JPH05118921A

JPH05118921A - 回折格子型分光器

Info

Publication number: JPH05118921A
Application number: JP27975491A
Authority: JP
Inventors: Masakazu Yoshioka; 正和吉岡
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1991-10-25
Filing date: 1991-10-25
Publication date: 1993-05-14

Abstract

(57)【要約】【目的】微小距離だけずれた角度位置間における入口ス
リット板の高速微動を繰り返し精度よく行うことがで
き、真空中でも使用できる分光器を提供する。【構成】本発明の回折格子型分光器は、入口スリット板
Ｓ₁を保持してローランド円Ｒの接線Ｌ方向に沿って摺
動するスリットホルダ１と、これを支持する案内台４
と、スリットホルダ１を押圧して案内台４の外端部４ｂ
へと移動させるスキャニングダイアル５と、案内台４の
内端部４ａとスリットホルダ１との間に架けられた引っ
張りバネ８と、スキャニングダイアル５の押圧側先端部
５ａを支点として支持され、かつ、該押圧側先端部５ａ
との接触部位を中心とする振り分け状とされた揺動板１
０と、その内端部１０ａに取り付けられてスリットホル
ダ１の側面に当接する当接部材１１と、揺動板１０の外
端部１０ｂとスリットホルダ１の側面との間に介装され
た圧電磁器部材１２とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、発光分光分析装置など
において用いられる回折格子型分光器にかかり、特に
は、真空中で使用される分光器における入口スリット板
の高速微動機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、発光分光分析装置では、試料
からの放射光を元素ごとに特有のスペクトル線に分け、
スペクトル線の有無及び強度を測定することによって試
料に含まれる元素の定性及び定量分析を行うようになっ
ており、測定すべき光をスペクトル線に分けるに際して
は回折格子型分光器を用いるのが一般的となっている。
そして、このような回折格子型分光器の一例としては、
図４で原理構造を示すような同時多元素分析用のポリク
ロメータといわれるものがあり、このポリクロメータ
は、所定の曲率半径を有するローランド円Ｒ上に、入口
スリット板Ｓ₁、凹面状の回折格子Ｇ、出口スリット板
Ｓ₂のそれぞれを配置した構成となっている。すなわ
ち、このポリクロメータにおいては、入口スリット板Ｓ
₁を通って入射してきた光が回折格子Ｇで反射されるこ
とによって元素ごとに対応した波長のスペクトル線に分
けられ、ここで分けられた各スペクトル線が対応する位
置それぞれに予め配置された出口スリット板Ｓ₂を通過
したうえで検出器（図示していない）に入射するように
なっている。

【０００３】ところで、このポリクロメータを用いれ
ば、図５の特性図で示すようなスペクトル線のピーク分
布が得られるのであるが、精度の高い定量分析を行おう
とする場合には、測定波長におけるスペクトル線のピー
ク強度Ｐ₀とともに、これから微小距離だけずれた波長
におけるスペクトル線の強度、いわゆるバックグラウン
ド強度Ｐ_Bを測定したうえ、このバックグラウンド強度
Ｐ_Bを見かけのピーク強度Ｐ₀から差し引くことによって
真のピーク強度Ｐ（＝Ｐ₀−Ｐ_B）を見いだすことが行わ
れる。

【０００４】そして、このようなバックグラウンド強度
Ｐ_Bを測定するに際しては、図４で示すように、ポリク
ロメータを構成する入口スリット板Ｓ₁の入射側に光を
屈折させるためのパラレルプレート（平行平面板）２０
を設置しておき、このパラレルプレート２０を傾斜させ
て所定の角度位置で静止させることにより、入射光の入
射角を変化させて測定波長からわずかにずれた波長にお
けるバックグラウンド強度Ｐ_Bを測定する方法が採用さ
れている。なお、図４中の符号２１は測定波長における
光軸、２２はわずかにずれた波長における光軸を示して
いる。

【０００５】さらに、図示していないが、他の回折格子
型分光器としては、入口スリット板Ｓ₁、回折格子Ｇ、
出口スリット板Ｓ₂のそれぞれが所定の曲率半径を有す
るローランド円Ｒ上を相対的に移動する構成とされたい
わゆる波長走査型のモノクロメータといわれるものがあ
り、このモノクロメータでは、パルスモータを用いてロ
ーランド円Ｒ上における入口スリット板Ｓ₁の位置をわ
ずかな距離だけ移動させることによって入射角を変化さ
せてバックグラウンド強度Ｐ_Bを測定することが行われ
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記ポリク
ロメータではパラレルプレート２０を用いて入射光の入
射角を変化させるのであるが、この方法においては、パ
ラレルプレート２０の入射光に対する静止位置を厳密に
制御しなければならず、また、測定波長におけるスペク
トル線の強度Ｐ₀と、これからわずかに位置ずれした波
長におけるバックグラウンド強度Ｐ_Bとを極めて短時間
内で測定する必要があるため、これらの波長それぞれに
対応した角度位置間でパラレルプレート２０を高速微動
させなければならない。しかしながら、このような高速
微動を繰り返しながらパラレルプレート２０を所定の角
度位置で繰り返し正確に静止させるのは非常に困難なこ
とであった。

【０００７】一方、パルスモータによって入口スリット
板Ｓ₁を移動させるモノクロメータにおいても上記同様
の必要が生じることになるのであるが、この入口スリッ
ト板Ｓ₁の駆動機構を構成する歯車のバックラッシなど
による影響が避けられないため、入口スリット板Ｓ₁の
高速微動を繰り返しながら微小距離だけ離れた角度位置
を精度よく維持するのはやはり大変な困難を伴うものと
なっていた。

【０００８】本発明は、このような不都合に鑑みて創案
されたものであって、微小距離だけずれた角度位置間に
おける入口スリット板の高速微動を繰り返し精度よく行
うことができる機構を備えており、真空中であっても使
用可能な回折格子型分光器の提供を目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる回折格子
型分光器は、このような目的を達成するために、ローラ
ンド円上に配置された入口スリット板と、これを保持し
て前記ローランド円の接線方向に沿って摺動するスリッ
トホルダと、分光器本体上に配設されて前記スリットホ
ルダを摺動自在に支持する案内台と、前記分光器本体上
に配設されて前記スリットホルダの側面を押すことによ
り該スリットホルダを前記案内台の内端部から外端部へ
と移動させるスキャニングダイアルと、前記案内台の内
端部と前記スリットホルダとの間に架け渡された引っ張
りバネとを備えるとともに、前記スキャニングダイアル
の押圧側先端部を支点として揺動自在に支持され、か
つ、該押圧側先端部との接触部位を中心とする振り分け
状に形成された揺動板と、その内端部に取り付けられて
前記スリットホルダの側面に当接する当接部材と、前記
揺動板の外端部と前記スリットホルダの側面との間に介
装された圧電磁器部材とを具備している。

【００１０】

【作用】上記構成によれば、スキャニングダイアルを回
転操作することによってスリットホルダを移動させて測
定波長を選択した後、圧電磁器部材に対する印加電圧を
変化させると、この印加電圧の変化に応じて圧電磁器部
材の厚みが増減変化することになる。すると、この圧電
磁器部材の厚みの増減変化に応じて揺動板がスキャニン
グダイアルの押圧側先端部を支点としながら揺動するこ
とになり、この揺動板の内端部に取り付けられた当接部
材に加わっている押圧力が強まるかあるいは弱まること
になる。

【００１１】そして、この当接部材に加わる押圧力が強
弱変化すると、スリットホルダ及びこれに保持された入
口スリット板は圧電磁器部材の厚みの増減変化量に見合
う微小距離だけローランド円の接線方向に沿って移動さ
せられることになり、この入口スリット板を通過する光
の波長は予め選択された測定波長から微小な距離だけず
れることになる。その結果、この入口スリット板と対応
する位置に設けられた出口スリット板には、測定波長か
らわずかにずれた波長におけるスペクトル線が入射する
ことになり、この測定波長のわずかにずれた前後位置そ
れぞれにおけるバックグラウンド強度が測定される。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１３】図１は本実施例にかかる回折格子型分光器
としてのポリクロメータの要部である入口スリット板Ｓ
₁の高速微動機構を簡略化して示す一部破断平面図、図
２は図１のＡ−Ａ線に沿う一部省略断面図であり、これ
らの図面は従来例を示す図４における入口スリット板Ｓ
₁付近の具体的な構造を示している。なお、この入口ス
リット板Ｓ₁付近以外の構造については、従来例と基本
的に異ならないので図示を省略する。

【００１４】本実施例にかかるポリクロメータは、所定
の曲率半径を有するローランド円Ｒ上の互いに関連する
位置ごとに配置された入口スリット板Ｓ₁、回折格子
Ｇ、出口スリット板Ｓ₂から構成されたものであり、入
口スリット板Ｓ₁の高速微動機構を備えている。そし
て、この高速微動機構における入口スリット板Ｓ₁は光
が通過しうる構成とされたスリットホルダ１によって保
持されており、このスリットホルダ１は摺動板２上に一
体として固着されたうえ、この摺動板２とともにローラ
ンド円Ｒの接線方向Ｌに沿って摺動するようになってい
る。なお、ここで、図中の符号１５は、入口スリット板
Ｓ₁を通過する光の光軸を示している。

【００１５】また、この高速微動機構は、分光器本体
（図示していない）上に配設され、かつ、摺動板２を介
してスリットホルダ１を摺動自在に支持する案内台４
と、スリットホルダ１の一側部と対応する分光器本体上
の所定位置に配設され、かつ、前記接線方向Ｌと交差す
る向きに前進動作してスリットホルダ１の側面を押圧す
るスキャニングダイアル５とを備えており、このスキャ
ニングダイアル５の押圧側先端部５ａは半球状の突起と
して形成されている。なお、ここで、図中の符号６はロ
ーランド円Ｒの接線方向Ｌに沿う状態で案内台４の上面
に形成された案内溝であり、７は摺動板２の下面に突設
されて案内溝６に沿って移動するローラである。さらに
また、案内台４の内端部４ａとスリットホルダ１が固着
された摺動板２の下面における所定位置との間には所定
長さとされた引っ張りバネ８が架け渡されており、この
引っ張りバネ８は案内溝６内に収められている。

【００１６】そこで、スキャニングダイアル５を回転操
作して前進させると、その押圧側端部５ａがスリットホ
ルダ１の側面を押圧し、かつ、このスリットホルダ１を
介して摺動板２を接線方向Ｌと交差する向きに沿う点接
触状態で押圧することが起こる。すると、この押圧動作
に伴い、摺動板２は引っ張りバネ８を引き伸ばしながら
案内台４の内端部４ａから外端部４ｂへと向かって移動
することになり、これとともに入口スリット板Ｓ₁が移
動させられることになる結果、所要の測定波長が選択さ
れる。また、これに対し、スキャニングダイアル５を回
転操作して後退させると、スリットホルダ１及び摺動板
２を強制的に押圧していた外力が失われることになる結
果、引っ張りバネ８自らの作用によって摺動板２が案内
溝６に沿って引き戻されることが起こり、この摺動板２
が案内台４の内端部４ａまで移動することになる。

【００１７】さらにまた、本実施例にかかる高速微動機
構は、スリットホルダ１の側面とスキャニングダイアル
５の押圧側先端部５ａとの間に配置され、かつ、この押
圧側先端部５ａを支点として揺動自在に支持された揺動
板１０を具備している。そして、この揺動板１０は、押
圧側先端部５ａとの接触部位を中心とする振り分け状と
して形成されており、その内端部にはスリットホルダ１
の側面に当接する球状の当接部材１１が取り付けられる
一方、その外端部１０ｂとスリットホルダ１の側面との
間には圧電磁器部材１２、すなわち、印加電圧に応じて
厚みが増減変化することになる圧電セラミックスが介装
されている。なお、この圧電磁器部材１２に対しては、
その基準厚みを規定するための初期電圧が予め印加され
ている。

【００１８】そこで、この圧電磁器部材１２に対する印
加電圧を変化させると、この印加電圧の変化に応じて圧
電磁器部材１２の厚みが増減変化し、この圧電磁器部材
１２の厚みの増減変化に応じて揺動板１０がスキャニン
グダイアル５の押圧側先端部５ａを支点としながら揺動
することになる。すると、この揺動板１０の内端部１０
ａに取り付けられた当接部材１１を介してスリットホル
ダ１の側面に加わっている押圧力が強まるかあるいは弱
まることになり、この当接部材１１に加わる押圧力の強
弱変化によってスリットホルダ１が固着された摺動板２
は圧電磁器部材１２の厚みの増減変化量に見合う微小距
離だけローランド円Ｒの接線方向Ｌに沿って移動するこ
とになる。

【００１９】すなわち、印加電圧を増やすことによって
圧電磁器部材１２の厚みを増加させると、当接部材１１
は圧電磁器部材１２の厚み増加量に見合う力でスリット
ホルダ１の側面をより強く押すことになり、摺動板２は
引っ張りバネ８に抗しながら案内台４の外端部４ｂへ向
かって移動することになる。そして、このときの印加電
圧を初期電圧へと戻せば、圧電磁器部材１２の厚みもも
との基準厚みへと戻る。また、印加電圧を減らすことに
よって圧電磁器部材１２の厚みを減少させてやると、ス
リットホルダ１の側面を押圧している力は厚み減少量に
見合うだけ減少することになり、このスリットホルダ１
が固着された摺動板２は引っ張りバネ８によって引き戻
されるので、この摺動板２は案内台４の内端部４ａへ向
かって移動させられることになる。

【００２０】そこで、この摺動板２の移動に伴い、スリ
ットホルダ１によって保持された入口スリット板Ｓ₁を
通過する光の波長は予め選択された測定波長から微小な
距離だけずれることになり、この入口スリット板Ｓ₁と
対応する位置に設けられた出口スリット板Ｓ₂には測定
波長からわずかにずれた波長におけるスペクトル線が入
射することになる。したがって、この高速微動機構にお
いては、印加電圧の変化によって圧電磁器部材１２の厚
みを増減変化させることにより、測定波長におけるスペ
クトル線の強度Ｐ₀と、その前後それぞれに位置ずれし
た波長におけるスペクトル線の強度であるバックグラウ
ンド強度Ｐ_Bとが極めて短時間のうちに繰り返して測定
されることになる。すなわち、この高速微動機構によれ
ば、図３で示すように、測定波長の前後における波長の
バックグラウンド強度Ｐ_Bが互いに異なっている場合で
あっても何らの不都合なく測定できるという利点があ
る。

【００２１】なお、本発明の適用範囲がポリクロメータ
のみに限定されるものではなく、モノクロメータは勿論
のこと、発光分光分析装置以外において用いられる回折
格子型分光器に対しても適用可能であることはいうまで
もない。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかる回
折格子型分光器は入口スリット板の高速微動機構を備え
ており、この高速微動機構を構成する圧電磁器部材の厚
みを印加電圧の変化によって増減変化させると、入口ス
リット板を保持したスリットホルダがローランド円の接
線方向に沿って微小距離だけ移動するから、測定波長に
おけるスペクトル線の強度と、その前後に位置ずれした
波長におけるバックグラウンド強度とを極めて短時間の
うちに繰り返して測定することができる。したがって、
本発明によれば、微小距離だけずれた角度位置間におけ
る入口スリット板の高速微動を極めて容易に繰り返すこ
とができ、かつ、これらの角度位置を精度よく維持する
ことができるとともに、真空中であっても使用できると
いう優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例にかかる回折格子型分光器の要部で
ある入口スリット板の高速微動機構を簡略化して示す一
部破断平面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う一部省略断面図である。

【図３】スペクトル線のピーク分布を示す特性図であ
る。

【図４】従来例にかかるポリクロメータの原理構造を示
す模式的な説明図である。

【図５】スペクトル線のピーク分布を示す特性図であ
る。

【符号の説明】

１スリットホルダ４案内台４ａ内端部４ｂ外端部５スキャニングダイアル５ａ押圧側先端部１０揺動板１０ａ内側端部１０ｂ外側端部１１当接部材１２圧電磁器部材Ｓ₁ 入口スリット板Ｒローランド円Ｌ接線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ローランド円上に配置された入口スリッ
ト板と、これを保持して前記ローランド円の接線方向に
沿って摺動するスリットホルダと、分光器本体上に配設
されて前記スリットホルダを摺動自在に支持する案内台
と、前記分光器本体上に配設されて前記スリットホルダ
の側面を押すことにより該スリットホルダを前記案内台
の内端部から外端部へと移動させるスキャニングダイア
ルと、前記案内台の内端部と前記スリットホルダとの間
に架け渡された引っ張りバネとを備えるとともに、前記スキャニングダイアルの押圧側先端部を支点として
揺動自在に支持され、かつ、該押圧側先端部との接触部
位を中心とする振り分け状に形成された揺動板と、その
内端部に取り付けられて前記スリットホルダの側面に当
接する当接部材と、前記揺動板の外端部と前記スリット
ホルダの側面との間に介装された圧電磁器部材とを具備
していることを特徴とする回折格子型分光器。