JPH05346498A - ミラ−装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】光源から出る放射光の光束を実験試料に確実に
集光する。 【構成】ミラ−１の長手方向に３個所以上設けた荷重作
用機構１０ａ，１０ｂ，１０ｃでミラ−１に荷重を与え
てミラ−１を湾曲させる。このミラ−１を湾曲させると
きに、あらかじめ荷重作用機構１０ａ，１０ｂ，１０ｃ
の取付位置に応じて定められた変位量と変位検出手段で
測定した変位量との差により各荷重作用機構の圧電素子
１２を制御してミラ−長手方向の曲率を可変し、ミラ−
１の反射面を楕円面に近似させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は放射光ビ−ムラインの
放射光を試料に集光するミラ−装置、集光度の向上に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】シンクロトロン放射による放射光を利用
するミラ−装置は、放射光をミラ−の反射面に対して、
例えば0.2〜2.5度程度の小角度で入射して反射させ、実
験試料に集光するようにしている。そしてミラ−は放射
光の光軸方向に対して１ｍ前後の非常に長いものが使用
され、放射光を集光するために焦点距離は10〜30m程度
で使用することが多い。このためミラ−の反射面を曲率
が200〜2000m程度の曲面にする必要がある。このような
大きい曲率にミラ−の反射面を直接加工することは困難
であるため、ミラ−に曲げ荷重を与えて湾曲させてい
る。

【０００３】このミラ−を湾曲させ放射光を集光するミ
ラ−装置は、図８の斜視図に示すように、直方体のミラ
−１とミラ−１を２次曲面にする湾曲機構２とを有し、
放射光ビ−ムラインに連結され、例えば１／10⁹〜１／1
0¹⁰ト−ルの圧力の真空容器に収納されている。湾曲機
構２はミラ−１を支持するミラ−ベ−ス３と荷重フレ−
ム４とを有する。ミラ−ベ−ス３は長手方向の両端部に
半円柱状のミラ−支持部５を有し、ミラ−支持部５の上
面でミラ−１を支持している。荷重フレ−ム４の放射光
６が通過する位置を避けた下面のミラ−支持部５より内
側の位置には荷重作用点７を有する。

【０００４】そしてスプリング８を介して荷重フレ−ム
４の中央部に下向きの荷重Ｐを加え、ミラ−支持部５で
支持されているミラ−１に荷重作用点７から下向きの荷
重を加える。この荷重によりミラ−１には、図９に示す
ように、ミラ−支持部５を支点とし、荷重フレ−ム４の
両端部にある荷重作用点７を荷重点として均一な曲げモ
−メントが加えられ、ミラ−１を２次曲面に微小変形す
る。このように湾曲したミラ−１の反射面に対して放射
光６を小角度で入射し、反射させて実験試料に集光して
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようにミラ−１に均一な曲げモ−メントを加えて湾曲さ
せると、ミラ−１は幾何学的には焦点を１個しか有さな
い放物線に沿った形状になる。このようなミラ−１に光
源から出る放射光の光束を反射して実験試料に集光して
も、十分な集光が行なわれず、実験に必要な放射光強度
や波長分解能が得られないという短所があった。

【０００６】この発明はかかる短所を解決するためにな
されたものであり、光源から出る放射光の光束を実験試
料に確実に集光することができるミラ−装置を得ること
を目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係るミラ−装
置は、ミラ−の長手方向に曲げモ−メントを与えて反射
面を湾曲させ、ビ−ムラインからの放射光を反射して実
験試料に集光するミラ−装置において、ミラ−の長手方
向に圧電素子を使用した荷重作用機構を３個所以上設け
たことを特徴とする。上記荷重作用機構には変位増幅機
構を設けることが好ましい。

【０００８】また、荷重作用機構に変位検出手段を取り
付け、あらかじめ荷重作用機構の取付位置に応じて定め
られた変位量と変位検出手段で測定した変位量との差に
より圧電素子の出力を制御する。

【０００９】

【作用】この発明においては、ミラ−の長手方向に３個
所以上設けた荷重作用機構でミラ−に荷重を与えてミラ
−を湾曲させる。このミラ−を湾曲させるときに、あら
かじめ荷重作用機構の取付位置に応じて定められた変位
量と変位検出手段で測定した変位量との差により各荷重
作用機構の圧電素子を制御してミラ−長手方向の曲率を
可変し、ミラ−の反射面を楕円面に近似させる。

【００１０】

【実施例】図１はこの発明の一実施例を示す構成図であ
る。図に示すように、ミラ−装置は、ミラ−１とミラ−
ベ−ス３と３個の荷重作用機構１０ａ，１０ｂ，１０ｃ
とを有し、放射光ビ−ムラインに連結された例えば１／
10⁹〜１／10¹⁰ト−ルの圧力の真空容器６に収納されて
いる。ミラ−ベ−ス３の両端部にはミラ−支持部５が設
けられ、ミラ−支持部５によりミラ−１を水平に支持し
ている。荷重作用機構１０ａ，１０ｂ，１０ｃはミラ−
１に荷重を与えてミラ−１を湾曲させるものであり、ミ
ラ−１の長手方向に対して一定間隔をおいてミラ−ベ−
ス３上に取り付けられている。

【００１１】ミラ−１の中央部に設けられた荷重作用機
構１０ｂはミラ−１に上向きの荷重を与えるものであ
り、図２に示すように、フレ−ム１１と、圧電素子１２
を有しフレ−ム１１に押しボルト１４で予圧をかけなが
ら取り付けられ、上端に出力部を有する圧電素子予圧手
段１３と、フレ−ム１１にヒンジ１５，１６を介して取
り付けられたリンク機構からなる変位増幅手段１７とを
有する。

【００１２】また、ミラ−１の中央部の左右の設けられ
た荷重作用機構１０ａ，１０ｃはミラ−１に下向きの荷
重を与えるものであり、図３に示すように、フレ−ム１
１と、圧電素子１２を有しフレ−ム１１に押しボルト１
４で予圧をかけながら取り付けられ、下端に出力部を有
する圧電素子予圧手段１３と、フレ−ム１１にヒンジ１
５，１６を介して取り付けられたリンク機構からなる変
位増幅手段１７とを有する。

【００１３】変位増幅手段１７の一方のレバ−１８の中
間部には圧電素子予圧手段１３の出力部が連結され、他
方のレバ−１９の先端部には荷重作動部２０が設けられ
ている。また、荷重作動部２０の近傍に歪ゲ−ジ２１が
取り付けられている。そして各荷重作用機構１０ａ，１
０ｂ，１０ｃの荷重作動部２０がミラ−１の荷重作用点
２２ａ，２２ｂ，２２ｃにクランプされている。

【００１４】各荷重作用機構１０ａ，１０ｂ，１０ｃの
圧電素子１２と歪ゲ−ジ２１はそれぞれ図４のブロック
図に示すように制御部３０に接続されている。制御部３
０は設定値入力部３１と演算処理部３２と電圧出力部３
３とを有する。

【００１５】上記のように構成されたミラ−装置におい
て、各荷重作用機構１０ａ，１０ｂ，１０ｃの設定値入
力部３１には、湾曲させるミラ−１の目標軌跡と荷重作
用機構１０ａ，１０ｂ，１０ｃの設置位置により定まる
変位量の設定値と、ミラ−１の変位量の設定値とで定ま
る荷重とをあらかじめ入力して記憶しておく。そしてミ
ラ−１を湾曲するときは、設定値入力部３１から荷重作
用機構１０ａ，１０ｂ，１０ｃの設置位置に応じた変位
量の設定値と荷重の設定値を演算処理部３３に送る。演
算処理部３２は送られた変位量の設定値と荷重の設定値
とから圧電素子１２に送る電荷の量を演算して電圧出力
部３３に送る。電圧出力部３３は送られた電荷の量に応
じた電圧を圧電素子１２に送り、圧電素子１２から所定
の変位を出力する。この変位を変位増幅手段１７増幅
し、荷重作用機構１０ａ，１０ｂ，１０ｃにクランプさ
れたミラ−１の荷重作用点２２ａ，２２ｂ，２２ｃに変
位と荷重を加える。この荷重作用点２２ａ，２２ｂ，２
２ｃに加える変位を歪ゲ−ジ２１で検出して、所定の設
定値になるように制御している。

【００１６】例えば図５に示すように一定厚さのミラ−
１の一方の支持端Ａから距離Ｘがそれぞれ250mm，500m
m，750mmのＢ，Ｃ，Ｄ点に荷重作用機構１０ａ，１０
ｂ，１０ｃで、図６に示すように、変位Ｙがそれぞれ−
50.1μm，−68.3μm，−52.4μmになるように、Ｂ，Ｄ
点で−10.68kgf，−13.5kgfの下向きの荷重Ｐをそれぞ
れ加え、Ｃ点で6.14kgfの上向きの荷重Ｐを加えると、
ミラ−１の反射面を楕円面に近似させることができる。

【００１７】この楕円面に近似したミラ−１の第１焦点
に放射光６の光源を置き、第２焦点に実験試料を置くこ
とにより、光源からの放射光６をミラ−１で反射して実
験試料に正確に集光することができ、より強く、より高
い分解能の放射光６を実験試料に入射することができ
る。

【００１８】なお、上記実施例は荷重作用機構１０ａ，
１０ｂ，１０ｃに変位増幅手段１７を設けて圧電素子１
２の出力変位を増幅してミラ−１の荷重作用点２２ａ，
２２ｂ，２２ｃに加えた場合について説明したが、図７
に示すように、圧電素子予圧手段１３に圧電素子１２を
密着させて多層に積層して設けて、出力する変位を大き
くするようにしても良い。

【００１９】

【発明の効果】この発明は以上説明したように、ミラ−
の長手方向に３個所以上設けた荷重作用機構の取付位置
に応じて定められた変位量と荷重により圧電素子の出力
を制御してミラ−長手方向の曲率を可変するようにした
から、ミラ−の反射面を楕円面に近似させて湾曲するこ
とができ、無収差のミラ−を得ることができるととも
に、より強く、より高い分解能の放射光を実験試料に入
射することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示す構成図である。

【図２】上方向に荷重を加える荷重作用機構を示す構成
図である。

【図３】下方向に荷重を加える荷重作用機構を示す構成
図である。

【図４】荷重作用機構の制御部を示すブロック図であ
る。

【図５】ミラ−の荷重点と荷重の方向を示す説明図であ
る。

【図６】荷重点における変位と荷重の具体例を示す説明
図である。

【図７】他の荷重作用機構を示す構成図である。

【図８】従来例の構造を示す斜視図である。

【図９】従来例の湾曲状態を示す説明図である。

【符号の説明】

１ ミラ− ３ ミラ−ベ−ス １０ａ，１０ｂ，１０ｃ 荷重作用機構 １２ 圧電素子 １３ 圧電素子予圧手段 １７ 変位増幅手段 ２０ 荷重作動部 ２１ 歪ゲ−ジ ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ 荷重作用点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山崎 啓市 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 青柳 健司 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ミラ−の長手方向に曲げモ−メントを与
   えて反射面を湾曲させ、ビ−ムラインからの放射光を反
   射して実験試料に集光するミラ−装置において、ミラ−
   の長手方向に圧電素子を使用した荷重作用機構を３個所
   以上設けたことを特徴とするミラ−装置。
2. 【請求項２】 各荷重作用機構に変位増幅機構を有する
   請求項１記載のミラ−装置。
3. 【請求項３】 荷重作用機構に変位検出手段を設け、あ
   らかじめ荷重作用機構の取付位置に応じて定められた変
   位量と変位検出手段で測定した変位量との差により圧電
   素子の出力を制御する請求項１又は２記載のミラ−装
   置。