JP6853569B2

JP6853569B2 - Monochromator

Info

Publication number: JP6853569B2
Application number: JP2017019846A
Authority: JP
Inventors: 昌和矢田貝
Original assignee: Seishin Trading Co Ltd
Current assignee: Seishin Trading Co Ltd
Priority date: 2017-02-06
Filing date: 2017-02-06
Publication date: 2021-03-31
Anticipated expiration: 2037-02-06
Also published as: JP2018128282A

Description

本発明は、モノクロメータに関する。 The present invention relates to a monochromator.

モノクロメータは、その主要素である入射スリット、コリメータ鏡、回折格子、カメラ鏡、出射スリットの配置方法により様々なタイプがあるが、ツェルニ・ターナー型（Ｃｚｅｒｎｙ−Ｔｕｒｎｅｒ型）がよく知られている。そして、白色光から所望する波長を取り出すため、入射光に対し回折格子の角度を変更する方法として、サインバー方式、カム方式の波長走査方法が広く使われている。 There are various types of monochromators depending on the arrangement method of the incident slit, collimator mirror, diffraction grating, camera mirror, and exit slit, which are the main elements, but the Zerny-Turner type is well known. .. Then, in order to extract a desired wavelength from the white light, a sine bar method and a cam method are widely used as a method of changing the angle of the diffraction grating with respect to the incident light.

サインバー方式は、回折格子を搭載する回転台から伸びるバーの端を、送りネジに螺合させたナットで押動することで、回折格子が回転する。送りねじの回転量（ナットの移動量）と回折格子の回転角とがリニアな関係にあることから、容易に所望する波長を取り出すことができるという利点がある。 In the sine bar method, the diffraction grating is rotated by pushing the end of the bar extending from the turntable on which the diffraction grating is mounted with a nut screwed into a feed screw. Since the rotation amount of the lead screw (movement amount of the nut) and the rotation angle of the diffraction grating have a linear relationship, there is an advantage that a desired wavelength can be easily extracted.

カム方式は、回折格子を保持する回転軸から伸びるバーの端を、異形カムに接触させ、回転する異形カムにより、回折格子が回転する。高速走査、反復走査性に優れるという利点がある。 In the cam method, the end of the bar extending from the rotation axis holding the diffraction grating is brought into contact with the deformed cam, and the diffraction grating is rotated by the rotating deformed cam. It has the advantages of excellent high-speed scanning and repetitive scanning.

特開平１−８３１２２号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 1-83122

社団法人日本分光学会日本光学工業精機事業部嶋村輝郎「分光学のための基礎技術第１講モノクロメータ」［ｏｎｌｉｎｅ］平成２９年２月６日検索インターネット＜ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｊｓｔａｇｅ．ｊｓｔ．ｇｏ．ｊｐ／ａｒｔｉｃｌｅ／ｂｕｎｋｏｕ１９５１／２６／１／２６＿１＿２９／＿ａｒｔｉｃｌｅ／−ｃｈａｒ／ｊａ／＞Teruo Shimamura, Nippon Kogaku Kogyo Seiki Division, Japan Spectroscopy Society "Basic Technology for Separation, Lecture 1 Monochromator" [online] February 6, 2017 Search Internet <https: // www. jstage. jst. go. jp / article / bunkou1951/26/1/26_1_29 / _article / -char / ja />

特許文献１のサインバー方式は、精度を上げるためには、高精度な送りねじを用いる等の必要があり、装置が高コストになるおそれがある。また、ばねで付勢した球体をねじに噛合させるため、高速でねじを正反転できないおそれがあり、又は反復走査させるためにサインバーを戻す機構が必要となる等、構造を簡易にできないおそれがある。カム方式は反復走査に優れるが、カムの回転量と回折格子の回転量をリニアな関係にするためには、特殊な形状のカムを高精度に製作し、このカムに正確に追従する機構が必要になる等、やはり装置が高額、複雑なものにならざるを得ない。 In the sine bar method of Patent Document 1, in order to improve the accuracy, it is necessary to use a highly accurate lead screw or the like, which may increase the cost of the device. In addition, since the sphere urged by the spring is engaged with the screw, the screw may not be able to reverse forward and reverse at high speed, or a mechanism for returning the sine bar may be required for repeated scanning, and the structure may not be simplified. is there. The cam method is excellent for repetitive scanning, but in order to make the amount of rotation of the cam and the amount of rotation of the diffraction grating linear, a cam with a special shape is manufactured with high precision, and a mechanism that accurately follows this cam is used. The equipment has to be expensive and complicated, such as when it is needed.

上記不都合に鑑みて、本願発明は、簡易な構造で、高精度かつ反復走査に優れた回折格子の角度調整機構を有するモノクロメータを提供することを課題とする。 In view of the above inconvenience, it is an object of the present invention to provide a monochromator having a simple structure, a high-precision diffraction grating angle adjusting mechanism, and an excellent diffraction grating angle adjustment mechanism.

上記課題を解決する本願発明は、回折格子と、この回折格子の角度を調整する角度調整部とを具備するモノクロメータであって、上記角度調整部が、回折格子が相対的に固定されるパンタグラフ機構と、このパンタグラフ機構に連結され、パンタグラフ機構を伸縮する往復直線機構とを有し、上記往復直線機構の往復動によって回折格子が回動することを特徴とするモノクロメータである。 The present invention for solving the above problems is a monochromator including a diffraction grating and an angle adjusting unit for adjusting the angle of the diffraction grating, and the angle adjusting unit is a pantograph in which the diffraction grating is relatively fixed. It is a monochromator having a mechanism and a reciprocating linear mechanism connected to the pantograph mechanism to expand and contract the pantograph mechanism, and the diffraction grating is rotated by the reciprocating motion of the reciprocating linear mechanism.

本発明に係るモノクロメータは、直線往復運動機構の往復動により伸縮するパンタグラフ機構を具備しており、当該パンタグラフ機構に回折格子が相対的に固定されている。従って、パンタグラフの伸縮により、相対的に固定された回折格子が回動し、この回折格子の反射面に照射される光から、所望する特定波長の光を得ることができる。また、往復直線機構による往復動によって回折格子を回動するため、回折格子を一方向に回動させるための機構と、反対に戻す方向に回動させるための機構とを備える必要がなく、簡易に波長の反復走査を行うことができる。 The monochromator according to the present invention includes a pantograph mechanism that expands and contracts due to the reciprocating motion of the linear reciprocating motion mechanism, and the diffraction grating is relatively fixed to the pantograph mechanism. Therefore, due to the expansion and contraction of the pantograph, the relatively fixed diffraction grating rotates, and the light of a desired specific wavelength can be obtained from the light emitted to the reflecting surface of the diffraction grating. Further, since the diffraction grating is rotated by the reciprocating motion of the reciprocating linear mechanism, it is not necessary to provide a mechanism for rotating the diffraction grating in one direction and a mechanism for rotating the diffraction grating in the opposite direction, which is simple. Iterative scanning of wavelengths can be performed.

上記パンタグラフ機構が、一の固定軸に回動可能に軸支される一対の揺動リンクと、この一対の揺動リンクの自由端に一端がそれぞれ枢支されると共に、他端が一の自由軸に回動自在に軸支される一対の主動リンクとを備え、上記一対の揺動リンクの一方に上記回折格子が相対的に固定され、上記自由軸に上記往復直線機構が連結されているとよい。このようにすることで、簡易な構成で、回折格子を反復回動させることが可能な波長走査装置が得られる。 The pantograph mechanism has a pair of swing links rotatably supported by one fixed shaft, one end of which is pivotally supported at the free end of the pair of swing links, and one free end. A pair of driving links rotatably supported by a shaft are provided, the diffraction grating is relatively fixed to one of the pair of swinging links, and the reciprocating linear mechanism is connected to the free shaft. It is good. By doing so, a wavelength scanning apparatus capable of repeatedly rotating the diffraction grating with a simple configuration can be obtained.

当該モノクロメータは、さらに固定軸に回動可能に軸支される第二揺動リンクと、上記第二揺動リンクの自由端に一端が枢支されると共に、他端が上記揺動リンクの自由端に枢支される副動リンクとを備え、上記第二揺動リンクの一方に第二回折格子が相対的に固定されることで、ダブルモノクロメータとすることができる。このようにすることで、上記往復直線機構の往復動によって回折格子及び第二回折格子が同期して同一角度に回動することができ、簡易な構成のダブルモノクロメータを得ることができる。 The monochromator further has a second swing link rotatably supported by a fixed shaft, one end pivotally supported at the free end of the second swing link, and the other end of the swing link. A double monochromator can be obtained by providing a secondary dynamic link pivotally supported at the free end and relatively fixing the second diffraction grating to one of the second swing links. By doing so, the diffraction grating and the second diffraction grating can be synchronously rotated at the same angle by the reciprocating motion of the reciprocating linear mechanism, and a double monochromator having a simple configuration can be obtained.

以上のように、本発明のモノクロメータは、簡易な構成で精度の高い波長走査を可能とし、反復走査も容易に行うことができる。 As described above, the monochromator of the present invention enables highly accurate wavelength scanning with a simple configuration, and can easily perform repetitive scanning.

本発明の一実施形態であるモノクロメータの模式的平面図である。It is a schematic plan view of the monochromator which is one Embodiment of this invention. 図１のモノクロメータの波長走査装置の模式的平面図である。It is a schematic plan view of the wavelength scanning apparatus of the monochromator of FIG. 図２の波長走査装置で波長走査をした際の模式的概略図である。It is a schematic schematic diagram at the time of wavelength scanning by the wavelength scanning apparatus of FIG. 本発明の他の実施形態であるモノクロメータの模式的平面図である。It is a schematic plan view of the monochromator which is another embodiment of this invention. 図４のモノクロメータの波長走査装置の模式的平面図である。It is a schematic plan view of the wavelength scanning apparatus of the monochromator of FIG. 図５のとは異なるモノクロメータの波長走査装置の模式的平面図である。It is a schematic plan view of the wavelength scanning apparatus of a monochromator different from that of FIG.

以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳説する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.

［第一実施形態］
＜モノクロメータ＞
本発明の一実施形態であるモノクロメータ１は、図１に示すように、波長走査装置２、入射スリット３、コリメータ鏡４、フォーカス鏡５及び出射スリット６を有する。なお、二点鎖線は光の経路を表し、矢印の方向に進行する。白色光として入射スリット３から入射した光はコリメータ鏡４により平行光となり、波長走査装置２に備えられる回折格子１３に導かれる。回折格子１３で回折された光は、フォーカス鏡５により出射スリット６に向かい、出射スリット６から特定の波長の単色光が出射される。 [First Embodiment]
<Monochromator>
As shown in FIG. 1, the monochromator 1 according to an embodiment of the present invention has a wavelength scanning device 2, an incident slit 3, a collimator mirror 4, a focus mirror 5, and an exit slit 6. The alternate long and short dash line represents the path of light and travels in the direction of the arrow. The light incident from the incident slit 3 as white light becomes parallel light by the collimator mirror 4 and is guided to the diffraction grating 13 provided in the wavelength scanning device 2. The light diffracted by the diffraction grating 13 is directed to the exit slit 6 by the focus mirror 5, and monochromatic light having a specific wavelength is emitted from the exit slit 6.

（波長走査装置）
波長走査装置２は、図２に示すように、走査台７、往復直線機構８、パンタグラフ機構１０、回折格子１３を備える。本実施例の往復直線機構８は、ボールねじを用い、ねじ軸８ａと、ナットを含む移動台８ｂと、回転モーター９とを備える。 (Wavelength scanning device)
As shown in FIG. 2, the wavelength scanning device 2 includes a scanning table 7, a reciprocating linear mechanism 8, a pantograph mechanism 10, and a diffraction grating 13. The reciprocating linear mechanism 8 of this embodiment uses a ball screw and includes a screw shaft 8a, a moving table 8b including a nut, and a rotary motor 9.

走査台７は、ねじ軸８ａを支持するための第一支持台７ａ、及び第二支持台７ｂを有する。第一支持台７ａ及び第二支持台７ｂは共に、走査台７と平行に、かつ一直線上に孔が設けられ、当該孔が公知のボールベアリング等を含み、ねじ軸８ａを回転自在に支持する。第二支持台７ｂの天部には、後述するパンタグラフ機構１０の揺動リンク１１を軸支する固定軸１４を受けるための軸受穴が配される。 The scanning base 7 has a first support base 7a for supporting the screw shaft 8a and a second support base 7b. Both the first support base 7a and the second support base 7b are provided with holes parallel to the scanning base 7 and in a straight line, and the holes include known ball bearings and the like to rotatably support the screw shaft 8a. .. A bearing hole for receiving the fixed shaft 14 that pivotally supports the swing link 11 of the pantograph mechanism 10, which will be described later, is arranged at the top of the second support base 7b.

ねじ軸８ａは、走査台７と平行に、第二支持台７ｂを貫通し、一端が第一支持台７ａに支持され、他端が、後述する回転モーター９と連結される。回転モーター９との連結手段は、特に限定されないが、公知のカップリング等により連結される。また、ねじ軸８ａは、第一支持台７ａ及び第二支持台７ｂの間に、移動台８ｂを有する。 The screw shaft 8a penetrates the second support base 7b in parallel with the scanning base 7, one end is supported by the first support base 7a, and the other end is connected to a rotary motor 9 described later. The connecting means with the rotary motor 9 is not particularly limited, but is connected by a known coupling or the like. Further, the screw shaft 8a has a moving base 8b between the first support base 7a and the second support base 7b.

移動台８ｂは、ねじ軸８ａに螺合し、ねじ軸８ａの回転により、ねじ軸８ａの中心軸と平行に直線往復移動が可能である。移動台８ｂは、その天部に、後述するパンタグラフ機構１０の主動リンク１２を軸支する自由軸１５を受けるための軸受穴が配される。 The moving table 8b is screwed into the screw shaft 8a, and the rotation of the screw shaft 8a enables linear reciprocating movement in parallel with the central axis of the screw shaft 8a. A bearing hole for receiving a free shaft 15 that pivotally supports the main link 12 of the pantograph mechanism 10, which will be described later, is arranged on the top of the moving table 8b.

回転モーター９は、走査台７に固定され、回転モーター９の回転軸中心とねじ軸８ａの中心軸とが一直線になるように、ねじ軸８ａに連結される。回転モーター９は、図示されない通電機構により通電され、正転・逆転を行う。回転モーター９の正逆転に伴い、ねじ軸８ａが正逆回転し、移動台８ｂが前後進（図２の左右）の直線往復移動を行う。回転モーター９の種類は、特に限定されないが、ステッピングモーターを用いることが好ましい。ステッピングモーターは、非通電時に停止位置を保持する特性を有し、ステップ数で回転角が制御できるため、ねじ軸８ａの正確な回転角、すなわち移動台８ｂの正確な送り量及び精度の高い反復走査等が可能で、制御手段を簡易にすることができる。 The rotary motor 9 is fixed to the scanning table 7 and is connected to the screw shaft 8a so that the center of the rotary shaft of the rotary motor 9 and the central shaft of the screw shaft 8a are aligned. The rotary motor 9 is energized by an energizing mechanism (not shown) to rotate forward and reverse. Along with the forward and reverse rotation of the rotary motor 9, the screw shaft 8a rotates forward and reverse, and the moving table 8b moves forward and backward (left and right in FIG. 2) in a straight line reciprocating motion. The type of the rotary motor 9 is not particularly limited, but it is preferable to use a stepping motor. Since the stepping motor has a characteristic of holding the stop position when the power is off and the rotation angle can be controlled by the number of steps, the rotation angle of the screw shaft 8a is accurate, that is, the feed amount of the moving table 8b is accurate and the repetition is highly accurate. Scanning and the like are possible, and the control means can be simplified.

パンタグラフ機構１０は、本実施例では４本のアームで菱形を構成するものを用いて説明する。 The pantograph mechanism 10 will be described in this embodiment by using a mechanism in which a rhombus is formed by four arms.

パンタグラフ機構１０は、揺動リンク１１及び主動リンク１２を有する。揺動リンク１１の一端は、第二支持台７ｂが有する固定軸１４に回動自在に軸支され、他端がそれぞれ主動リンク１２の一端と接合する。主動リンク１２のそれぞれの他端は、移動台８ｂが有する自由軸１５に回動自在に軸支される。具体的には、揺動リンク１１は、第１揺動アーム１１ａ及び第２揺動アーム１１ｂを、主動リンク１２は、第１主動アーム１２ａ及び第２主動アーム１２ｂを含み、第１揺動アーム１１ａの一端は固定軸１４に軸支され、第１主動アーム１２ａの一端は自由軸１５に軸支され、それぞれの他端が第一枢軸１６で回動自在に枢支されている。同様に、第２揺動アーム１１ｂの一端は固定軸１４に軸支され、第２主動アーム１２ｂの一端は自由軸１５に軸支され、それぞれの他端が第二枢軸１７で回動自在に枢支されている。第１揺動アーム１１ａ及び第１主動アーム１２ａと、第２揺動アーム１１ｂ及び第２主動アーム１２ｂとは、平面視で、ねじ軸８ａの回転軸を中心として、線対称に構成され、菱形（パンタグラフ形状）を形成する。なお、平面視とは、波長走査装置２（モノクロメータ１）を上から見た状態をいう。 The pantograph mechanism 10 has a swing link 11 and a driving link 12. One end of the swing link 11 is rotatably supported by a fixed shaft 14 of the second support base 7b, and the other ends are joined to one end of the main drive link 12. The other ends of the main drive links 12 are rotatably supported by the free shaft 15 of the moving table 8b. Specifically, the swing link 11 includes a first swing arm 11a and a second swing arm 11b, and the drive link 12 includes a first drive arm 12a and a second drive arm 12b, and the first swing arm. One end of 11a is pivotally supported by a fixed shaft 14, one end of the first driving arm 12a is pivotally supported by a free shaft 15, and the other ends of each are rotatably supported by a first pivot 16. Similarly, one end of the second swing arm 11b is pivotally supported by a fixed shaft 14, one end of the second driving arm 12b is pivotally supported by a free shaft 15, and the other ends of each are rotatably supported by a second pivot 17. It is pivotally supported. The first swing arm 11a and the first driving arm 12a, and the second swing arm 11b and the second driving arm 12b are arranged in line symmetry with respect to the rotation axis of the screw shaft 8a in a plan view, and have a diamond shape. Form (pantograph shape). The plan view means a state in which the wavelength scanning device 2 (monochromator 1) is viewed from above.

回折格子１３は、第１揺動アーム１１ａ上に配置される。具体的には、平面視で、第一第一枢軸１６及び固定軸１４の中心を結ぶ線と回折格子１３の反射面１３ａとが同一線上に、かつ固定軸１４の中心と回折格子１３の反射面１３ａの中心とが重なるように配置されるのが好ましい。このような配置とすることで、取り出される単色光の波長と回折格子１３の回転角との関係式を、簡易なものとすることができる。 The diffraction grating 13 is arranged on the first swing arm 11a. Specifically, in a plan view, the line connecting the centers of the first first pivot 16 and the fixed axis 14 and the reflection surface 13a of the diffraction grating 13 are on the same line, and the center of the fixed axis 14 and the reflection of the diffraction grating 13 are reflected. It is preferable that the surface 13a is arranged so as to overlap the center of the surface 13a. With such an arrangement, the relational expression between the wavelength of the monochromatic light taken out and the rotation angle of the diffraction grating 13 can be simplified.

（波長走査）
図３は、図２の状態から移動台８ｂが、距離ｄ［ｍｍ］移動した状態を示している。距離ｄ［ｍｍ］は、図示しない制御装置が回転モーター９の回転角度を制御することにより管理される。移動台８ｂが距離ｄ［ｍｍ］移動することで、回折格子１３の反射面が回転角θ［°］で回転する。 (Wavelength scanning)
FIG. 3 shows a state in which the moving table 8b has moved a distance d [mm] from the state shown in FIG. The distance d [mm] is managed by a control device (not shown) controlling the rotation angle of the rotary motor 9. When the moving table 8b moves by a distance d [mm], the reflecting surface of the diffraction grating 13 rotates at a rotation angle θ [°].

［利点］
一般のサインバー方式の走査装置は、回折格子が固定される回転台と一体のサインバーを、ねじ軸に螺合させた送りナットが押動するため、ねじ軸と送りナットの遊び（ガタつき）が、回折格子の回転角の精度に直接影響する。本実施例に係る波長走査装置では、移動台８ｂと回折格子１３との間に、パンタグラフ機構１０が備えられるため、当該パンタグラフが、ねじ軸８ａと移動台８ｂとの間に生じる遊び（ガタつき）を吸収し、当該遊びの影響を極めて小さくすることができる。また、一般のサインバー方式の走査装置では、ねじ軸の回転数、すなわちナットの移動距離ｄ［ｍｍ］と回折格子の回転角θ［°］とが下記式１の比例関係となるが、本件実施例に掛かる走査装置ではパンタグラフ機構１０により、移動台８ｂの移動距離ｄ［ｍｍ］の半分の値（ｄ／２［ｍｍ］）と回折格子１３の回転角θ［°］とが下記式２の比例関係となるため、回折格子１３の回転角を微細に調整することができる。式２より、本件実施例に掛かる走査装置では、移動台８ｂの移動距離ｄ、すなわちねじ軸８ａの回転数と、回折格子１３の回転角θとが、サインバー方式の波長走査と同じく、リニアな関係にあることがわかる。さらに、移動台８ｂを送った方向と逆向きの方向へ移動させるための機構を必要とせず、回転モーター９を正転及び逆転させるのみで、移動台８ｂが往復直線運動を行うため、反復波長走査を容易に行うことができる。
［式１］ｄ＝Ｌ_１・ｓｉｎθ・・・・・・・・・・・・・・（１）
［式２］ｄ／２＝Ｌ_２・ｓｉｎθ・・・・・・・・・・・・（２）
ここで、ｄは送りナット（移動台８ｂ）の移動距離［ｍｍ］、θは回折格子（回折格子１３）の回転角［°］、Ｌ_１はサインバーの長さ［ｍｍ］、Ｌ_２はパンタグラフ機構１０の４本のアーム（揺動リンク１１の第１揺動アーム１１ａ、第２揺動アーム１１ｂ、主動リンク１２の第１主動アーム１２ａ及び第２主動アーム１２ｂ）の長さ［ｍｍ］である。 [advantage]
In a general sine bar type scanning device, the feed nut screwed into the screw shaft pushes the sine bar integrated with the turntable to which the diffraction grating is fixed, so that the screw shaft and the feed nut play (play). ) Directly affects the accuracy of the rotation angle of the diffraction grating. In the wavelength scanning apparatus according to the present embodiment, since the pantograph mechanism 10 is provided between the moving table 8b and the diffraction grating 13, the pantograph causes play (play) between the screw shaft 8a and the moving table 8b. ) Can be absorbed and the influence of the play can be made extremely small. Further, in a general sine bar type scanning device, the number of rotations of the screw shaft, that is, the moving distance d [mm] of the nut and the rotation angle θ [°] of the diffraction grating are in a proportional relationship of the following equation 1. In the scanning apparatus according to the embodiment, the pantograph mechanism 10 uses the following equation 2 to determine half the value (d / 2 [mm]) of the moving distance d [mm] of the moving table 8b and the rotation angle θ [°] of the diffraction grating 13. Therefore, the rotation angle of the diffraction grating 13 can be finely adjusted. From Equation 2, in the scanning apparatus according to the present embodiment, the moving distance d of the moving table 8b, that is, the rotation speed of the screw shaft 8a and the rotation angle θ of the diffraction grating 13 are linear as in the wavelength scanning of the sine bar method. It turns out that there is a relationship. Further, since a mechanism for moving the moving table 8b in the direction opposite to the sending direction is not required and the moving table 8b performs a reciprocating linear motion only by rotating the rotary motor 9 in the forward and reverse directions, the repeating wavelength. Scanning can be easily performed.
[Equation 1] d = L ₁ · sine θ ・・・・・・・・・・・・・ (1)
[Equation 2] d / 2 = L ₂・ sineθ ・・・・・・・・・・・ (2)
Here, d is the moving distance [mm] of the feed nut (moving table 8b), θ is the rotation angle [°] of the diffraction grating (diffraction grating 13), L ₁ is the length of the sine bar [mm], and L ₂ is. The length [mm] of the four arms of the pantograph mechanism 10 (the first swing arm 11a and the second swing arm 11b of the swing link 11, the first drive arm 12a and the second drive arm 12b of the drive link 12). Is.

［第二実施形態］
本発明の他の実施形態であるモノクロメータは、ダブルモノクロメータ１８である。ダブルモノクロメータ１８は、図４に示すように、波長走査装置１９、入射スリット３、コリメータ鏡４、フォーカス鏡５及び出射スリット６を有する点で上述したモノクロメータ１と同一である。ダブルモノクロメータ１８は、さらに第二回折格子２６、ハーフミラー２０、スリット２１、ミラー２２、第二コリメータ鏡２３、第二フォーカス鏡２４及び第二出射スリット２５を有する。以下は、第一実施形態と異なる点についてのみ説明する。 [Second Embodiment]
The monochromator according to another embodiment of the present invention is the double monochromator 18. As shown in FIG. 4, the double monochromator 18 is the same as the monochromator 1 described above in that it has a wavelength scanning device 19, an incident slit 3, a collimator mirror 4, a focus mirror 5, and an exit slit 6. The double monochromator 18 further includes a second diffraction grating 26, a half mirror 20, a slit 21, a mirror 22, a second collimator mirror 23, a second focus mirror 24, and a second exit slit 25. The following describes only the differences from the first embodiment.

（波長走査装置）
波長走査装置１９は、図５に示すように、走査台２７、往復直線機構８、パンタグラフ機構１０、回折格子１３を備え、さらに第二回折格子２６と、第二揺動リンク２８、及び副動リンク３０を備える。本実施例の往復直線機構８は、実施形態１と同様に、ボールねじを用い、ねじ軸８ａ、ねじ軸８ａに螺合する移動台８ｂ、及び回転モーター９を備える。走査台２７は、ねじ軸８ａを支持するための第一支持台２７ａ、第二支持台２７ｂ、及び第二揺動リンク２８を軸支する第二固定軸２９を保持する第三支持台２７ｃを有する。 (Wavelength scanning device)
As shown in FIG. 5, the wavelength scanning apparatus 19 includes a scanning table 27, a reciprocating linear mechanism 8, a pantograph mechanism 10, and a diffraction grating 13, and further includes a second diffraction grating 26, a second swing link 28, and a secondary motion. The link 30 is provided. Similar to the first embodiment, the reciprocating linear mechanism 8 of the present embodiment includes a screw shaft 8a, a moving base 8b screwed to the screw shaft 8a, and a rotary motor 9 using a ball screw. The scanning base 27 includes a first support base 27a for supporting the screw shaft 8a, a second support base 27b, and a third support base 27c for holding the second fixed shaft 29 that pivotally supports the second swing link 28. Have.

第二揺動リンク２８の一端は、第三支持台２７ｃが有する第二固定軸２９に回動自在に軸支され、他端が副動リンク３０の一端と接合する。副動リンク３０の他端は、揺動リンク１１の一端と接合し、揺動リンク１１の回動に同期して副動リンク３０が回動する。具体的には、副動リンク３０の一端は、第二揺動リンク２８の他端と第三枢軸３１で回動自在に枢支され、他端は第一揺動アーム１１ａ及び第一主動アーム１２ａと共に、第一枢軸１６に回動自在に枢支される。 One end of the second swinging link 28 is rotatably supported by the second fixed shaft 29 of the third support base 27c, and the other end is joined to one end of the secondary moving link 30. The other end of the secondary drive link 30 is joined to one end of the swing link 11, and the secondary drive link 30 rotates in synchronization with the rotation of the swing link 11. Specifically, one end of the secondary swing link 30 is rotatably pivotally supported by the other end of the second swing link 28 and the third pivot 31, and the other ends are the first swing arm 11a and the first main drive arm. Together with 12a, it is rotatably pivotally supported by the first pivot 16.

第二回折格子２６は、第二揺動リンク２８に配置される。具体的には、平面視で、第二揺動リンク２８を軸支する第二固定軸２９及び第三枢軸３１の中心を結ぶ線と第二回折格子２６の反射面２６ａとが同一線上に、かつ第二揺動リンク２８を軸支する第二固定軸２９の中心軸と第二回折格子２６の反射面２６ａの中心とが重なるように配置され、回折格子１３の反射面１３ａと第二回折格子２６の反射面２６ａとが平行になることが好ましい。このような配置にすることで、反射面１３ａと反射面２６ａとが、平行を保ったまま同期して回動することが可能となる。 The second diffraction grating 26 is arranged at the second swing link 28. Specifically, in a plan view, the line connecting the centers of the second fixed shaft 29 and the third pivot 31 that pivotally support the second swing link 28 and the reflecting surface 26a of the second diffraction grating 26 are on the same line. Moreover, the central axis of the second fixed shaft 29 that pivotally supports the second swing link 28 and the center of the reflecting surface 26a of the second diffraction grating 26 are arranged so as to overlap with each other, and the reflecting surface 13a of the diffraction grating 13 and the second diffraction It is preferable that the reflecting surface 26a of the grating 26 is parallel to each other. With such an arrangement, the reflecting surface 13a and the reflecting surface 26a can rotate in synchronization while maintaining parallelism.

＜利点＞
本実施形態によるダブルモノクロメータでは、第二回折格子を回動するための駆動等を必要とせず、回折格子を回動するためのパンタグラフ機構と連結することで、第二回折格子を回動させることができる。また、回折格子と第二回折格子とを同期させるための制御手段等も要せず、回折格子と第二回折格子とを平行に配置することで、同期して同一角度で回動させることができる。 <Advantage>
The double monochromator according to the present embodiment does not require a drive for rotating the second diffraction grating, and rotates the second diffraction grating by connecting with a pantograph mechanism for rotating the diffraction grating. be able to. Further, no control means or the like for synchronizing the diffraction grating and the second diffraction grating is required, and by arranging the diffraction grating and the second diffraction grating in parallel, it is possible to rotate them at the same angle in synchronization. it can.

［第三実施形態］
上述のダブルモノクロメータ１８は、加分算式のダブルモノクロメータについて説明したが、副動リンク３０の配置を変更することで、容易に差分算式ダブルモノクロメータとすることができる。差分算式ダブルモノクロメータの波長走査装置３２は、図６に示すように、副動リンク３０が、第二揺動リンク２８と第二揺動アーム１１ｂとを連結する。以下は、第二実施形態と異なる点についてのみ説明する。 [Third Embodiment]
Although the above-mentioned double monochromator 18 has described the addition type double monochromator, the difference calculation type double monochromator can be easily obtained by changing the arrangement of the auxiliary link 30. In the wavelength scanning device 32 of the differential calculation type double monochromator, as shown in FIG. 6, the auxiliary driving link 30 connects the second swinging link 28 and the second swinging arm 11b. The following describes only the differences from the second embodiment.

（波長走査装置）
波長走査装置３２は、加分算式のダブルモノクロメータ１８の波長走査装置１９と同様に、走査台２７、往復直線機構８、パンタグラフ機構１０、回折格子１３、第二回折格子２６、第二揺動リンク２８及び副動リンク３０を備える。 (Wavelength scanning device)
The wavelength scanning device 32 is a scanning table 27, a reciprocating linear mechanism 8, a pantograph mechanism 10, a diffraction grating 13, a second diffraction grating 26, and a second swing, similarly to the wavelength scanning device 19 of the addition type double monochromator 18. It includes a link 28 and a secondary link 30.

副動リンク３０の一端は第二揺動リンク２８の他端と第三枢軸３１で回動自在に枢支され、他端は第二揺動アーム１１ｂ及び第二主動アーム１２ｂと共に、第二枢軸１７に回動自在に枢支される。 One end of the secondary swing link 30 is rotatably pivotally supported by the other end of the second swing link 28 and the third pivot 31, and the other end is the second pivot together with the second swing arm 11b and the second drive arm 12b. It is rotatably pivotally supported by 17.

第二回折格子２６は、第二揺動リンク２８に配置される。具体的には、第二揺動リンク２８を軸支する第二固定軸２９及び第三枢軸３１の中心を結ぶ線と第二回折格子２６の反射面２６ａとが同一線上に、かつ第二揺動リンク２８を軸支する第二固定軸２９の中心軸と第二回折格子２６の反射面２６ａの中心とが重なるように配置される。このような配置にすることで、反射面１３ａと反射面２６ａとが、同期して逆方向に回動することが可能となる。例えば図６で、回折格子１３が一定角度に反時計回りに回動すると、回折格子２６が同一角度に時計回りに回動する。 The second diffraction grating 26 is arranged at the second swing link 28. Specifically, the line connecting the centers of the second fixed shaft 29 and the third pivot 31 that pivotally support the second swing link 28 and the reflection surface 26a of the second diffraction grating 26 are on the same line and the second swing The central axis of the second fixed shaft 29 that pivotally supports the dynamic link 28 and the center of the reflecting surface 26a of the second diffraction grating 26 are arranged so as to overlap each other. With such an arrangement, the reflecting surface 13a and the reflecting surface 26a can rotate in the opposite directions in synchronization with each other. For example, in FIG. 6, when the diffraction grating 13 rotates counterclockwise at a constant angle, the diffraction grating 26 rotates clockwise at the same angle.

＜利点＞
本実施形態によるダブルモノクロメータでは、第二回折格子を回動するための駆動等を必要とせず、回折格子を回動するためのパンタグラフ機構と連結することで、回折格子が一定角度で回動すると、同期して同一角度で逆方向に第二回折格子を回動させることができる。 <Advantage>
The double monochromator according to the present embodiment does not require a drive for rotating the second diffraction grating, and the diffraction grating rotates at a constant angle by connecting with a pantograph mechanism for rotating the diffraction grating. Then, the second diffraction grating can be rotated in the opposite direction at the same angle in synchronization.

＜その他の実施形態＞
上記開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 <Other Embodiments>
It should be considered that the disclosed embodiments are exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is not limited to the configuration of the above embodiment, but is indicated by the scope of claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims. To.

上記実施形態のおいては、モノクロメータの波長走査のパンタグラフ機構を４本のアームで構成されるものを用いて説明したが、より簡易な２本のアームで構成されるパンタグラフ機構とすることも可能である。上述の実施例で例示すると、揺動リンク１１が第二揺動アーム１１ｂを、主動リンク１２が第二主動アーム１２ｂをそれぞれ含まず、揺動リンク１１の第一揺動アーム１１ａ及び主動リンク１２の第一主動アーム１２ａの２本のアームでパンタグラフ機構１０が構成される等である。 In the above embodiment, the pantograph mechanism for wavelength scanning of a monochromator has been described using a pantograph mechanism composed of four arms, but a simpler pantograph mechanism composed of two arms may also be used. It is possible. In the above embodiment, the swing link 11 does not include the second swing arm 11b, and the drive link 12 does not include the second drive arm 12b, and the swing link 11 does not include the first swing arm 11a and the drive link 12. The pantograph mechanism 10 is configured by the two arms of the first driving arm 12a of the above.

また、回折格子の反射面が、パンタグラフ機構のアームと平行に取り付けたもので説明したが、所定の角度をつけて取り付けることも、本発明の意図する範囲である。 Further, although the reflection surface of the diffraction grating is attached in parallel with the arm of the pantograph mechanism, it is also within the scope of the present invention to attach the diffraction grating at a predetermined angle.

ダブルモノクロメータで、副動リンクで揺動リンク及び第二揺動リンクを同期して回動させる構成で説明したが、歯車による駆動伝達機構等により揺動リンク及び第二揺動リンクを同期して回動させることも可能である。 Although the configuration has been described in which the swing link and the second swing link are synchronously rotated by the secondary motion link in a double monochromator, the swing link and the second swing link are synchronized by a drive transmission mechanism using gears or the like. It is also possible to rotate it.

本発明のモノクロメータは、波長走査が反復操作性に優れ、かつ高精度に行うことができるので、試料の光学特性の調査、研究に好適に使用される。 Since the monochromator of the present invention has excellent repetitive operability and can perform wavelength scanning with high accuracy, it is suitably used for investigating and studying the optical characteristics of a sample.

１モノクロメータ
２，１９，３２波長走査装置
３入射スリット
４コリメータ鏡
５フォーカス鏡
６出射スリット
７走査台
７ａ第一支持台
７ｂ第二支持台
８往復直線機構
８ａねじ軸
８ｂ移動台
９回転モーター
１０パンタグラフ機構
１１揺動リンク
１１ａ第一揺動アーム
１１ｂ第二揺動アーム
１２主動リンク
１２ａ第一主動アーム
１２ｂ第二主動アーム
１３回折格子
１３ａ反射面
１４固定軸
１５自由軸
１６第一枢軸
１７第二枢軸
１８ダブルモノクロメータ
２０ハーフミラー
２１スリット
２２ミラー
２３第二コリメータ鏡
２４第二フォーカス鏡
２５第二出射スリット
２６第二回折格子
２６ａ反射面
２７走査台
２７ａ第一支持台
２７ｂ第二支持台
２７ｃ第三支持台
２８第二揺動リンク
２９第二固定軸
３０副動リンク
３１第三枢軸
ｄ直線移動距離
θ 回折格子回転角

1 Monochrome meter 2, 19, 32 Wavelength scanning device 3 Incident slit 4 Collimator mirror 5 Focus mirror 6 Exit slit 7 Scanning stand 7a First support base 7b Second support base 8 Reciprocating linear mechanism 8a Screw shaft 8b Moving base 9 Rotating motor 10 Pantograph mechanism 11 Swing link 11a First swing arm 11b Second swing arm 12 Drive link 12a First drive arm 12b Second drive arm 13 Diffraction grating 13a Reflection surface 14 Fixed axis 15 Free axis 16 First pivot 17 Second Axis 18 Double Monochrome Meter 20 Half Mirror 21 Slit 22 Mirror 23 Second Collimator Mirror 24 Second Focus Mirror 25 Second Exit Slit 26 Second Diffraction Grating 26a Reflection Surface 27 Scanning Platform 27a First Support Platform 27b Second Support Platform 27c Three support 28 Second swing link 29 Second fixed shaft 30 Secondary moving link 31 Third pivot d Linear movement distance θ Diffraction grating rotation angle

Claims

A monochromator including a diffraction grating and an angle adjusting unit for adjusting the angle of the diffraction grating.
The above angle adjustment part
A pantograph mechanism in which the diffraction grating is relatively fixed,
It is connected to this pantograph mechanism and has a reciprocating linear mechanism that expands and contracts the pantograph mechanism.
The diffraction grating is rotated by the reciprocating motion of the reciprocating linear mechanism,
The above pantograph mechanism
A swing link that is rotatably supported by a fixed shaft,
One end is pivotally supported at the free end of this swing link, and the other end is rotatably supported by a free shaft.
With
The diffraction grating is relatively fixed to the fixed shaft side of the swing link, and the diffraction grating is relatively fixed.
The reciprocating linear mechanism is connected to the free axis,
The movement distance d [mm] of the free axis by the reciprocating linear mechanism, the rotation angle θ [°] of the diffraction lattice, and the sum L ₂ [mm] of the lengths of the swinging link and the driving link, respectively. A monochrome meter characterized in that the relationship satisfies the following equation 2.
d / 2 = L ₂・ sineθ ・・・・ (2)

Each of the above rocking link and the driving link is composed of a pair.
The monochromator according to claim 1, wherein the diffraction grating is relatively fixed to one of the pair of rocking links.

A double monochromator provided with a second diffraction grating in addition to the monochromator according to claim 2.
A second swing link that is rotatably supported by a fixed shaft,
One end is pivotally supported at the free end of the second swinging link, and the other end is pivotally supported at the free end of the swinging link.
A double monochromator in which the second diffraction grating is relatively fixed to one of the second swing links.