JPS63217237A

JPS63217237A - 回折格子の波数走査装置

Info

Publication number: JPS63217237A
Application number: JP5143787A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Tsukada; 塚田　寛; Mutsuo Kiyouno; 京野　六生
Original assignee: Japan Spectroscopic Co Ltd
Current assignee: Jasco Corp
Priority date: 1987-03-06
Filing date: 1987-03-06
Publication date: 1988-09-09

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】［産業上の利用分野］本発明は、モノクロメータ等に用いられる回折格子の波
数走査装置に関する。

［従来の技術］広い波数域を走査する分光光度計では、格子定数の異な
る複数の回折格子を用いた波数走査装置が備えられてい
る。

たとえば、２枚の回折格子を用いた波数走６装置では、
ターンテーブル上面に２枚の回折格子を背中合わせにし
て立設し、このターンテーブル下面にバーの一端を固着
し、一方、固定側に設けられた送りねじで円盤を直線移
動させ、この円盤の外周面に該バーをコイルスプリング
により押接させることにより、回折光の波数と送りねじ
の回転数との関係をリニアにするというコセカントバ一
方式波数走査機構が設けられ、さらに、ある波数域では
このターンテーブルを１８０度回転させて一方の回折格
子から他方の回折格子に切り換える機構が設けられてい
た。

３枚の回折格子を用いた波数走査装置では、前記構成に
加え、前記機構から離れた位置に、１枚の回折格子をタ
ーンテーブルに立設したコセカンドバ一方式波数走査機
構が設けられ、さらに前記Ｊａ横との間に両機構を切り
換えて用いるための切換ミラーが設けられていた。

このような機構のほかにも、カムが用いられたものや、
回折光の波長と送りねじの回転数との関係をリニアにす
るサインバ一方式波数走査機構が用いられたものがある
。

［発明が解決しようとする問題点コしかし、いずれも機械的構成が複雑で装置が大型となり
、しかも高精度加工が容易でなく、そのうえ機械的調整
が煩雑であった。したがって、装置がコスト高となった
。

本発明の目的は、上記問題点に鑑み、機械的構成を簡単
化でき、装置を小型化でき、しかも高精度加工が容易で
あり、さらに機械的調整が容易になる回折格子の波数走
査装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］本発明では、ターンテーブルの一面に複数の回折格子が
立設され、該ターンテーブルを回転駆動手段により回転
移動させて波数走査する回折格子の波数走査装置におい
て、該回転駆動手段は、パルスモータと、該パルスモータの
回転を減速させる減速装置とを備え、該ターンテーブル
の他面に設けられた抗部材と、該抗部材に対応して、固
定側に移動可動に支持された可動部材と、該可動部材を該抗部材に押接させる弾性体と、を付設し
、該押接により波数走査中において該ターンテーブルが
常に所定回転方向への力を受けるように、該抗部材と該
可動部材とを配設したことを特徴としている。

［実施例］図面に基づいて本発明の詳細な説明する。第１図は回折
格子の波数走査装置の平面図、第２図は第１図の一部断
面正面図、第３図は第１図の一部断面側面図、第４図は
回折格子が立設されたターンテーブルの平面図である。

ターンテーブル１０の上面には序盤１２．１４及び序盤
ｔ６がねじ１８により螺着されている。

序盤１２、Ｉ４及び序盤１６の上面には、反射型の回折
格子Ｇ８、Ｇ、及び回折格子Ｇ３が互いに１２０度の角
度をなして立設接着されている。ターンテーブル１０は
、つオームホイル２６とともに、同心に、回転軸２８の
上端部に固着されている。

コノ回転軸２８は、上下方向に対向してペースプレート
３０に設けられたベアリング３２．３２゛に軸支されて
いる。

一方、ベースプレート３０にはコ字状のフレーム３４が
固着され、フレーム３４の内壁に対向して設けられたベ
アリング３６．３６゛にウオーム軸３８が軸支されてい
る。ウオーム軸３８の中間部にはつオーム４０が刻設さ
れており、ウオームホイル２６と噛合している。ウオー
ム４０の両側のウオーム軸３８には、ストッパー４２，
４２゛が環装されており、ウオーム軸３８の軸方向への
移動が阻止される。ウオーム軸３８の一端部にはプーリ
ー４４が環装され、一方ベースプレート３０に固着され
たパルスモータ４６の出力軸４８にはプーリー５０が環
装され、プーリー４４と出力軸４８にタイミングベルト
５２が掛けられている。

したがって、パルスモータ４６を回転駆動すると、プー
リー５０．４４、ウオーム４０．ウオームホイル２６及
びターンテーブル１０が回転され、ターンテーブルｌＯ
の回転角はパルスモータ４６へ供給される駆動パルスの
パルス敗に比例する。

出力軸４８にはまた遮光円盤５４が環装され、この遮光
円盤５４に対応してベースプレート３０にフォトインタ
ラプタ５６が固着されており、遮光円盤５４の縁部に穿
設された１個の小孔がフォトインタラプタ５６により検
出される。また、ターンテーブル１０の外周面に遮光片
５８が半周にわたって固着され、これに対応してベース
プレート３０にブラケット５９を介しフォトインクラブ
タロ０が固着されており、遮光片５８の端部を検出する
ことによりターンテーブル１０の回転の略初期位置が検
出される。この検出後、フォトインタラプタ５６により
遮光円盤５４の前記小孔が検出されたときに、正確な回
転初期位置と判定される。

ターンテーブル１０の下面には、回折格子Ｇ３、Ｇ１、
Ｇ、に対応して抗部材６２．６４．６６が突設されてい
る。これら抗部材６２．６４．６６はそれぞれピン６５
にローラー６７が回転可能に取り付けられて構成されて
いる。ターンテーブルＩＯを反時計回りに１２０度回転
させると、回折格子Ｇ１、抗部材６２が回転前の回折格
子Ｇ１、抗部材６６の位置になり、回折格子Ｇ２、抗部
材６４が回転前の回折格子Ｇ、、抗部材６２の位置にな
り、回折格子Ｇ３、抗部材６６が回転ｒｆｉ７の回折格
子Ｇ、、抗部材６４の位置になる。

ベースプレート３０にはボール６８が立設され、ボール
６８に回転前６９が回転自在に外嵌され、アーム７０の
一端部が回転前６９の上端に固着され、アーム７０がね
じ７２によりボール６８に止められて軸支されている。

アーム７０の他端部には引張コイルスプリング７４の一
端が係止され、引張コイルスプリング７４の他端は、ベ
ースプレート３０に立設されたボール７６の上端部に係
＋ｈされている。この引張コイルスプリング７４の弾性
力により、アーム７０がボール６８を中心として時計回
りに付勢され、アーム７０の側■により抗部材６２．６
４又は抗部材６６のいずれかが押圧される。すなわち、
ターンテーブルｌＯを反時計回りに回転させると、抗部
材６２．６４又は抗部材６６のいずれかがアーム７０に
より押圧されて、最初、約７０度の回転にわたってター
ンテーブル１０が時計回りの方向へ力を受け、次の約５
０度にわたって反時計回りの方向へ力を受ける。

本実施例では、回折格子Ｇ、、ＧいＧ３の波数走査中に
おいては、この時計回りの方向の力を受ける。

アーム７０、引張コイルスプリング７４が存在しない場
合には、パルスモータ４６へ駆動パルスを供給すると、
バックラッシュの存在およびパルスモータのステップ駆
動によりターンテーブルＩＯがその回転方向へ微少振動
をしながら回転するが、アーム７０の押圧力が抗部材６
２．６４、又は抗部材６６へ加わることによりこの微少
振動が吸収され、ターンテーブルＩＯが滑らかに回転す
る。したがって、波数走査が円滑に行われ、吸光度又は
透過率の高精度測定が行われることになる。

本実施例では、パルスモータ４６のステップ角は０．４
５度であり、また、出力軸４８に対するターンテーブル
ＩＯの回転比はｌ　／２５０である。

したがって、パルスモータ４６が１ステップ角回転する
とターンテーブル１０が０．００１８度回転する。

また、回折格子の溝は、回折格子Ｇ、が３００本／−鵡
、回折格子Ｇ、が１２０本／ｍ１１１回折格千Ｇ３が６
０本／■―となっている。使用波数範囲（波数走査範囲
）は、回折格子Ｇｌが５，０００〜２．０００　ｃｔｍ
−’　（ターンテーブル１０の回転角３１．１３２７７
度）、回折格子〇、が２，０００〜７００ａｍ−’（タ
ーンテーブルｌＯの回転角４１．５３９６６度）、回折
格子０．７４１４７００〜４００ｃｍ−’（ターンテー
ブル１０の回転角２３．２１３４４度）となっている。

ここで、パルスモータ４Ｇのステップ数をＮ１走査波数
をｐとし、ａ、ｂ％Ｋを定数とすると、次式が成立する
。

ｐ−に／５ＩＮ（ａＮ＋ｂ）　　　　　　・・・（＋）
また、波数走査速度が一定値Ｃになる条件式は、ｄＮ／
ｄＬ＝　ｆとおくと、ｆ＝−３ＩＮ″（ａＮ＋ｂ）／　（ＫａｃＣＯＳ（ａＮ
＋ｂ）”ｔ・・・（２）となる。

次に、波数走査及び吸光度の記録について説明する。

第５図にはマイクロコンピュータ８０の人出力及びマイ
クロコンピュータ８０のソフトウェア構成を示す機能ブ
ロックが示されている。このマイクロコンピュータ８０
は、ＣＰＬＪ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び人出力インターフェ
イスを備えて周知の如く構成されている。

最初に、ターンテーブルｌＯの回転位置の初期化につい
て説明する。この処理は、ブロック１００において次に
ように行われる。

したがって、遮光片５８はターンテーブルＩＯの外周面
にその半周にわたって貼着されており、遮光片５８がフ
ォトインタラプタ６０により検出されている場合には、
パルス作成ブロック＋０２、ドライバ８２を介しパルス
モータ４６を高速逆転させてターンテーブルＩＯを第１
図時計回りに回転させる。これによりフォトインクラッ
ク６ｏがオンになった場合には、すなわち遮光片５８の
端部が検出された場合には、パルスモータ４６を一旦停
止させる。次にパルスモータ４６を低速正転させ、フォ
トインクラブタ５６がオンした時点、ずなわち遮光円盤
５４に穿設された１個の穴がフォトインタラプタ５６に
より検出された時点で、パルスモータ４６の回転を停止
させる。

また、最初、遮光片５８がフォトインクラブタロ０によ
り検出されていなかった場合には、パルス作成ブロック
１０２、ドライバ８２を介しパルスモータ４６を高速正
転させてターンテーブルＩＯを第１図反時計回りに回転
させ、フォトインタラプタ６０がオフになった時点、す
なわち遮光片５８の端部が検出された時点でパルスモー
タ４６を低速正転させ、次にフォトインクラブタ５６が
オンになった時点でパルスモータ４６の回転を停止させ
る。

このようにしてターンテーブルＩＯの回転位置の初期化
が行われ、カウンタ１０４のカウント値がクリアされる
。この初期位置では、所定の出射方向への回折格子Ｇ、
による回折光の波数が５．０００　ａｔ−’となる。

このようにして、最短時間でターンテーブルＩＯの回転
位置を正確に初期化することができる。

次に、波数送りについて説明する。

パルスモータ４６の回転角はターンテーブルｌＯの回転
角に比例するが、回折光の波数には比例しないので、パ
ルスモータ４６の回転速度を変化させて、略定速で波数
走査を行うことにより、走査時間を短縮化する必要があ
る。

パルスモータ４６の回転周波数はブロック１０６におい
て選定される。すなわち、回転初期位置からのパルスモ
ータ４６のステップ数を示すカウンタ１０４の値Ｎｐに
、ブロック１０Ｂで補正値Ｃが加算されてＮとなり、こ
の補正されたステップ数Ｎを回折格子の位置として読み
取る。ここでは、補正値Ｃが０である場合を説明する。

このブロック１０８の処理については後述する。ブロッ
ク１０６は、上式（２）を用いて各ステップ数域の最大
値ＮＭとそのステップ数域におけるパルスＪ、ｉ波散ｆ
とが対応してＲＯＭに書き込まれているＮＭ＃テーブル
１１０を参照し、ブロック１０８から供給されるステッ
プ数Ｎの値からこれに対応するパルス周波数ｒの値を選
定する。第７図にｉ；ｔＮＭ／ｆテーブル１１０の一部
が示されており、例えばＮ＝　Ｉ　Ｏの場合にはｆ＝２
０でありＮ＝５００の場合ニｔ、、ｔ　ｆ　＝　２２　
テあり、Ｎ＝　８００ノ場合にはｒ−２３である。

このパルス周波数ｆはブロック１０２へ供給されて駆動
パルスが作成され、ドライバ８２を介してパルスモータ
４６が回転される。また、この駆動パルスはカウンタ１
０４によりカウントされ、補正ブロック１０８を介し周
波数選定ブロックＩ０６へ供給され、以上の処理が繰り
返される。

回折格子の切換時においては、ターンテーブルＩＯを例
えば４，０００ｐｐｓで高速回転させる。この切換も、
ＮＭ／ｆテーブル１１０に基づいて行われる。

次に、吸光度の記録について説明する。

測定前にキーボード８４を操作してサンプリング間隔の
モードを選択する。例えばモード１では、波数域５，０
００〜２，０００ｃｍ−’においては０゜５Ｃ１１毎に
サンプリングを行い、波数域２．０００〜４００ｃｍ−
’においては０．２５　ａｍ−’毎にサンプリングを行
う。また之モード２では、５，０００〜２．０００　ｃ
ｍ−’の波数域においては１　ｃｍ−’毎にサンプリン
グを行い、２．０００〜４００ｃｍ−’においてはＩ　
ｃｔｓ”毎にサンプリングを行う。その他のモードにつ
いても同様である。

一方、上式（１）を用いてステップ数Ｎと波数νとを対
応させたＮ／Ｄテーブル１１２がＲＯＭに書き込まれて
いる。このＮ／ｐテーブル１１２は、回折格子Ｇ１、Ｇ
２、Ｇ、の各々に対して設けられており、第６図にその
１部が示されている。

波数域５，０００〜２，０００ｃｍ−’では０．５ｃｍ
−’毎にデータが書き込まれており、２，０００〜４０
０ｃｍ−’では０．２５　ｃｍ−’毎にデータが書き込
まれている。ブロック１１６は、ブロック１０８からの
ステップ数Ｎ及びブロック１１４からのサンプリング間
隔を用いてＮＯＤテーブル１１２を参照し、サンプリン
グ時点を判別する。例えば、モードｌでＮ＝１の場合に
は、次のサンプリング時点はＮ＝３となった時点である
。

このサンプリング時点が判別された時、カウンタ１１８
がインクリメントされてブロック１２０への書き込みア
ドレスが更新され、ＲＡＭのこのアドレスに吸光度測定
部８６からの吸光度が書き込まれる。

ブ［１ツク１２２は、サンプリング間隔からブロック＋
２０に記憶されている吸光度のデータを波数ｐと対応さ
せ、記録紙上のデータに変換してプロッタ８８へ供給し
、記録紙にこの吸光度曲線をプロットさせる。このプロ
ットは、ｒｔＡＭへの吸光度書込中または書込完了後の
いずれの時期に行ってもよい。

次に、回折格子６１〜Ｇ３の取付位置等の不正確さに基
づく波数のずれの補正について説明する。

この補正は、上記補正値ｃ　ｈ＜　ｏになっている本装
置で標準試料を用いて吸光度の測定を行い、回折格子Ｇ
、〜Ｇ、の各々に関係した３つのピークの正確な波数と
測定波数との差から波数のずれを求め、これをパルスモ
ータ４６のステップ数に変換し、キーボード８４を操作
してマイクロコンピュータ８０のＲＡＭに書き込む。こ
のＲＡＭはＣＭＯＳのＲＡＭであり、バッテリバックア
ップされている。ブロック１１６は、カウンタ１０４か
らのカウント値Ｎｐによりどの回折格子が現在用いられ
ているかを判別し、回折格子に対応した補正値Ｃを選択
してブロック１０８へ供給する。ブロック１０８は、こ
の補正値Ｃをカウンタ１０４からのカウント（直Ｎｐに
加えてＮとし、ブロック１０６．１１４へ供給する。

このようにして、回折格子０１〜Ｇ、の取付位置等の不
正確さに基づく波数ずれの錆止を容易に行うことができ
る。

なお、上記実施例では、杭部材６２〜６６がビン６５と
このビン６５に回転自在に環装されたローラ６７とから
構成されているものを説明したが、本発明はこれに限定
されず、抗部材６２〜６６をビンのみで構成し、または
抗部材６２〜６Ｇを頂点とする略三角形板で構成しても
よい。

また、可動部材は、アーム７０の代わりに、ガイドに案
内されて直線移動するスライダーであってもよい。

［発明の効果］本発明に係る回折格子の波数走査装置では、−面に複数
の回折格子が立設されたターンテーブルの他面に抗部材
を設け、抗部材に対応して固定側に可動部材を移動可能
に支持し、弾性体でこの可動部材を抗部材に押接させ、
この押接により、波数走査中においてターンテーブルが
常に所定回転方向に力を受けるようになっており、パル
スモータを用いてターンテーブルを回転させても微少振
動が除去されてターンテーブルが滑らかに回転し、した
がって高精度測定の場合にもパルスモータを用いること
が可能となり、パルスモータのステップ数とターンテー
ブルの回転角との関係をリニアにしてステップ数を制御
することにより波数走査を行うことができるので、機械
的構成が極めて簡単になり、しかも装置を小型化できる
という優れた効果がある。

そのうえ、パルスモータの回転を単に減速装置で減速す
るようになっており、従来のようにカム等を用いる必要
がないので、高精度加工が容易になり、しかも調整が容
易であるという優れた効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第７図は本発明の実施例に係り、第１図は回
折格子の波数走査装置の平面図、第２図は第１図の一部
断面正面図、第３図は第１図の一部断面側面図、第４図
は回折格子が立設されたターンテーブルの平面図、第５
図はマイクロコンピュータのソフトウェア構成を示す機
能ブロック図、第６図はパルスモータのステップ数Ｎと
走査波数νとの関係を示す図、第７図はステップ数域と
パルスモータ駆動パルスのパルス周波数との関係を示す
図である。１０：ターンテーブルＧ１、Ｇ７、Ｇ３：回折格子２６：ウオームホイル　４０：ウオーム４４．５０：プ
ーリー　４６：バルスモータ５２：タイミングベルト６２．６４．６６：抗部材６５：ピン

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ターンテーブルの一面に複数の回折格子が立設さ
れ、該ターンテーブルを回転駆動手段により回転移動さ
せて波数走査する回折格子の波数走査装置において、該回転駆動手段は、パルスモータと、該パルスモータの
回転を減速させる減速装置とを備え、該ターンテーブル
の他面に設けられた抗部材と、該抗部材に対応して、固
定側に移動可動に支持された可動部材と、該可動部材を該抗部材に押接させる弾性体と、を付設し
、該押接により波数走査中において該ターンテーブルが
常に所定回転方向への力を受けるように、該抗部材と該
可動部材とを配設したことを特徴とする回折格子の波数
走査装置。
（２）前記可動部材は、一端部が軸支され、中間部が前
記抗部材を押接し、他端部と固定側とが前記弾性体によ
り連結されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の回折格子の波数走査装置。
（３）前記抗部材は、ピンであって、前記回折格子の各
々に対し１個ずつ設けられていることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の回折格子の波数走査装置。
（４）前記抗部材は、ローラがピンにより軸支されてお
り、前記回折格子の各々に対し１個ずつ設けられている
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の回折格子
の波数走査装置。