特開 2023-10108 真空装置への試料搬送導入装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023010108

(43)【公開日】2023-01-20

(54)【発明の名称】真空装置への試料搬送導入装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 1/00 20060101AFI20230113BHJP

   G01N 1/28 20060101ALI20230113BHJP

【ＦＩ】

G01N1/00 101C

G01N1/28 W

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021113973

(22)【出願日】2021-07-09

(71)【出願人】

【識別番号】300032123

【氏名又は名称】公益財団法人 佐賀県産業振興機構

(71)【出願人】

【識別番号】597120204

【氏名又は名称】真空光学株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001601

【氏名又は名称】弁理士法人英和特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小林 英一

(72)【発明者】

【氏名】明角 淳志

【テーマコード（参考）】

2G052

【Ｆターム（参考）】

2G052AD52

2G052CA05

2G052CA16

2G052GA18

2G052JA05

(57)【要約】

【課題】真空装置へ導入する際に試料ホルダーの向きを自由に変更することができると共に、製作及び維持コストのさらなる低減、並びに軽量化を図ることができる真空装置への試料搬送導入装置を提供する。
【解決手段】丸棒状のロッド１０と、ロッド１０を貫通するロッド貫通孔２１を有するロッド受け２０と、ロッド１０の先端部分に着脱可能に取り付けられる試料ホルダー格納部３０と、ロッド受け２０に固定され、試料ホルダー格納部３０の試料ホルダー受け板３１とのはめ合いで試料ホルダーを収容する収容槽４３を形成する収容容器４０とを備える。ロッド１０の外周面には雄ネジ部１１が設けられ、ロッド貫通孔２１の内周面には雄ネジ部１１とネジ結合可能な雌ネジ部２２が設けられ、雄ネジ部１１は、試料ホルダー受け板３１と収容容器４０とがはめ合いとなる位置において雌ネジ部２２にネジ結合するように限定的に設けられている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

真空装置へ試料を搬送し導入する試料搬送導入装置であって、
丸棒状のロッドと、
前記ロッドを貫通するロッド貫通孔を有するロッド受けと、
前記ロッドの先端部分に着脱可能に取り付けられる試料ホルダー格納部と、
前記ロッド受けに固定され、前記試料ホルダー格納部の試料ホルダー受け板とのはめ合いで試料ホルダーを収容する収容槽を形成する収容容器とを備え、
前記ロッドの外周面には雄ネジ部が設けられ、前記ロッド貫通孔の内周面には前記雄ネジ部とネジ結合可能な雌ネジ部が設けられ、
前記雄ネジ部は、前記試料ホルダー受け板と前記収容容器とがはめ合いとなる位置において前記雌ネジ部にネジ結合するように限定的に設けられている、試料搬送導入装置。

【請求項2】

前記収容容器はシール部を介して前記ロッドに装着され、前記シール部は、太さ及び断面形状の異なる二重のＯリングを有する、請求項１に記載の試料搬送導入装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、真空を用いた装置へ試料を搬送し導入する試料搬送導入装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、真空を用いた分析装置として、光電子分光、オージェ電子分光や軟Ｘ線吸収分光装置が広く利用されている。通常、分析する試料は大気中で試料ホルダーに取り付け、その後、真空を用いた分析装置にセットする。しかしながら、触媒や電池材料など表面が大気の成分に対して活性な材料は、試料を大気にさらすと表面が酸化や汚染されてしまう。そこで、従来から、試料を大気にさらすことなく真空装置へ搬送し導入することができるようにするための試料搬送導入装置が種々提案されており、本発明者らも下記特許文献１に記載の試料搬送導入装置を提案している。

【0003】

この特許文献１の試料搬送導入装置によれば、各種の試料ホルダーを取り扱うことができ、製作や改良及び修理も容易であって、作業性に優れ、製作及び維持コストを低減することができるという効果が得られ、販売実績も複数ある。ところが、特許文献１の試料搬送導入装置では、可動パイプが直進運動により前進及び後退する直線導入機を使用しており、この直線導入機が高価かつ重量物であることから、試料搬送導入装置全体として製作及び維持コストのさらなる低減、並びに軽量化の要望があった。また、特許文献１の試料搬送導入装置に使用している直線導入機は、可動パイプを回転させながら前進又は後退させる構成であるため、真空装置へ導入する際に試料ホルダーの向きを自由に変更することができないという問題もあった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第５２３４９９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明が解決しようとする課題は、真空装置へ導入する際に試料ホルダーの向きを自由に変更することができると共に、製作及び維持コストのさらなる低減、並びに軽量化を図ることができる真空装置への試料搬送導入装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る試料搬送導入装置は、真空装置へ試料を搬送し導入する試料搬送導入装置であって、丸棒状のロッドと、前記ロッドを貫通するロッド貫通孔を有するロッド受けと、前記ロッドの先端部分に着脱可能に取り付けられる試料ホルダー格納部と、前記ロッド受けに固定され、前記試料ホルダー格納部の試料ホルダー受け板とのはめ合いで試料ホルダーを収容する収容槽を形成する収容容器とを備え、前記ロッドの外周面には雄ネジ部が設けられ、前記ロッド貫通孔の内周面には前記雄ネジ部とネジ結合可能な雌ネジ部が設けられ、前記雄ネジ部は、前記試料ホルダー受け板と前記収容容器とがはめ合いとなる位置において前記雌ネジ部にネジ結合するように限定的に設けられていることを特徴とするものである。

【0007】

このように本発明では、丸棒状のロッドをロッド受けのロッド貫通孔に貫通させるという簡単な構成によりロッドを前進又は後退させることができるので、上述の特許文献１のような直線導入機を使用する場合に比べ、製作及び維持コストを大幅に低減することができると共に軽量化も図ることができる。また、試料ホルダー受け板と収容容器とがはめ合いとなって試料ホルダーを収容する収容槽を形成するときには、ロッドの外周面には設けられた雄ネジ部がロッド貫通孔の内周面に設けられた雄ネジ部とネジ結合するようになっているから、収容槽の密封性は十分に確保することができる。さらに雄ネジ部は、試料ホルダー受け板と収容容器とがはめ合いとなる位置において雌ネジ部にネジ結合するように限定的に設けられているから、真空装置へ導入する際に試料ホルダーの向きを自由に変更することができ、またロッドを前進又は後退させる操作を容易に行うことができる。

【0008】

本発明において収容容器はシール部を介してロッドに装着することが好ましく、この場合、シール部は太さ及び断面形状の異なる二重のＯリングを有するものとすることがさらに好ましい。このように、収容容器をシール部を介してロッドに装着することで、収容槽の密封性を確実に保持することができる。また、シール部に太さ及び断面形状の異なる二重のＯリングを使用することで、収容槽の密封性をより確実に保持できると共にシール部におけるロッドの可動性を十分に確保できる。

【発明の効果】

【0009】

本発明の試料搬送導入装置によれば、真空装置へ導入する際に試料ホルダーの向きを自由に変更することができると共に、製作及び維持コストのさらなる低減、並びに軽量化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施形態である試料搬送導入装置の縦断面図で、（ａ）は試料ホルダー受け板と収容容器とがはめ合いとなり収容槽が形成された状態を示し、（ｂ）は（ａ）の状態からロッドを前進限まで前進させた状態を示す。

【図2】試料ホルダー格納部に複数個の試料ホルダーを並列させて格納できるようにする場合の構成例を示し、（ａ）はその縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ断面図。

【図3】収容容器を二重構造とする場合の構成例を示し、（ａ）はその縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ－Ｂ断面図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

図１に、本発明の一実施形態である試料搬送導入装置を縦断面により示している。同図に示す試料搬送導入装置は、ロッド１０、ロッド受け２０、試料ホルダー格納部３０、及び収容容器４０を備えている。

【0012】

ロッド１０は丸棒状であり、その先端部分に試料ホルダー格納部３０が着脱可能に取り付けられている。また、ロッド１０の基端部分には円盤状のノブ５０が取り付けられている。さらに、ロッド１０の基端側にはストッパー６０が取り付けられている。そして、ロッド１０の中間部分の外周面には雄ネジ部１１が限定的に設けられている。

【0013】

ロッド受け２０は円板状であり、その中央部にロッド１０を貫通するロッド貫通孔２１を有する。ロッド貫通孔２１の内周面には雄ネジ部１１とネジ結合可能な雌ネジ部２２が設けられている。また、ロッド受け２０の基端側にはロッド１０を支持する軸受け７０が取り付けられている。

【0014】

試料ホルダー格納部３０は、試料ホルダー（図示省略。以下同じ。）を設置するための凹状の試料ホルダー設置部３２を試料ホルダー受け板３１上に有する。また、試料ホルダー受け板３１には試料ホルダーの一部を囲むように側板３３が設けられている。このように側板３３を設け、かつ試料ホルダー設置部３２を凹状に形成することにより、試料ホルダーをスムーズに設置でき、転倒を確実に防止できる。側板３３の基端側には上板部材３４が設けられており、この上板部材３４をロッド１０の先端部分にネジ３５を介して着脱可能に取り付けている。なお、試料ホルダー格納部３０の試料ホルダー受け板３１には、後述する収容容器４０の周壁４２の先端部に対応する位置にシール手段としてＯリング３６が配置されている。

【0015】

収容容器４０は、シール部８０を介してロッド１０に装着されると共に、連結ロッド９０を介してロッド受け２０に連結固定されている。なお、連結ロッド９０はロッド受け２０及び収容容器４０の周方向に間隔をおいて例えば３本配置されるが、図１では１本のみ示している。また、収容容器４０はシールフランジ４１を有し、上述のシール部８０及び連結ロッド９０はシールフランジ４１に取り付けられる。さらにシールフランジ４１には円筒状の周壁４２が固定されており、この周壁４２の先端部が試料ホルダー格納部３０の試料ホルダー受け板３１とＯリング３６を介してはめ合うことで、図１（ａ）に示すように試料ホルダーを収容する収容槽４３が形成される。ここで、ロッド１０の雄ネジ部１１は、試料ホルダー受け板３１と収容容器４０とがはめ合いとなる位置においてロッド受け２０の雌ネジ部２２にネジ結合するように限定的に設けられている。

【0016】

収容容器４０のシールフランジ４１にはＯリング１０１を介して変換フランジ１００が着脱可能に装着されている。変換フランジ１００の真空側は規格化したものなので、真空装置側に専用のポートを設けることなく真空装置に装着可能である。

【0017】

シール部８０は、太さ及び断面形状の異なる二重のＯリング８１，８２を有する。すなわち、上段のＯリング８１の太さは下段のＯリング８２の太さより大きい。また、上段のＯリング８１の断面形状は円形であるのに対し、下段のＯリング８２の断面形状は四角形である。このように、シール部８０が太さ及び断面形状の異なる二重のＯリング８１，８２を有することで、収容槽４３の密封性を確実に保持できると共に、シール部８０におけるロッド１０の可動性を十分に確保できる。なお、シール部８０は同種の二重のＯリングを有する構成としてもよい。因みにシール部８０の先端側にはロッド１０を支持する軸受け８３が取り付けられている。

【0018】

以上の構成において、試料を設置した試料ホルダーを真空装置へ搬入し導入する際には、図１（ｂ）に示すように、ロッド１０を前進させ試料ホルダー格納部３０を前進させた状態とし、例えばグローブボックス内で、試料を設置した試料ホルダーを試料ホルダー格納部３０の試料ホルダー設置部３２にセットする。このとき、ロッド１０の雄ネジ部１１は、ロッド受け２０の雌ネジ部２２にネジ結合していないので、ロッド１０を回転させることで試料ホルダー設置部３２の向きを自由に変更することができる。そのため、試料を設置した試料ホルダーを試料ホルダー格納部３０の試料ホルダー設置部３２に簡単にセットすることができる。なお、ロッド１０の前進限は、ストッパー６０が軸受け７０に突き当たることで規定される

【0019】

その後、ロッド１０を後退させて、図１（ａ）に示すように試料ホルダー受け板３１と収容容器４０とがはめ合いとなり収容槽４３が形成されるようにする。このように、試料ホルダー受け板３１と収容容器４０とがはめ合いとなって試料ホルダーを収容する収容槽４３を形成するときには、ロッド１０の雄ネジ部１１がロッド受け２０の雌ネジ部２２とネジ結合するようになっているから、収容槽４３の密封性を十分に確保し保持することができる。

【0020】

その後、試料搬送導入装置を真空装置まで搬送し、変換フランジ１００を介して真空装置に装着する。装着後、真空装置を真空引きした後、ロッド１０を前進させ試料ホルダー格納部３０を前進させた状態にし（図１（ｂ））、試料ホルダーを真空装置へ導入する。このとき、ロッド１０の雄ネジ部１１は、ロッド受け２０の雌ネジ部２２にネジ結合していないので、ロッド１０を回転させることで試料ホルダーの向きを自由に変更することができる。そのため、試料ホルダーを真空装置へ簡単に導入することができる。以上のようにして、試料を大気にさらすことなく真空装置へ搬送し導入することができる。

【0021】

このように本実施形態によれば、丸棒状のロッド１０をロッド受け２０のロッド貫通孔２１に貫通させるという簡単な構成によりロッド１０を前進又は後退させることができるので、上述の特許文献１のような直線導入機を使用する場合に比べ、製作及び維持コストを大幅に低減することができると共に軽量化も図ることができる。また、試料ホルダー受け板３１と収容容器４０とがはめ合いとなって試料ホルダーを収容する収容槽４３を形成するときには、ロッド１０の外周面には設けられた雄ネジ部１１がロッド貫通孔２１の内周面に設けられた雄ネジ部２２とネジ結合するようになっているから、収容槽４３の密封性は十分に確保することができる。さらに雄ネジ部１１は、試料ホルダー受け板３１と収容容器４０とがはめ合いとなる位置において雌ネジ部２２にネジ結合するように限定的に設けられているから、真空装置へ導入する際に試料ホルダーの向きを自由に変更することができ、またロッド１０を前進又は後退させる操作を容易に行うことができる。

【0022】

図２に、試料ホルダー格納部３０に複数個の試料ホルダーを並列させて格納できるようにする場合の構成例を示している。この構成例では図２（ｂ）に表れているように、試料ホルダー受け板３１上に３個の試料ホルダー設置部３２を三角形状に配置して３個の試料ホルダーを並列させて格納できるようにしている。このように複数個の試料ホルダーを並列させて格納する場合であっても、本実施形態では上述のとおり真空装置へ導入する際に試料ホルダーの向きを自由に変更することができるから、複数個の試料ホルダーをそれぞれ真空装置へ簡単に導入することができる。なお、図２の構成例では収容容器４０のシールフランジ４１に、収容槽４３に連通する引口４４をバルブ４５を介して設けた場合、引口４４に真空排気手段を接続することで、収容槽４３を真空引きすることができるようにしている。

【0023】

図３に、収容容器４０を二重構造とする場合の構成例を示している。この構成例では、収容容器４０の周壁４２を二重構造とすると共に試料ホルダー格納部３０の試料ホルダー受け板３１も二重構造としている。具体的には、二重の周壁４２の先端部が突き当たる試料ホルダー格納部３０の試料ホルダー受け板３１にＯリング３６を二重に配置し、この二重のＯリング３６を介して収容容器４０が試料ホルダー格納部３０の試料ホルダー受け板３１とのはめ合いで収容槽４３を形成するようにしている。そして、収容容器４０の二重の周壁間の真空槽４２ａに連通する引口４６をバルブ４７を介して設け、引口４６に真空排気手段を接続することで、真空槽４２ａを真空排気可能としている。なお、二重構造の試料ホルダー受け板３１は図３（ｂ）に表れているように天板３１ａによって一体構造となっており、天板３１ａに貫通孔３１ｂを適宜設けることで、二重構造の試料ホルダー受け板３１の真空槽３１ｃが収容容器４０の二重の周壁間の真空槽４２ａに連通している。したがって真空槽４２ａを真空引きすると真空槽３１ｃも真空引きされる。
さらに図３の構成例では、ロッド１０の周囲にシールパイプ１１０を配置することで、ロッド１０の周囲に、収容槽４３に通じる隙間１１１を設けている。そして、この隙間１１１に連通する引口４８をバルブ４９を介して設け、引口４８に真空排気手段を接続することで、収容槽４３を真空排気可能としている。
このように図３の構成例では、収容容器４０を２重シール構造としたうえで、収容槽４３を真空排気することで、収容槽４３の到達圧力をさらに低くすることができ、さらに収容槽４３の保温あるいは保冷も可能となる。

【産業上の利用可能性】

【0024】

本発明は、真空分析装置への試料搬送導入装置として好適に利用できるほか、各種の真空装置への試料搬送導入装置として利用可能である。

【符号の説明】

【0025】

１０ ロッド
１１ 雄ネジ部
２０ ロッド受け
２１ ロッド貫通孔
２２ 雌ネジ部
３０ 試料ホルダー格納部
３１ 試料ホルダー受け板
３１ａ 天板
３１ｂ 貫通孔
３１ｃ 真空槽
３２ 試料ホルダー設置部
３３ 側板
３４ 上板部材
３５ ネジ
３６ Ｏリング
４０ 収容容器
４１ シールフランジ
４２ 周壁
４２ａ 真空槽
４３ 収容槽
４４,４６，４８ 引口
４５，４７，４９ バルブ
５０ ノブ
６０ ストッパー
７０ 軸受け
８０ シール部
８１，８２ Ｏリング
８３ 軸受け
９０ 連結ロッド
１００ 変換フランジ
１０１ Ｏリング
１１０ シールパイプ
１１１ 隙間

【図1】

【図2】

【図3】