JPS63127200A

JPS63127200A - スリツト装置

Info

Publication number: JPS63127200A
Application number: JP61273123A
Authority: JP
Inventors: 薫西村; 泰能太田; 光二井上
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1986-11-17
Filing date: 1986-11-17
Publication date: 1988-05-31

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野この発明は、質量分析装置等に適用される、圧電素子又
は電歪素子を使用したスリット装置の改良に関し、詳し
く言えば、スリット幅制御の高精度化に関する。

（ロ）従来の技術近年、質量分析装置等に適用されるスリット装置として
は、機械式可変幅スリット、固定幅スリットに代わるも
のとして、圧電素子又は電歪素子を使用して、スリット
幅を変化させるスリット装置が知られている。

このスリット装置は、一対のスリット片によりスリット
を形成するものであり、１つのスリット片を可動なもの
としている。そして、この可動のスリット片を圧電素子
又は電歪素子に結合している。この圧電素子等に電界を
印加すると、圧電素子等は、その電界の強さに応じて変
位し、同時に可動スリット片が変位する。従って、スリ
ット幅は、圧電素子等に印加される電界により調整する
ことができる。

このスリット装置は、スリット幅を可変とする。

ための機構（機械式可変幅スリットに必要）や、スリッ
ト交換のための機構（固定幅スリットに必要）が不要で
あり、真空室外部より電気的にスリット幅を調整できる
ものである。従って、スリット装置自体の構造及びこの
スリット装置が収納される′真空室の構造を簡略化でき
、また、質量分析装置等の自動化を容易とする利点を有
するものである。

（ハ）発明が解決しようとする問題点上記従来のスリット装置においては、圧電素子又は電歪
素子にはクリープがあるため、時間の経過に伴い、スリ
ット幅が変化してしまう。そこで、スリット幅を精密に
制御するために、前記可動スリ・ノド片の変位を光電式
位置センサで検出し、これを圧電素子等の印加電圧にフ
ィソドバックする必要がある。

例えば、前記可動スリット片の一部を遮光部とし、この
遮光部をスリット装置に設けられるホトインタラプタの
発光部と受光部との間に挿入し、発光部より受光部に至
る光を前記遮光部が遮る時の光量の変化に基づいて可動
スリット片の変位を検出し、スリット幅を制御すること
が行われている。

しかし、上記ホトインタラプタ等の光電式位置センサは
、温度係数が大きく、温度の変動に対して不安定である
不都合があった。もちろん、温度センサを付設し、温度
補償することもできるが、この場合には、スリット装置
の価格が上昇すると共に、完全に補償しきれないという
不都合が生じる。

この発明は、上記不都合に鑑みなされたもので、簡単な
構成で温度補償を行い、スリット幅を高い精度で制御で
きるスリット装置の提供を目的としている。

（ニ）問題点を解決するための手段上記不都合を解決するための手段として、この発明のス
リット装置は、一対のスリット片によりスリットを形成
し、これらスリット片の少なくとも一方を可動とし、こ
の可動スリット片をスリット幅に応じた電界が印加され
ることにより変位する圧電素子又は電歪素子によって変
位させると共に、光電式位置センサを設け、この光電式
位置センサにより前記可動スリット片の変位を検出する
ものにおいて、前記光電式位置センサは、１以上の発光
部及び２以上の受光部を備え、少なくとも１つの受光部
により、前記発光部からこの受光部に至る光の光量がス
リット片の変位に応じて変化するのを検知すると共に、
他の受光部により、前記発光部の光量を検知し、その出
力信号に基づいて温度補償を行うことを特徴とするもの
である。

（ホ）作用この発明のスリット装置は、光電式位置センサの受光部
の１つで検出された発光部の光量を発光部の印加電圧に
フィードバックすることにより、あるいは、受光部の出
力信号を比較して、受光部の温度係数の影響を相殺し、
温度補償を行う。従って、光電式位置センサが温度変動
の影響を受けず、高い精度で可動スリット片の位置を検
出でき、スリット幅制御の高精度化が可能となる。また
、簡易な構成であり、価格の上昇が回避可能となる。

（へ）実施例この発明の一実施例を、図面に基づいて以下に説明する
。

第１図（ａｌ、第１図（ｂ）及び第１図（ｅ）は、この
発明の実施例に係るスリット装置ｌの、それぞれ平面図
、正面図及び側面図である。

スリ・ノドＳは、一対の固定スリット片２及び可動スリ
ット片５により構成される。固定スリット片２は、ビス
３．３により、金属よりなる支持体４に固定されている
。一方、可動スリット片５は、溝部６が設けられる。こ
の溝部６には、バイモルフ形圧電素子８の先端が嵌込ま
れ、接着剤により固着される。これにより、バイモルフ
形圧電素子８の先端に可動スリット片５が取付けられる
。バイモルフ形圧電素子８は、可動スリット片５と固定
スリット片２とが対向してスリットＳを形成するように
、その基端部が金属製クランパ９により、支持体４に固
定される１０は、金属製クランパ９を支持体４に固着す
るビスである。

バイモルフ形圧電素子８は、中間に電極を挟んで同一方
向に分極した２枚の圧電素子が貼合わされて構成されて
いる。そして、支持体４とクランパ９を両圧電素子に共
通の一方の電極とし、中間の電極に他方の電極（図示せ
ず）を設け、両電極間に所定の電界が印加されるように
なっている。

１１は、可動スリット片５の変位を検出するホトインタ
ラプタたる位置センサである。この位置センサ１１は、
前記支持体４にビス１５により固着されている。位置セ
ンサ１１には、発光グイオード（発光部：以下ＬＥＤと
略称する）１２と、二分割型フォトトランジスタ１３と
が対向させて設けである。ＬＥＤ１２とフォトトランジ
スタ１３との間隙１４には、前記可動スリット片５の一
部をなす遮光部７が挿入されている。

第２図（８１及び第２図（ｂ）は、前記遮光部７、ＬＥ
Ｄ１２、フォトトランジスタ１３を示す拡大図である。

ＬＥＤ１２よりの光は、均一にフォトトランジスタ１３
の受光部１３ａ、１３ｂに照射される。前記遮光部７の
先端７ａは、ＬＥＤ１２と受光部１３ａを結ぶ光路を、
可動スリット片５の変位に応じた量だけ遮る。一方、遮
光部７には、小孔７ｂが穿設されている。小孔７ｂは、
ＬＥＤ　１２よりの光を一定量だけ受光部１３ｂに入射
させるものである。位置センサ１１の位置検出範囲は、
小孔７ｂの直径ｄと受光部１３ｂの横方向（遮光部７の
移動方向）の長さＤとにより定まり、その最大値はＤ−
ｄである。

第５図（ａｌは、上記位置センサ１１の電気回路を示す
。受光部１３ａよりの出力信号は、増幅器（アンプ）１
６により増幅され、遮光部７の位置信号、゛すなわち可
動スリット片５の変位量として出力される。一方、受光
部１３ｂの出力信号は、アンプ１７により増幅され、温
度補償アンプ１８に入力される。温度補償アンプ１８に
は基準電圧Ｖが与えられると共に、その出力には、ＬＥ
Ｄ１２が接続されている。

今、ＬＥＤ１２の温度係数をαとする。ＬＥＤ１２の光
量変化は、両方の受光部１３ａ、１３ｂに同じ割合で影
害する。一方、受光部１３ａ、１３ｂもそれぞれ温度係
数を有しているが、これらは二分割フォトトランジスタ
の受光部であるから、完全に同一工程で作られており、
その温度係数γは等しいと見ることができる。なお、受
光部１３ａ、１３ｂには、温度係数の等しい単体のフォ
トトランジスタを選別して使用してもよい。

受光部１３ａの出力信号Ｅａは、上記温度係数α、γの
影響を受ける。しかし、受光部１３ｂの出力信号Ｅｂも
同様の影響を受ける。この受光部１３ｂの出力信号Ｅｂ
は、温度補償アンプ１８によりＬＥＤ１２の印加電圧に
フィードバックされる。これにより、ＬＥＤ１２の光量
は温度係数αと無関係となると共に、温度係数Ｔに反比
例する。

従って、出力信号Ｅｂは、温度に影響されない出力とな
る。そして、遮光部７で受光部１３ａが遮られる割合を
β（％）とすると、受光部１３ａの出力信号Ｅａは、１
００−β（％）に比例し、出力信号Ｅｂより可動スリッ
ト片５の変位、すなわちスリット幅を知ることができる
。

第４図は、本実施例のスリット幅制御系の一例を示す。

２０は、スリット幅設定信号と位置センサ１１からの位
置信号とを入力し、両信号を比較して、バイモルフ形圧
電素子８に加える最適な直流電圧の基になる直流電圧（
以下、制御電圧という）を発生させるための制御回路で
ある。制御回路２０は、冑い増幅率の比例要素を含んで
いるが、オフセットを完全に取除く必要のある場合には
、さらに積分要素を含めることもできる。

２１は、直流電圧発生回路で、制？１１１回路２０から
の信号を受け、必要な直流高電圧を発生し、バイモルフ
形圧電素子８に印加する。この直流電圧発生回路２１の
例としては、発振用ＩＣと逓倍電圧回路（共に図示せず
）を使用する。制御回路２０の直流である制御電圧を発
振用ＩＣにより交流化し、この交流信号を、逓倍電圧回
路により昇圧し、これを整流・平滑化する構成とする。

あるいは、発振用ＩＣとトランスとを使用し、発振用Ｉ
Ｃの交流信号をトランスにより昇圧し、これを整流・平
滑化するように構成してもよい。

さらに、トランスと逓倍電圧回路を併用することもでき
、適宜設計変更可能である。

この実施例スリット装置ｌの動作を、第１図（ａ）、第
１図（ｂ）及び第４図を参照しながら説明する。

今、可動スリット片５が、第１図（ａ）及び第１図Ｔｂ
）の実線で示される状態にあるものとする。スリット幅
を他の所望の一定幅に変えるために、それに対応したス
リット幅設定信号を制御回路２０に入力すると、制御回
路２０で、そのスリット幅設定信号と位置センサ１１か
らの信号とが比較される。そして、直流電圧発生回路２
１からバイモルフ形圧電素子８へ所定の直流電圧が印加
され、バイモルフ形圧電素子８が、例えば第１図（ｂｌ
に二点鎖線で示される状態に変位し、可動スリット片５
も変位する。この可動スリット片５の変位は、上記位置
センサ１１により検出され、その検出信号が制御回路２
０ヘフイードバツクされることにより、可動スリット片
５が所定の位置になり、所望のスリット幅とすることが
できる。この時、位置センサ１１は温度の影害を受ける
ことなく、精度よく可動スリット片５の変位を検出でき
るため、スリット幅を高い精度で制御することができ、
る。

なお、バイモルフ形圧電素子８への印加電圧が、スリン
＋−Ｓを通過するビームに影響を及ぼす場合には、例え
ばバイモルフ形圧電素子８の全外周部に導電性塗料を塗
布し、接地すればよい。

第５図（ｂｌは、位置センサ１１の電気回路の変形例を
示している。

ＬＥＤ１２は、図示しない駆動回路により、一定の印加
電圧を与えられ、発光する。発光部１３ａの出力信号Ｅ
　、ａ、発光部１３ｂの出力信号Ｅｂは、それぞれアン
プ１６．１７により増幅され、割算器１９でその比が取
られる。

先と同様に、βを発光部１３ａが遮光部７で遮られた割
合（％）、αをＬＥＤ１２の温度係数、γを受光部１３
ａ、１３ｂの温度係数とする。ここでも、受光部１３ａ
、１３ｂは、二分割型フォトトランジスタのそれぞれの
受光部であるから、温度係数を等しいものとしている。

上記α、β、γを考慮に入れ、出力信号Ｅａ、ＥｂＯ比
を取ると、ＥａＸ（１００−β）×α×γ ＥｂＸα×Ｔとなり、温度係数α、Ｔの影響が相殺され、可動スリソ
、ト片５の変位を高い精度で検出することができる。

第５図（Ｃ）は、位置センサ１１の電気回路の他の変形
例を示す。この電気回路は、第５図（ａｌに示す回路と
第５図（ｂ）に示す回路をいわば合わせたものであり、
発光部１３ｂの出力信号Ｅｂをアンプ１７で増幅し、そ
の出力信号に基づき、温度補償アンプ１８がＬＥＤ１２
の光量をフィードバンク制御すると共に、発光部１３ａ
、１３ｂの出力信号Ｅａ、、Ｅｂを、それぞれアンプ１
６．１７により増幅した後、割算器１９により比を取り
、可動スリット片５の変位を検出するものである。

第３図（ａ）及び第３図（ｂ）は、遮光部７の変形例を
示している。この場合には、１つの受光部１３゛ｂの全
面が遮光部７のどの位置にあっても、遮光部７に遮られ
ないようにしている。この受光部１３゛ｂにより、ＬＥ
Ｄ１２の光量が検知される。もう一方の受光部１３゛ａ
は、遮光部７の先端７ａにより、可動スリット片５の変
位に応じた量だけ遮られるようにしている。この場合の
位置検出範囲は、受光部１３”ａの横方向の長さＤであ
る。その他の点については、上記実施例と同様である。

なお、上記実施例においては、バイモルフ形圧電素子を
使用した例を示しているが、第６図に示すように、スタ
ック形圧電素子２８を用い、レバー２６を介して、可動
スリット片５を変位させることもできる。

また、スリット片を両方とも可動とすることもでき、適
宜設計変更可能である。

さらに、電歪効果を利用する電歪素子を用いてもよく、
適宜変更可能である。

（ト）発明の効果この発明のスリット装置は、光電式位置センサの１以上
の発光部と２以上の受光部を設け、少なくとも１つの受
光部により、前記発光部よりこの受光部に至る光の光量
がスリット片の変位に応じて変化するのを検知すると共
に、他の受光部により前記発光部の光量を検知し、その
出力信号に基づいて温度補償を行うものである。従って
、簡易な構成にも拘らず、良好な温度補償ができ、スリ
、ット幅の制御を高い精度で行えると共に、価格の上昇
を回避できる利点を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図ｆａｌは、この発明の一実施例に係るスリット装
置の平面図、第１図（ｂ）は、同スリット装置の正面図
、第１図（Ｃ）は、同スリット装置の側面図、第２図（
ａｌは、同スリット装置の要部拡大図、第２図（ｂ）は
、第２図（ａｌ中ｎｂ−ｎｂ線における断面図、第３図
（ａ）は、同スリット装置の遮光部の変形例を示す要部
拡大図、第３図（ｂ）は、第３図（ａ）中１１１ｂ−ｍ
ｂ線における断面図、第４図は、同スリット装置の制御
系を示す図、第５図（ａｌは、同スリット装置の光電式
位置センサの電気回路を示す図、第５図（ｂ）及び第５
図（Ｃ）は、それぞれ同電気回路の変形例を示す図、第
６図は、同スリット装置の変形例を示す図である。Ｓニスリット、　　　　２：固定スリット片、５：可動
スリット片、８：バイモルフ形圧電素子、１１：位置センサ、　　１２　：　ＬＥＤ、１３ａ・１
３ｂ＝受光部、特許出願人　　　　　　　株式会社島津製作所代理人　
　　　弁理士　　中　村　茂　信Ｓニス１ｊ・・Ｉト

Claims

【特許請求の範囲】

（１）一対のスリット片によりスリットを形成し、これ
らスリット片の少なくとも一方を可動とし、この可動の
スリット片をスリット幅に応じた電界が印加されること
により変位する圧電素子又は電歪素子によって変位させ
ると共に、光電式位置センサを設け、この光電式位置セ
ンサにより前記可動スリット片の変位が検出されるスリ
ット装置において、前記光電式位置センサは、１以上の発光部及び２以上の
受光部を備え、少なくとも１つの受光部により、前記発
光部からこの受光部に至る光の光量がスリット片の変位
に応じて変化するのを検知すると共に、他の受光部によ
り、前記発光部の光量を検知し、その出力信号が一定と
なるように温度補償を行うことを特徴とするスリット装
置。
（２）前記他の受光部の出力信号を前記発光部の印加電
圧にフィードバックし、発光素子の光量をこの受光部の
温度係数に反比例させ、前記少なくとも１つの受光部の
出力信号における温度係数の影響を相殺し、温度補償を
行う特許請求の範囲第１項記載のスリット装置。
（３）前記少なくとも１つの受光部の出力信号と前記他
の受光部の出力信号との比を取り、前記発光部及び受光
部の温度係数の影響を相殺し、温度補償を行う特許請求
の範囲第１項記載のスリット装置。