５のいずれかに記載の真空装置への試料搬送導入装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009126654A JP5234994B2 (ja) | 2009-05-26 | 2009-05-26 | 真空装置への試料搬送導入装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009126654A JP5234994B2 (ja) | 2009-05-26 | 2009-05-26 | 真空装置への試料搬送導入装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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