JPH0710283Y2

JPH0710283Y2 - Ｘ線回折装置のゴニオメータ光軸調整用駆動機構

Info

Publication number: JPH0710283Y2
Application number: JP18115987U
Authority: JP
Inventors: 繁宗川; 勝彦清水
Original assignee: 理学電機株式会社
Priority date: 1987-11-30
Filing date: 1987-11-30
Publication date: 1995-03-08
Anticipated expiration: 2002-11-30
Also published as: JPH0185660U

Description

【考案の詳細な説明】［産業上の利用分野］本考案は、Ｘ線回折装置のゴニオメータ光軸調整用駆動
機構に関し、特にゴニオメータの基台を微小回転させる
ことによってゴニオメータの光軸をＸ線焦点に一致させ
る駆動機構に関する。

［従来の技術］Ｘ線回折装置のゴニオメータの光軸調整には幾つかの段
階がある。すなわち、（ａ）検出器アームの回転角（２θ）をゼロにしたと
きに、発散スリットと、試料台の回転軸線すなわち試料
軸と、検出器アーム上にある受光スリットとが一直線上
に来るようにする調整。この調整はゴニオメータの製造
段階で既に調整ずみのものである。

（ｂ）ゴニオメータ光軸上にＸ線焦点が来るように、
Ｘ線焦点とゴニオメータとの相対的位置関係を定める調
整。この調整は、ゴニオメータ基台を微小回転させて、
Ｘ線検出器の出力が最大となるように調整される。

（ｃ）２θ＝ゼロの確認。この確認は次のように実施
される。検出器アームを２θ＝ゼロの付近で微小回転さ
せてピークプロファイルを求め、検出ピークの半価幅の
中点をゼロピークの位置とする。次に、このゼロピーク
の位置と、検出器アーム台のゼロマークの位置とのずれ
が、所定の角度範囲内に治まっていることを確認する。
所定の角度範囲内に治まっていなければ、上述の（ｂ）
の調整からやり直すことになる。

（ｄ）試料台の回転角（θ）＝ゼロの調整。この調整
は、試料台をθ＝ゼロの付近で微小回転させて、Ｘ線検
出器の出力が最大となるように調整される。この調整
は、光軸調整治具を試料台に取り付けて実施される。

以上の光軸調整のうち、本考案の駆動機構は、（ｂ）の
光軸調整に関するものである。以下、この調整を、便宜
上、回転調整と呼ぶ。

この回転調整は、Ｘ線焦点とゴニオメータとの相対位置
関係を定めるものであり、Ｘ線焦点の見込角を変更した
りＸ線管のターゲットを交換したりしたときは、Ｘ線回
折装置の作業者自身がこの調整をすることになる。従来
は、この回転調整は、ゴニオメータの基台の一部に手動
の調整ねじを押し付けて、ゴニオメータ基台を微小回転
させることにより実施例していた。

近年、この回転調整を自動で行うことが要望されてお
り、たとえばパルスモータ駆動によってゴニオメータの
基台を微小回転させることが考えられている。

［考案が解決しようとする問題点］ゴニオメータ基台の回転調整では、微小な回転を精度良
くコントロールする必要がある。もし、パルスモータの
回転運動を送りねじに伝え、この送りねじに噛み合うラ
ックをゴニオメータの基台に固定すれば、ゴニオメータ
基台を微小回転させることは可能である。しかし、この
ようにすると、送りねじおよびラックを非常に精度良く
作らなければならない。

したがって、本考案の目的は、製造が容易で、しかも高
精度の調整が可能な、Ｘ線回折装置のゴニオメータ光軸
調整用駆動機構を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］上記目的を達成するため、本考案によるゴニオメータ光
軸調整用駆動機構は、Ｘ線源と、前記Ｘ線源に対して回
転可能なゴニオメータ基台とを有するＸ線回折装置にお
いて、円形輪郭と偏心回転中心とを備える偏心カムと、前記Ｘ
線源に対して相対的に固定し得る駆動モータであって前
記偏心カムを一定方向に回転させる駆動モータと、前記
ゴニオメータ基台に固定されて前記偏心カムに接触する
カム従動子とを有し、前記カム従動子は前記ゴニオメー
タ基台の回転中心から離れた位置に固定され、前記カム
従動子の偏心量は前記カム従動子の回転中心から前記ゴ
ニオメータ基台の回転中心までの距離よりも非常に小さ
くされており、前記ゴニオメータ基台の最小動作の回転
角は合格角度差より小さくされていることを特徴とす
る。

偏心カムは上述のように円形輪郭を有する。円形の輪郭
は、機械加工が容易でしかも高精度が得られやすいの
で、ゴニオメータ基台の微小回転調整にとっては非常に
有利である。この偏心カムの円形輪郭の中心と回転中心
との距離すなわち偏心量によって、ゴニオメータ基台の
許容最大回転角が定まることになる。

駆動モータは、回転調整中にＸ線源に対して相対移動す
ることのないように、Ｘ線回折装置のフレーム等に固定
できるようになっている。そして、この駆動モータは偏
心カムを一定方向に回転させる。このように一定方向に
回転させることにより、偏心カムとカム従動子との接触
は常に安定する。もし、偏心カムを正転および逆転させ
ることによって回転調整を実施すれば、偏心カムとカム
従動子との接触状況が変化して「履歴現象」が生じる恐
れがある。駆動モータとしては、微小回転角を調整でき
るものなら何でも良いが、パルスモータが最も適してい
る。

カム従動子は上述のようにゴニオメータ基台に固定され
る。ゴニオメータ基台の微小回転調整のためには、カム
従動子の固定位置は、ゴニオメータ基台の回転中心から
相当の距離だけ隔てられているのが好ましい。カム従動
子の形状は特に限定されないが、精度良く機械加工がで
きて偏心カムの円形輪郭に良好に接触するという観点か
ら、カム従動子には、平行な対向壁面を有する溝を形成
するのが好ましい。そして、この溝と偏心カムとを噛み
合わせることになる。この場合の溝の幅は、偏心カムの
円形輪郭の直径よりわずかに大きくしておく。

［実施例］第１図は本考案の一実施例を備えたＸ線回折装置の概略
平面図である。フレーム10には、ターゲット12を有する
Ｘ線管14が固定される。ターゲット12上のＸ線焦点16か
らＸ線が発生する。

フレーム10にはプレート18が固定され、このプレート18
の上に、回転可能なゴニオメータ基台20が載っている。
ゴニオメータ基台20の上には、さらに、これと相対回転
可能な試料台22および検出器アーム台24が載っている。
検出器アーム台24には検出器アーム26が固定され、検出
器アーム26には検出器28が固定される。

発散スリット30はゴニオメータ基台20に固定され、散乱
防止スリット32と受光スリット34は検出器アーム26に固
定される。そして、検出器アーム26の回転角２θをゼロ
にしたときには、発散スリット30、試料軸36、散乱防止
スリット32、受光スリット34が一直線38の上に来るよう
に光軸調整がなされている。試料軸36は、試料台22の回
転中心であり、検出器アーム台24の回転中心とも一致す
る。

Ｘ線回折装置では、ゴニオメータの光軸38上にＸ線焦点
16が来るようにする必要があるが、この実施例では、ゴ
ニオメータ基台20を微小回転させることによってこれを
達成している。そのための機構を以下に詳しく説明す
る。

プレート18には粗調整ブロック40が載っている。この粗
調整ブロック40は、プレート18に対して相対移動でき、
一対の粗調整ねじ42,44によって第１図の左右方向に移
動させることができる。すなわち、左の粗調整ねじ42を
ゆるめて、右粗調整ねじ44を締め付ければ、粗調整ブロ
ック40は左に移動し、逆の操作をすれば粗調整ブロック
40は右に移動する。粗調整ブロック40にはまた、粗調整
ブロック40を固定するためのロックねじ43,45が取り付
けられている。

粗調整ブロック40にはパルスモータ46が固定される。こ
のパルスモータ46は、五相パルスモータであって、１パ
ルス当たり0.72度だけ回転でき、500パルスで一回点す
る。第２図に拡大して示すように、パルスモータ46の出
力軸48には偏心カム50が固定される。なお、第２図では
粗調整ブロック40の図示を省略してある。偏心カム50は
円形輪郭52を有し、円形輪郭52の中心と回転中心とは距
離εだけ偏心している。輪郭を円形にしたのは、精度の
良い機械加工が容易だからである。また、出力軸48を偏
心カム50に固定するための軸穴も、機械加工は容易であ
る。

ゴニオメータ基台20にはカム従動子54が固定される。カ
ム従動子54には溝56が形成され、この溝56の対向壁面5
8,60は、偏心カム50の円形輪郭52と接触する。このよう
な溝56も、精度良く機械加工できる。溝56の幅は、偏心
カム50の円形輪郭52の直径とほとんど同じであるが、厳
密には、円形輪郭52の直径よりわずかに広くなってい
る。偏心カム50の円形輪郭52もカム従動子54の溝56も、
精度良く機械加工できるので、これらの間の隙間はほと
んどなくすことができる。

この実施例では、パルスモータ46の出力軸の中心から試
料軸36までの距離Ｌ（第１図参照）は220mmに設定され
ている。また、偏心カム50の偏心量ε（第２図参照）は
0.8mmに設定されている。

次に、この実施例の動作を説明する。第１図において、
まず、検出器アーム26の回転角２θをゼロにして、発散
スリット30、試料軸36、散乱防止スリット32、受光スリ
ット34を一直線上に来るようにする。次に、ゴニオメー
タの光軸38の延長線上にＸ線焦点16が来るように、ゴニ
オメータ基台20を微小回転させる。それにはまず、粗調
整ブロック40の調整から始める。粗調整ねじ42,44を手
動で操作して、粗調整ブロック40を左右にわずかに移動
させて、ゴニオメータ基台20の大まかな回転位置を決め
ておく。粗調整ブロック40を移動させれば、パルスモー
タ46と偏心カム50とカム従動子54とを介して、ゴニオメ
ータ基台20を回転させることができる。検出器28のＸ線
強度を参考にしながら、このような大まかな調整は簡単
にできる。大まかな調整が済んだら、ロックねじ43,45
を締め付けて粗調整ブロック40をプレート18に固定す
る。なお、このような大まかな調整は、たびたび実施す
る必要はなく、通常は、後述のパルスモータによる調整
だけで十分である。

次に、モータ駆動回路からパルスモータ46にパルスを供
給して、パルスモータ46をステップ回転させるのである
が、まず、その際のパルスモータ46の回転角αと、ゴニ
オメータ基台20の回転角βとの関係を、第３図を参照し
て説明しておく。

今、偏心カム50が第３図の実線で示す状態にあるときを
基準位置とし、この状態の回転角をゼロと定めることに
する。パルスモータが時計回りに角度αだけ回転する
と、偏心カム50も同じ角度だけ回転する。このとき、カ
ム従動子54は距離ｄだけ左に移動し、その移動距離は、ｄ＝ε・sinα （１）となる。カム従動子54はゴニオメータ基台に固定されて
いるので、ゴニオメータ基台20は角度βだけ回転し、そ
の回転角は近似的に、 β＝sin^-1（d/L）（２）となる。

パルスモータは、１パルス当たり0.72度（Δα）だけ回
転するので、上述の（１）（２）式から、１パルス当た
りのゴニオメータ基台の回転角（Δβ）が求まる。ただ
し、一定のΔαに対しても、距離ｄの変化量Δｄは、偏
心カムの位置に依存して変化することになる。たとえば
α＝０度の付近ではΔｄは大きく、α＝90度の付近では
Δｄは小さい。今、Δｄの平均的な値Δｄ_avを考えるこ
とにする。パルスモータを半回転させるには250パルス
を必要とし、このときカム従動子は２ε＝1.6mmだけ移
動する。したがって、カム従動子は、パルスモータに１
パルス供給される毎に、 Δｄ_av＝1.6/250＝0.0064mmだけ平均的に移動すること
になる。このときのゴニオメータ基台の回転角は、上述
の（２）式において、Ｌ＝220mmとして、 Δβ_av＝0.00167° となる。

このようにして求めた、１パルス当たりのゴニオメータ
基台の平均回転角Δβ_avを用いて、ゴニオメータの回転
調整に関連する数値を以下の第１表に示す。

この表で、合格角度差とは、この範囲内であればどの位
置にゴニオメータ基台があっても光軸調整が正しく行わ
れたとみなされる角度範囲のことをいう。この実施例で
は、パルスモータの最小動作は、合格角度差の６分の１
であり、十分な調整精度を有することがわかる。ピーク
半価幅とは、回転調整を実施するときに現れるゼロピー
クの標準的な半価幅である。

第４図は、この実施例の動作を図示したものである。第
４図ａは、カム従動子の移動量ｄをパルスモータの回転
角α（偏心カムの回転角も同じ）の関数として表したも
のであり、上述の（１）式の通り、正弦関数となってい
る。

第４図ｂは、データムスイッチのタイムチャートであ
る。データムスイッチは、パルスモータの回転の基準位
置を定める役割を果たし、パルスモータが１回転する間
に、特定の位置で１回だけONする。このONの位置を、パ
ルスモータ回転角α＝ゼロと定めている。パルスモータ
が１回転する毎にパルスモータの回転角はゼロに戻るこ
とになる。実際は、パルスモータの回転角は、パルスモ
ータに供給するパルス数を制御装置でカウントして測定
されており、データムスイッチがONになると、このカウ
ント数がゼロにリセットされる。

第４図ｃは、光軸調整のためのゼロピークの現れ方を示
したものである。縦軸はＸ線強度Ｉ、横軸はゴニオメー
タ基台回転角β（モータ回転角αとしてもよい）であ
る。今、カム従動子の移動量ｄ＝0.4mmのときに、検出
器にゼロピークが現れるとすると、パルスモータが回転
していくにつれて、ｄ＝0.4mmになる毎にピーク62が現
れる。ピーク62の中央の位置でゴニオメータ基台を停止
させるには、次のようにする。まず、パルスモータを１
回転だけ回転させてみる。そして、ピーク62の中央位置
におけるパルスモータ回転角αを制御装置に記憶してお
く。通常は、パルスモータが１回転する間にピーク62は
２回現れるが、最初のピークのときの回転角を記憶して
おく。次に、２回目の回転のとときに、記憶しておいた
回転角のところでパルスモータを停止させる。

ゴニオメータ基台が目的の位置に停止したら、ロック用
の電磁マグネット（図示せず）を利用してゴニオメータ
基台をプレートに固定する。以上で、ゴニオメータ基台
の回転調整が終了する。

以上述べた駆動機構は、パルスモータ、データムスイッ
チ、電磁ロックを利用しているので、ゴニオメータの回
転調整の自動化に役立つことになる。

以上説明した実施例では、ゴニオメータ基台は水平面内
で回転しているが、本考案は、その性質上、垂直面内で
回転するようなゴニオメータ基台にも適用できる。

［考案の効果］以上説明したように本考案は、円形輪郭を有する偏心カ
ムを利用してゴニオメータ基台を微小回転させるように
したので、製造が容易でかつ精度が良好な駆動機構が得
られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を適用したＸ線回折装置の概
略水平断面図、第２図はこの実施例の要部の斜視図、第３図はこの実施例の移動関係を説明する説明図、第４図はこの実施例の動作を示すグラフである。 16……Ｘ線焦点 20……ゴニオメータ基台 46……パルスモータ 50……偏心カム 52……円形輪郭 54……カム従動子

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】Ｘ線源と、前記Ｘ線源に対して回転可能な
ゴニオメータ基台とを有するＸ線回折装置において、円形輪郭と偏心回転中心とを備える偏心カムと、前記Ｘ
線源に対して相対的に固定し得る駆動モータであって前
記偏心カムを一定方向に回転させる駆動モータと、前記
ゴニオメータ基台に固定されて前記偏心カムに接触する
カム従動子とを有し、前記カム従動子は前記ゴニオメー
タ基台の回転中心から離れた位置に固定され、前記カム
従動子の偏心量は前記カム従動子の回転中心から前記ゴ
ニオメータ基台の回転中心までの距離よりも非常に小さ
くされており、前記ゴニオメータ基台の最小動作の回転
角は合格角度差より小さくされていることを特徴とする
ゴニオメータ光軸調整用駆動機構。