(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光Ｘ線分析装置の真空チャンバに用いられる空気圧シリンダであって、
筒状で軸方向の前後にカバーを有し、前面が前記真空チャンバの外壁に密接するように取り付けられるシリンダと、
そのシリンダの前部および後部に設けられたポートに供給される空気の圧力により、前記シリンダ内を前記軸方向に往復移動するピストンと、
前記真空チャンバの壁およびシリンダの前部を貫通し、前記ピストンに固定されることにより、先端部が前記真空チャンバ内で前記軸方向に往復移動する棒状のピストンロッドと、
前記シリンダの前部に設けられ、前記ピストンロッドの円柱状の部分が密接して貫通するロッドパッキンとを備え、
前記ピストンロッドが挿入されることにより、前記ピストンロッドの軸回りの回転を阻止する回り止め孔が、前記シリンダの後部に設けられ、
前記シリンダの後部に設けられたポートが、前記回り止め孔よりも前方に位置している真空チャンバ用空気圧シリンダ。
【請求項２】
蛍光Ｘ線分析装置の真空チャンバに用いられる空気圧シリンダであって、
筒状で軸方向の前後にカバーを有し、前面が前記真空チャンバの外壁に密接するように取り付けられるシリンダと、
そのシリンダに設けられたコイルばねの弾力および前記シリンダの後部に設けられたポートに供給される空気の圧力により、前記シリンダ内を前記軸方向に往復移動するピストンと、
前記真空チャンバの壁およびシリンダの前部を貫通し、前記ピストンに固定されることにより、先端部が前記真空チャンバ内で前記軸方向に往復移動する棒状のピストンロッドと、
前記シリンダの前部に設けられ、前記ピストンロッドが密接して貫通するロッドパッキンとを備え、
前記ピストンロッドが挿入されることにより、前記ピストンロッドの軸回りの回転を阻止する回り止め孔が、前記シリンダの前部に設けられ、
前記シリンダの前部に、シリンダ内部を大気と連通させる孔が設けられている真空チャンバ用空気圧シリンダ。
【請求項３】
真空チャンバを備え、請求項１または２の真空チャンバ用空気圧シリンダを用いた蛍光Ｘ線分析装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蛍光Ｘ線分析装置の真空チャンバに用いられる空気圧シリンダおよびそれを用いた蛍光Ｘ線分析装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、真空またはヘリウム雰囲気を形成する真空チャンバを備える蛍光Ｘ線分析装置において、過剰なＸ線を減衰させる櫛状の減衰板を検出器の直前で進退させるためや、Ｘ線光路にフィルタや分光素子を進退させるために、空気圧シリンダが用いられている。特に、図６に右側面断面図を示すように、真空チャンバの外壁（壁の外側の面）１ａに直接取り付けられる簡単な構造のものがある。この空気圧シリンダ２７では、筒状で軸方向Ａの前後にカバーを有するシリンダ２２の前面２２ａが、真空チャンバの外壁１ａに密接するように取り付けられる。そのシリンダの前部２２ｂおよび後部２２ｃに設けられたポート２２ｄ，２２ｅに供給される空気の圧力により、シリンダ２２内を前記軸方向Ａにピストン３が往復移動する。
【０００３】
すなわち、シリンダの後部のポート２２ｅへの空気の供給が停止し、シリンダの前部のポート２２ｄへ空気が供給されると、ピストン３は後方へ押されて移動し（図６の状態）、逆に、シリンダの前部のポート２２ｄへの空気の供給が停止し、シリンダの後部のポート２２ｅへ空気が供給されると、ピストン３は前方へ押されて移動する。そのピストン３に棒状のピストンロッド１４の後端部が固定され、前部がシリンダの前部２２ｂおよび真空チャンバの壁１を貫通することにより、先端部１４ａが真空チャンバ内で前記軸方向Ａに往復移動する。ここで、シリンダの前部のポート２２ｄに供給される空気が、ピストンロッド１４を通すために設けたシリンダの前部２２ｂの孔２２ｆおよび真空チャンバの壁１の孔から、真空チャンバ内に漏れないように、シリンダの前部２２ｂには、ピストンロッド１４が密接して貫通するロッドパッキン１５が設けられている。
【０００４】
さて、ピストンロッド１４が軸回りに回転すると、例えばピストンロッドの先端部１４ａに前記櫛状の減衰板を取り付けた場合には、その減衰板も回転して検出器に入射するＸ線の減衰率が変化するという不具合があるので、シリンダの前部２２ｂの前記孔２２ｆは、ピストンロッド１４が挿入されることにより、ピストンロッド１４の軸回りの回転を阻止する回り止め孔２２ｆになっている。すなわち、ピストンロッド１４を円柱状とせずに、図７の正面図に示すように、軸に垂直な断面を例えば小判型とするとともに、回り止め孔２２ｆも、ピストンロッド１４に合致する小判型（大きさは、ピストンロッド１４が前記軸方向Ａに往復移動できるように、ピストンロッド１４の断面よりもわずかに大きい）とし、ロッドパッキン１５もピストンロッド１４に密接する形の環状としている。なお、図６のピストンロッド１４が通る真空チャンバの壁１の孔は、ピストンロッド１４に合致する小判型である必要はない。
【０００５】
以上のように、真空チャンバ内への空気漏れ防止の機能のみならずピストンロッド１４回転阻止の機能もシリンダの前部２２ｂにもたせたため、シリンダの前部２２ｂに設けるロッドパッキン１５が、断面小判型のピストンロッド１４に密接するように、円環状でなく、角のある異形になる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、真空チャンバ内は真空またはほぼ大気圧（ヘリウム雰囲気時）であるのに対し、シリンダのポート２２ｄ，２２ｅに供給される空気の圧力はゲージ圧で４〜５ｋｇｆ／ｃｍ２  （約４〜５気圧）であるので、角のある異形のロッドパッキン１５では、ピストンロッド１４への密接が不十分で、シリンダの前部のポート２２ｄに供給される空気が真空チャンバ内に漏れるのを十分に防止できず、蛍光Ｘ線分析の結果が、いまひとつ安定せず、十分正確でなくなるおそれがあった。ピストンロッド１４の断面形状を六角形等としても同様の問題がある。
【０００７】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、蛍光Ｘ線分析装置の真空チャンバの外壁に直接取り付けられる空気圧シリンダにおいて、ピストンロッドが軸回りに回転せず、しかも、真空チャンバ内への空気漏れを十分に防止できるもの、および、それを用いて十分正確な分析ができる蛍光Ｘ線分析装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本願第１の発明の真空チャンバ用空気圧シリンダは、蛍光Ｘ線分析装置の真空チャンバに用いられるものであって、まず、筒状で軸方向の前後にカバーを有し、前面が前記真空チャンバの外壁に密接するように取り付けられるシリンダと、そのシリンダの前部および後部に設けられたポートに供給される空気の圧力により、前記シリンダ内を前記軸方向に往復移動するピストンとを備えている。また、前記真空チャンバの壁およびシリンダの前部を貫通し、前記ピストンに固定されることにより、先端部が前記真空チャンバ内で前記軸方向に往復移動する棒状のピストンロッドと、前記シリンダの前部に設けられ、前記ピストンロッドの円柱状の部分が密接して貫通するロッドパッキンとを備えている。さらに、前記ピストンロッドが挿入されることにより、前記ピストンロッドの軸回りの回転を阻止する回り止め孔が、前記シリンダの後部に設けられ、前記シリンダの後部に設けられたポートが、前記回り止め孔よりも前方に位置している。
【０００９】
本願第１の発明の真空チャンバ用空気圧シリンダにおいては、ピストンロッド回転阻止の機能をシリンダの後部に、真空チャンバ内への空気漏れ防止の機能をシリンダの前部にもたせたため、シリンダの前部に設けるロッドパッキンが、ピストンロッドの断面円形の部分に十分に密接する円環状になるので、シリンダの前部のポートに供給される空気が真空チャンバ内に漏れるのを十分に防止できる。すなわち、蛍光Ｘ線分析装置の真空チャンバの外壁に直接取り付けられる空気圧シリンダにおいて、ピストンロッドが軸回りに回転せず、しかも、真空チャンバ内への空気漏れを十分に防止できるものとなる。
【００１０】
本願第２の発明の真空チャンバ用空気圧シリンダも蛍光Ｘ線分析装置の真空チャンバに用いられるものであって、まず、筒状で軸方向の前後にカバーを有し、前面が前記真空チャンバの外壁に密接するように取り付けられるシリンダと、そのシリンダに設けられたコイルばねの弾力および前記シリンダの後部に設けられたポートに供給される空気の圧力により、前記シリンダ内を前記軸方向に往復移動するピストンとを備えている。また、前記真空チャンバの壁およびシリンダの前部を貫通し、前記ピストンに固定されることにより、先端部が前記真空チャンバ内で前記軸方向に往復移動する棒状のピストンロッドと、前記シリンダの前部に設けられ、前記ピストンロッドが密接して貫通するロッドパッキンとを備えている。さらに、前記ピストンロッドが挿入されることにより、前記ピストンロッドの軸回りの回転を阻止する回り止め孔が、前記シリンダの前部に設けられ、前記シリンダの前部に、シリンダ内部を大気と連通させる孔が設けられている。
【００１１】
本願第２の発明の真空チャンバ用空気圧シリンダにおいては、ピストンを後方へ移動させるのはコイルばねであり、シリンダの前部には高圧の空気は供給されずたかだか大気圧であるので、シリンダの前部に設けるロッドパッキンが、ピストンロッド回転阻止に対応して角のある異形であっても、真空チャンバ内への空気漏れを十分に防止できる。すなわち、蛍光Ｘ線分析装置の真空チャンバの外壁に直接取り付けられる空気圧シリンダにおいて、ピストンロッドが軸回りに回転せず、しかも、真空チャンバ内への空気漏れを十分に防止できるものとなる。
【００１２】
本願第３の発明の蛍光Ｘ線分析装置は、真空チャンバを備え、前記本願第１または第２の発明の真空チャンバ用空気圧シリンダを用いたものである。この蛍光Ｘ線分析装置によれば、真空チャンバに前記本願第１または第２の発明の真空チャンバ用空気圧シリンダを用いているので、真空チャンバ内への空気漏れを十分に防止でき、蛍光Ｘ線分析の結果が、十分安定し、正確なものとなる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１実施形態の真空チャンバ用空気圧シリンダを図面にしたがって説明する。この空気圧シリンダ７は、蛍光Ｘ線分析装置の真空チャンバに用いられるものであって、図１の右側面断面図に示すように、まず、筒状で軸方向Ａの前後にカバーを有し、前面２ａが真空チャンバの外壁１ａに密接するように取り付けられるシリンダ２と、後述するピストンロッド４が固定され、シリンダ２の前部２ｂおよび後部２ｃに設けられたポート２ｄ，２ｅに供給される空気の圧力によりシリンダ２内を前記軸方向Ａに往復移動するピストン３とを備えている。シリンダ２は、円筒状のシリンダチューブとその開口を塞ぐように軸方向Ａの前後に取り付けられたカバーからなるが、ここでは一体的に図示している。前カバーはシリンダ２の前部２ｂを構成し、後カバーはシリンダ２の後部２ｃを構成する。ピストン３の往復移動の原理は、従来の技術で述べたのと同様である。
【００１４】
この空気圧シリンダ７が備える棒状のピストンロッド４は、前部が真空チャンバの壁１ａおよびシリンダの前部２ｂを貫通し、後部がピストン３に固定されることにより、先端部４ａが真空チャンバ内で前記軸方向Ａに往復移動する。シリンダの前部２ｂには、ピストンロッド４の円柱状の部分が密接して貫通するロッドパッキン５が設けられている。さらに、ピストンロッド４の後端部４ｂが挿入されることにより、ピストンロッド４の軸回りの回転を阻止する回り止め孔２ｆが、シリンダの後部２ｃに設けられている。
【００１５】
すなわち、ピストンロッドの後端部４ｂを円柱状とせずに、図３の背面図に示すように、軸に垂直な断面を例えば小判型とするとともに、回り止め孔２ｆも、ピストンロッドの後端部４ｂに合致する小判型（大きさは、ピストンロッド４が前記軸方向Ａに往復移動できるように、ピストンロッドの後端部４ｂの断面よりもわずかに大きい）としている。そして、ピストンロッド４の他の部分については、図２の正面図に示すように、先端部４ａを、減衰板等の取り付けのために、軸に垂直な断面を例えば半円型とする以外は、円柱状とするとともに、ロッドパッキン５もピストンロッド４の円柱状の部分に密接する円環状としている。ピストンロッドの後端部４ｂの断面形状および回り止め孔２ｆの形状は、六角形等でもよい。
【００１６】
以上のように、第１実施形態の真空チャンバ用空気圧シリンダ７においては、ピストンロッド回転阻止の機能をシリンダの後部２ｃに、真空チャンバ内への空気漏れ防止の機能をシリンダの前部２ａにもたせたため、シリンダの前部２ａに設けるロッドパッキン５が、ピストンロッド４の断面円形の部分に十分に密接する円環状になるので、シリンダの前部のポート２ｄに供給される空気が真空チャンバ内に漏れるのを十分に防止できる。すなわち、蛍光Ｘ線分析装置の真空チャンバの外壁１ａに直接取り付けられる空気圧シリンダにおいて、ピストンロッド４が軸回りに回転せず、しかも、真空チャンバ内への空気漏れを十分に防止できるものとなる。
【００１７】
次に、本発明の第２実施形態の真空チャンバ用空気圧シリンダについて説明する。この空気圧シリンダ１７も蛍光Ｘ線分析装置の真空チャンバに用いられるものであって、図４の右側面断面図に示すように、まず、筒状で軸方向Ａの前後にカバーを有し、前面１２ａが真空チャンバの外壁１ａに密接するように取り付けられるシリンダ１２と、後述するピストンロッド１４が固定され、シリンダ１２に設けられたコイルばね６の弾力およびシリンダ１２の後部１２ｃに設けられたポート１２ｅに供給される空気の圧力によりシリンダ１２内を前記軸方向Ａに往復移動するピストン３とを備えている。シリンダ１２は、円筒状のシリンダチューブとその開口を塞ぐように軸方向Ａの前後に取り付けられたカバーからなるが、ここでは一体的に図示している。前カバーはシリンダ１２の前部１２ｂを構成し、後カバーはシリンダ１２の後部１２ｃを構成する。
【００１８】
ピストン３の往復移動の原理は、従来の技術や第１実施形態で述べたのと異なり、以下のようである。すなわち、シリンダの前部１２ｂに設けられた凹部に前端部が嵌まり込んだコイルばね６は、後端部でピストン３を後方へ付勢しているが（図４に示す状態）、シリンダの後部のポート１２ｅへ空気が供給されると、ピストン３は空気圧で前方へ押されて移動し、シリンダの後部のポート１２ｅへの空気の供給が停止すると、ピストン３はコイルばね６の弾力（伸張力）により後方へ押されて移動する。第２実施形態の真空チャンバ用空気圧シリンダ１７では、シリンダの前部１２ｂに設けられたポート１２ｇには、ピストン３を移動させるための空気は供給されず、単にシリンダ１２内部を大気と連通させるための孔である。
【００１９】
この空気圧シリンダ１７が備える棒状のピストンロッド１４は、従来の技術で述べたのと同じものであり、前部が真空チャンバの壁１ａの孔およびシリンダの前部１２ｂの孔１２ｆを貫通し、後端部がピストン３に固定されることにより、先端部１４ａが真空チャンバ内で前記軸方向Ａに往復移動する。シリンダの前部１２ｂには、ピストンロッド１４が密接して貫通するロッドパッキン１５が設けられている。さらに、シリンダの前部１２ｂの前記孔１２ｆは、ピストンロッド１４が挿入されることにより、ピストンロッド１４の軸回りの回転を阻止する回り止め孔１２ｆになっている。
【００２０】
すなわち、従来の技術で述べたのと同様に、ピストンロッド１４を円柱状とせずに、図５の正面図に示すように、軸に垂直な断面を例えば小判型とするとともに、回り止め孔１２ｆも、ピストンロッド１４に合致する小判型（大きさは、ピストンロッド１４が前記軸方向Ａに往復移動できるように、ピストンロッド１４の断面よりもわずかに大きい）とし、ロッドパッキン１５もピストンロッド１４に密接する形の環状としている。なお、ピストンロッドの先端部１４ａは、減衰板等の取り付けのために、軸に垂直な断面を例えば半小判型とする。ピストンロッド１４の断面形状および回り止め孔１２ｆの形状は、六角形等でもよく、ロッドパッキン１５もそのピストンロッド１４に密接する形の環状とすればよい。
【００２１】
以上のように、第２実施形態の真空チャンバ用空気圧シリンダ１７においては、ピストン３を後方へ移動させるのはコイルばね６であり、シリンダの前部１２ｂには高圧の空気は供給されずたかだか大気圧であるので、シリンダの前部１２ｂに設けるロッドパッキン１５が、ピストンロッド１４回転阻止に対応して角のある異形であっても、真空チャンバ内への空気漏れを十分に防止できる。すなわち、蛍光Ｘ線分析装置の真空チャンバの外壁１ａに直接取り付けられる空気圧シリンダにおいて、ピストンロッド１４が軸回りに回転せず、しかも、真空チャンバ内への空気漏れを十分に防止できるものとなる。
【００２２】
次に、本発明の第３実施形態の蛍光Ｘ線分析装置について説明する。まず、その構成について説明する。図８に示すように、この装置は、真空またはヘリウム雰囲気を形成する真空チャンバ１１（真空チャンバの壁１およびその内部空間）を備え、前記第１または第２実施形態の真空チャンバ用空気圧シリンダ７，１７を用いた蛍光Ｘ線分析装置である。具体的には、まず、真空チャンバ１１内に、Ｘ線管３１の少なくとも先端部、試料台３２、分光素子３３および検出器３４を備えている。
【００２３】
また、検出器３４への過剰なＸ線３９を減衰させる櫛状の減衰板３５を検出器３４の直前で進退させるために、前記第１または第２実施形態の真空チャンバ用空気圧シリンダ７，１７を、真空チャンバの外壁１ａに直接取り付けている。すなわち、空気圧シリンダ７，１７の前面２ａ，１２ａが、真空チャンバの外壁１ａに密接するように取り付けられ、真空チャンバ１１内で、ピストンロッドの先端部４ａ，１４ａおよびそこに取り付けられた減衰板３５が、シリンダの軸方向Ａ（分光素子３３から検出器３４へのＸ線光路に直交する）に往復移動される。図８では、減衰板３５が検出器３４の直前に進出した状態を示している。なお、減衰板３５は、分光素子３３と検出器３４との間において検出器３４の直前以外でＸ線光路に進退させてもよく、Ｘ線管３１と試料３６との間や、試料３６と分光素子３３との間においてＸ線光路に進退させてもよい。また、減衰板３５に限らず、Ｘ線光路にフィルタを進退させるためや、複数備えた分光素子から選択的に１つをＸ線光路に進出させるために、空気圧シリンダ７，１７を用いてもよい。
【００２４】
次に、この装置の動作について説明する。真空チャンバ１１内に真空またはヘリウム雰囲気を形成し、試料台３２に載置した試料３６に、Ｘ線管３１から１次Ｘ線３７を照射し、試料３６から発生した蛍光Ｘ線３８を分光素子３３で分光し、測定対象の波長の蛍光Ｘ線３９を得る。ここで、この分光した蛍光Ｘ線３９が検出器３４に対し過剰な強度であると考えられる場合には、空気圧シリンダ７，１７により、減衰板３５を検出器３４の直前に進出させておき、減衰板３５により強度を適切に減衰させた蛍光Ｘ線４０を検出器３４に入射させてその強度を測定する。もとの蛍光Ｘ線３９の強度は、減衰板３５の減衰比に基づいて計算される。分光した蛍光Ｘ線３９が検出器３４に対し適切な強度であると考えられる場合には、空気圧シリンダ７，１７により、減衰板３５を検出器３４の直前から退避させておき、分光した蛍光Ｘ線３９をそのまま検出器３４に入射させてその強度を測定する。
【００２５】
さて、真空チャンバ１１内への空気漏れがあると、測定される蛍光Ｘ線３９，４０の強度が徐々に低下するが、その影響は、真空チャンバ１１内を真空ポンプで引きながら真空雰囲気として測定する場合よりも、真空チャンバ１１内にヘリウムを流入させながらヘリウム雰囲気として測定する場合の方が、現れやすい。そこで、真空チャンバ１１内をヘリウム雰囲気として、第１、第２実施形態の真空チャンバ用空気圧シリンダ７，１７の他に、対比のため前記従来の空気圧シリンダ２７（図６）をも用いて、それぞれの場合について、減衰板３５を取り外した状態でピストンロッドの先端部４ａ，１４ａを往復移動させ、時間の経過につれ蛍光Ｘ線３９の測定強度が低下する勾配を調べると、第１、第２実施形態の真空チャンバ用空気圧シリンダ７，１７を用いた場合とも、従来の空気圧シリンダ２７を用いた場合の約３分の１であった。
【００２６】
以上のように、第１、第２実施形態の真空チャンバ用空気圧シリンダ７，１７は、従来の空気圧シリンダ２７に比べ、蛍光Ｘ線分析装置の真空チャンバ１１内への空気漏れが少ないことが検証された。したがって、真空チャンバ１１に第１、第２実施形態の真空チャンバ用空気圧シリンダ７，１７を用いる第３実施形態の蛍光Ｘ線分析装置によれば、真空チャンバ１１内への空気漏れを十分に防止でき、蛍光Ｘ線分析の結果が、十分安定し、正確なものとなる。  
【００２７】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の真空チャンバ用空気圧シリンダによれば、蛍光Ｘ線分析装置の真空チャンバの外壁に直接取り付けることができ、ピストンロッドが軸回りに回転せず、しかも、真空チャンバ内への空気漏れを十分に防止できる。また、本発明の蛍光Ｘ線分析装置によれば、真空チャンバに前記本発明の真空チャンバ用空気圧シリンダを用いているので、真空チャンバ内への空気漏れを十分に防止でき、蛍光Ｘ線分析の結果が、十分安定し、正確なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の真空チャンバ用空気圧シリンダを示す右側面断面図である。
【図２】同空気圧シリンダを示す正面図である。
【図３】同空気圧シリンダを示す背面図である。
【図４】本発明の第２実施形態の真空チャンバ用空気圧シリンダを示す右側面断面図である。
【図５】同空気圧シリンダを示す正面図である。
【図６】従来の空気圧シリンダの一例を示す右側面断面図である。
【図７】同空気圧シリンダを示す正面図である。
【図８】本発明の第３実施形態の蛍光Ｘ線分析装置を示す概略図である。
【符号の説明】
１…真空チャンバの壁、１ａ…真空チャンバの外壁、２，１２…シリンダ、２ａ，１２ａ…シリンダの前面、２ｂ，１２ｂ…シリンダの前部、２ｃ，１２ｃ…シリンダの後部、２ｄ…シリンダの前部に設けられた空気供給ポート、２ｅ，１２ｅ…シリンダの後部に設けられた空気供給ポート、２ｆ，１２ｆ…回り止め孔、３…ピストン、４，１４…ピストンロッド、４ａ，１４ａ…ピストンロッドの先端部、５，１５…ロッドパッキン、６…コイルばね、７，１７…真空チャンバ用空気圧シリンダ、１１…真空チャンバ、Ａ…シリンダの軸方向。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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