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序

文

“装置開発室の使命は装置開発室独自にあるいは各研究部門との協力によって、分子科学に必要な実験装置を設計 / 製作し、また新しい装置を研究 / 開発することにある。”これは分子研創設以来不変の憲法のような文章で、分子研が存続するかぎり変らない文章であろうと思います。ただ、これまでは、分子研のみのニーズに答えるのが基本方針であったのが、来年度からは、大学共同利用機関の一施設として、所外のニーズにも答える方向
で準備がすすめられております。これは装置開発室にとっては重大な方針転換で、この機に装置開発室の存在意義をしっかりと再確認する必要があると思います。
分子研は我が国の分子科学の基礎学術研究推進に責任を持つ唯一の、即ち当該分野における日本最高の公的研究機関です。分子研が関係する学問である物理・化学における近代の飛躍的発展例として、量子力学と相対性理論の出現を考えてみれば明らかなように、自然界の未知現象解明にむけた独創的実験は大きな発展に必須の用件です。このような大きなブレークスルーは、すでに誰か他人が開発した市販の実験装置ではできないことは明白
で、装置開発室の存在意義がここにあります。“高度な装置開発技術”に加え、“開発技術者と研究者との真理探究への好奇心を共有した密接な対話”の二拍子そろっていることこ
そ、高度に独創的研究が必要とする実験環境ではないでしょうか。我々装置開発室のスタッ
フ全員が、既存技術の高度化と革新技術の取得に日夜努力する必要があり、所外ニーズに答えるというのも、この基本姿勢のもとにあり得ることであると思います。

室長
宇理須恒雄

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目次

構成スタッフ............................................................................................... 1

イベント in 2004................................................................................................ 2共同技術開発............................................................................................... 6

名古屋大学との共同技術開発セミナー ...................................................................... 17
技術報告............................................................................................... 18

2004 年

工作依頼リスト ....................................................................................... 32

2004 年

製作品................................................................................................. 36

出張報告............................................................................................... 40

トピックス............................................................................................... 43

設備紹介............................................................................................... 44

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iv

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構成スタッフ( 後列左から ) 水谷伸雄、内山功一、矢野隆行( 中列左から ) 青山正樹、宮下治美、吉田久史、宇理須恒雄、高松軍三、近藤聖彦( 前列左から ) 永田正明、高松宣輝、浦野宏子、豊田朋範、鈴井光一

装置開発室長 ( 併任 )宇理須恒雄

URISU, Tsuneo

反応動力学部門

鈴井光一

SUZUI, Mitsukazu

技術班長

水谷伸雄

MIZUTANI, Nobuo

係長

青山正樹

AOYAMA, Masaki

係長

矢野隆行

YANO, Takayuki

近藤聖彦

KONDO, Takuhiko

吉田久史

YOSHIDA, Hisashi

内山功一

UCHIYAMA, Kouichi

豊田朋範

TOYODA, Tomonori

永田正明

NAGATA, Masaaki

高松軍三

TAKAMATSU, Gunzou

宮下治美

MIYASHITA, Harumi

高松宣輝

TAKAMATSU, Yoshiteru

浦野宏子

URANO, Hiroko

技術職員
機械グループ

電子回路グループ

ガラス加工グループ
技術支援員

事務支援員

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1

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技術班長

係長

教授

イベント

in 2004

1月
29 日

人事交流成果報告会
松下幸司技官と近藤聖彦技官（名古屋大学）の交流２年目の業務報告を中心に実施。

２月26 日〜 27 日
高エネルギー加速器研究機構技術研究会 装置開発室職員参加
松下幸司技官 第１分科会口頭発表 「ELID 研削によるスリットブレードの製作」（報告書 13 ページ参照）

３月
8 日〜 11 日
技術課受入研修 国立天文台技術部大淵喜之技官
研修題目：電子ビーム溶接を用いた極低温装置の製作
研修内容：異種金属（ステンレス鋼 + アルミ合金）の溶接特性を理解し、天文観測機器の製作に応用する。

電子ビームによるアルミ合金の溶融テストサンプル
10 日〜 11 日
「放射光に関連した周辺技術に関する技術研究会」開催

24 日

大型正面旋盤（西部工機）搬出
平成 15 年度末をもって廃棄する事となった。大型の真空装置などを自作していた頃は活躍していたが、現在は稼働率が低く、新しい CNC 旋盤と設備が入れ替わることとなった。
正面旋盤の前で記念撮影

31 日

松下幸司技官異動（名古屋大学との人事交流期間の終了のため）４月
1日

青山正樹係長赴任（名古屋大学より異動）
近藤聖彦技術職員帰任（名古屋大学との人事交流期間の終了のため）

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イベント
21 日

in 2004

マザック NC 旋盤搬入（関連記事 44 ページ）

27 日

ヨシダ工業（碧南市）機械加工工場見学 （鈴井、水谷、青山）
東芝機械製高速加工機を所有する。静圧空気軸受けスピンドルにより超高およびダイヤモンド工具を用いる事により脆性材料への加工を行っている。

５月
19 日〜 20 日
機械工作安全講習会

６月
15 日〜 16 日
ガラス工作安全講習会

23 日〜 25 日
技術研修 東大教養学部技術職員 ( 解良春恵、西村晴子 )研修題目：学生実験のための圧力計の設計・製作
研修内容：圧力計の製作を通して、CAD を使った回路図、回路基板の設計と、基板加工機によるプリント基板製作法を学ぶ

７月31 日

住友大阪セメント出張 ( 青山、吉田、宇理須 )出張目的：
蛍光顕微鏡の開発のための技術的打ち合わせ

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イベント

in 2004

８月
2 日〜
３日 東北大学多元数理科学研究所 出張（水谷）目的：先導分子科学研究部門高橋研究グループで用いる
EMS 装置用チェンバー設計のための情報収集（関連記事 26 ページ）10 日

中学生の職場体験（関連記事

43 ページ）

25 日

立命館高校生徒

SSH 冷蔵庫を見学（平成 14 年度に SSH で製作した冷蔵庫）

27 日

アイシン精機（株）新規事業企画室フェムト秒レーザー加工ラボ 出張（宇理須、鈴井、水谷、青山、矢野、近藤）
微細加工を目的としたフェムト秒レーザー加工に関する技術打ち合わせと加工ラボを見学。
名古屋大学の技術職員らも合流参加。

９月
3日

株式会社石川精工（西尾市） 出張（鈴井）マイクロチップレーザーヒートシンクのマイクロチャンネルを切削によって加工するため。加工工程を打ち合わせる。
碧南のヨシダ工業（株）と同じ東芝機械の F-MACH
高速加工機を使用している。

１０月８日〜
９日 放電加工ネットワーク勉強会出席（矢野） 仙台（関連記事 42 ページ）

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イベント
10 日

岡崎市理科作品展 （岡崎総合グランド武道場）
SSH 冷蔵庫、バーサライターを出展

１１月
4日

名古屋大学 出張 （鈴井）マイクロマニピュレーター部品の三次元測定

26 日

中部大学名古屋キャンパス 出張 （鈴井、近藤）
中部大学先進計測センター主催「第 1 回次世代先進計測技術シンポジウム」出席

１２月
13 日〜
15 日

京都大学原子炉実験所受け入れ研修 ( 豊田 )研修題目：研究用原子炉の運転維持管理及び照射設備を用いた実験測定
研修内容：研究炉の原理・法令・構造・運転の概要と放射線利用や放射化試料分析の現状について学ぶ

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in 2004

共同技術開発

共同開発の経緯
名古屋大学との人事交流は平成 15 年度末に交流期間の 2 年が終了し近藤技官および松下技官はそれぞれの機関に帰任となった。ここで、各人がかかわっていた技術開発的業務は互いの部署でも有用な基礎技術であるため、引き続き継続が必要であった。方法として他の職員に引き継ぎを行う事も考えられるが、当事者の交流期間の延長を行い継続することが効率的かつ有益と思われた。しかし 16 年度より、分子科学研究所、
名古屋大学はそれぞれ独立した法人組織となり、これまでのような文科省職員の人事交流制度をそのまま使うことはできないため、一旦区切りをつける事とした。技術開発の課題はそれぞれの機関へ持ち帰って続けることも可能であるため、以降は共同開発や他部署との連携といった形を整備し、進めることとした。

技術課題
分子科学研究所基礎光研究部門では放射光（UVSOR）を用いて物質の軟Ｘ線発光を観測し電子状態を解明する次世代Ｘ線発光分光器を建設している。これらの分光器システムで開発が必要な要素技術の１つに高精度スリットがあり、スリットのブレード加工およびスリット開閉のシステム開発を装置開発室が担当し松下技術職員が業務として携わってきた。一方、名古屋大学では次期Ｘ線天文衛星に搭載するＸ線望遠鏡の開発計画があり、その望遠鏡の反射鏡開発が行われている。その反射鏡製作に必要とされる研磨技術について
名古屋大学全学技術センターが担当し開発を進めている。特に以下の点について近藤技術職員が業務として携わってきた。そこにはそれぞれ技術課題として以下の 3 点があった。
１）スリットブレードの製作
超精密加工技術として開発された ELID 研削法を用いたブレードの加工。
２）ピエゾ素子を用いた開閉機構
静電容量センサーと弾性ヒンジ構造を用い超高真空対応の駆動システム開発。
３）レプリカ法による反射鏡製作で必要なレプリカマンドレルの製作
円錐状のアルミ薄板反射鏡を製作する過程で、多層膜を蒸着させアルミ薄板に膜を転写させる母型表面に要求される超精密研磨技術開発。
いずれも科学研究を支援する技術組織には基礎技術として確立しておくことが重要であるため、分子科学研
究所と名古屋大学との共同開発課題とした。

実施状況
１．スリットブレードの製作
ELID 研削を用いたブレード加工の基礎実験は平成 16 年 1 月までに終了し加工方法はおおむね確立した。
その報告を平成 16 年度高エネルギー加速器研究機構技術研究会で口頭発表し報告書が提出されている。
２．ピエゾ素子を用いた開閉機構
ピエゾ素子および静電容量センサーを用いた真空仕様の機構開発・設計および動作試験は名古屋大学において進められた。ピエゾ駆動回路およびフィードバック制御回路は分子研装置開発室の電子回路グループで設計製作した。また、組み込み直前の組立調整および準備作業は分子研装置開発室および UVSOR 施設において実施が必要なため、技術課または部門の経費によって出張し、作業を行った。平成 16 年 3 月末以降に松下技術職員が分子研に出張し作業を行った記録を以下に示す。

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6

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共同技術開発期間
H16.7.9
H16.7.12
H16.7.23 〜 7.29
H16.8.9 〜 8.13
H16.8.24 〜 8.27
H16.12.13 〜 12.24
H16.12.27 〜 12.28

業務内容
固定式スリットを UVSOR ビームラインに組み込むための準備作業
固定式スリットを UVSOR ビームラインに組み込むための作業
可変式スリット組立を装置開発室の測定器を用いて実施
可変式スリット組立を装置開発室の測定器を用いて実施
可変式スリット組立を装置開発室の測定器を用いて実施
分光器へスリットを据え付け分光器へスリットを据え付け

３．レプリカ法による反射鏡製作で必要なレプリカマンドレルの製作
X 線望遠鏡用ミラーを製作するには超鏡面で且つ高精度なレプリカマンドレルが必要となる。このレプリ
カマンドレルに要求される精度は、表面粗さを 0.3nm Ra 以下、形状精度は真円度、テーパー部 ( 母線 ) の
直線性共に 0.1 μ m 以内である。このような超鏡面で高精度な曲面加工技術を開発するため以下のような実験が計画された。
(1) 円筒試料を超精密旋盤を用いて精密形状に製作する。
(2)NC 旋盤を使用して研磨剤、加工条件等を変化させ表面粗さ及び形状測定を行う。
上記の実験計画に基づき、近藤技術職員が名古屋大学に赴き実施にあたった。出張は名古屋大学の研究室経費によって賄われ、日程等の記録は以下に示す。
期間
H16.6.14~6.25
H167.20~7.29
H16.9.27~10.8
H16.11.23~12.3
H17.1.11~1.14

業務内容
小径ポリッシャでの研磨実験 ステンレス鋼試料での加工条件探索
小径ポリッシャでの研磨実験 Ni-P 試料研磨
ポリッシングツールでの研磨実験 ステンレス鋼試料での加工条件探索
ポリッシングツールでのでの研磨実験 Ni-P 試料研磨
小サンプルによる加工条件探索実施報告
スリット関連については、平成 16 年 12 月に実施した作業報告書および平成 16 年度高エネルギー加速器
研究機構技術研究会報告書を次頁以降に掲載した。また、研磨技術関連については 10 頁に報告書を掲載した。

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7

−

共同技術開発
2004 年 12 月のスリット製作作業報告書
松下

１．ピエゾを弾性ヒンジに接着矢印（↑）は，接着剤（トールシール）塗布面．
ピエゾ右端を先にヒンジに接着後，残りの２面に接着剤を塗布し，くさび型スペーサを図１の下から上へさし込む．

２．組み立てブレードの取付（図２）は，２枚のブレードの間に 100 μｍのテフロンシートを挟み，ブレードを固定する．テフロンシートを抜き，角度微調整
ねじで角度微調整ヒンジを曲げブレードを１μｍ以下の平行度にする．
変 位 計 の 取 付 の 際（ 図 ３） は，100 μ ｍ と50 μｍのテフロンシートを重ねて２つの変位計の間に挟み固定する．この変位計は隙間が 50 μｍ
から 150 μｍの間で性能が保証されている．

図２

図１

ブレードの取り付け

図３

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8

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ピエゾの接着変位計の取り付け

2005.1.5

共同技術開発
３．制御装置の取り付け
デジタル制御でスリット幅を制御する．
制御間隔が短い場合ピエゾが振動する可能性があるので，５sec 間隔で制御信号を出力する．
現段階でスリット幅 12 μｍまで制御可能である．これ以上幅を小さくすると，正常な制御が行われないことがわかった．位
置決め再現性は± 0.5 μｍ程度．
４．分光器へスリット設置
分光器へスリットを設置した．詳細な動作テストは行っていないが，動作することは確認した．
現在ビームラインを真空引きしている．
図４

制御装置取り付け

５．今後の予定◆１月 11 日・操作方法を依頼者に伝える．
◆１月 11 日以降＜機械＞（１）２枚のブレードの高さを変えて，エッジの接触を防ぎ，３μｍまでスリット幅を小さくする．エッジの高低差は 600 μｍにする．これで，エッジは 200 μｍ以内なら重なっても接触しない計算である．
（２）分光器にスリットを設置するときに，スリットの角度を調整する機構を付ける．
＜電気＞（１）手動で操作するときの最小設定値が大きく，
微調整ができないので，最小設定値を１桁下げる．
（２）動作可能範囲の一部で正常な制御できなくな
る部分があるので，原因を調べ修正する．
（３）２枚のブレードが，ある値以上接近しないよ
うにリミッタ機能を付ける．
・２月中旬以降に分子研で組み立てを行う予定．

図５

−

9

−

分光器へのスリット設置

共同技術開発
X 線望遠鏡レプリカマンドレルの開発 ( 円筒研磨の基礎実験 )装置開発室
名古屋大学全学技術センター
名古屋大学全学技術センター

近藤聖彦
鳥居龍晴
増田忠志

1. 背景
宇宙が発する X 線を集光させ、撮像することにより、銀河の生成、進化の過程を解明するために、X 線望遠鏡が用いられている。X 線は可視光のおよそ千分の一波長であるため、X 線望遠鏡には、高い反射率が得られる極端な斜入射型反射光学系が用いられる。解像力は、X 線を集光させる反射ミラーの表面粗さ、形状精度と真円度で決定されるため、反射ミラーを高精度に製作する必要がある。2010 年に高精度の X 線望遠鏡を NeXT( 次期 X 線天文衛星 ) に搭載し宇宙の膨張がどの様な機構で、どこで起きているかを解明する計画がある。この X 線望遠鏡の反射ミラー開発に必要とされる円筒研磨加工の基礎実験を行っている。

2. 開発目標
X 線望遠鏡の反射光学系は、円錐形状の反射ミラーを同心円上に設置させて組み立てられる。反射ミラー は、厚さ t 0.15mm の ア ル ミ 箔 で 直 径 φ 118 mm か ら φ 393 mm ( 長 さL=120mm) の間に 250 種類 ( 二段で 500 種類 ) 以上の異なるサ
イズで出来ている。ミラーは、4 分割して製作し、同サイズのものを組み合わせることで円錐形状にする。
反射ミラーの製作過程は、(1) アルミ箔 (t0.15mm) を切断し、成型マンドレルを用いて円錐状に成型させる。(2) レプリカマン
ドレルに反射率の高い金膜、白金膜等を蒸着し、その表面にエ
ポキシ剤をスプレーする。(3)(1) で成型させたアルミミラーをレプリカマンドレルに押し付け、金膜等をアルミミラー側に接着させる。そのため、金等の蒸着膜の表面粗さはレプリカマンド 図１ 研磨前のレプリカマンドレル
レルの表面状態で決まる。現在、レプリカマンドレルには引き抜
きガラスパイプを使用しているが、これは、表面粗さについてはほぼ満足できるが、形状精度が数十 ~ 数百
μ m と悪いため、高分解能のミラーを製作するには、高精度で鏡面を有したレプリカマンドレルの開発が必要となる。
そのマンドレルに要求される精度は、表面粗さを Ra:0.3nm 以下、形状精度が真円度、テーパー部母線の直線性共に 0.1 μ m 以内である。このレプリカマンドレル ( 図 1) を金属製にすれば、高い形状精度のもの
が任意の寸法に製作可能となる。レプリカマンドレルは、取り扱いの点から軽量で且つ、キズの発生を抑えるように表面の硬度を高くするために、アルミ合金で製作し、表面に無電解ニッケル (Ni-P) めっきを施す。
そのめっき面をダイヤモンドバイトで切削後、研磨することで鏡面に加工し、形状精度、表面粗さ共に良好なレプリカマンドレルの開発が可能になる。

3. 実験方法
円筒面の研磨方法として図 2 及び図 3 に示した 2 種類の方法を考えた。試料は両方法共に旋盤チャックに固定し回転させる。図 2 に示した加工法 (A) は , 小径のポリッシャをミニグラインダーで回転させながら往復移動させ、図 3 に示した加工法 (B) はレプリカマンドレルの外径と同じ曲率を持つポリッシングツールを往復移動させて研磨を行う。
−

10

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共同技術開発

図２

図３

円筒面の加工法 (A)

円筒面の加工法 (B)4. これまでに行った実験内容
平成 15 年度は研磨技術データの収集を目的としてラップ盤による平面研磨を中心に行ってきた。平成 16
年 10 月以降は、共同開発で以下のような円筒研磨実験を行っている。
4.1 加工法 (A) での研磨実験
4.1.1 ステンレス鋼の研磨実験
Ni-P めっきの試料は高価であり手持ちの数も少ないため、研磨条件の基礎データを収集するためステンレス
鋼 (SUS304) 製の円筒試料で実験を行った。試料 ( 直径100mm、長さ 100mm) を図 2 に示すようにミニグラ
インダーにポリッシャ ( フェルト製 ) を取り付けて試料表面を研磨した。研磨スラリー ( 材質 : ダイヤ ) の粒径(6 μ m、3 μ m) の違いによる研磨時間と表面粗さについて調べた。
粒径が 6 μ m の研磨スラリーで研磨を行った場合、研磨時間と共に表面粗さが向上し、約 4.5 時間研磨を行うと表面粗さ 300 nm Ra から 24nm Ra になった。また、その後、粒径が 3 μ m の研磨スラリーで約 7 時間
研磨を行うと表面粗さ 24nm Ra から 13nm Ra になり、粒径を小さくすれば表面粗さが小さくなることがわかった。

図４

ポリッシングツール

4.1.2 Ni-P めっき面の研磨実験
Ni-P めっきを施した円筒表面 ( 直径 100mm、長さ
図５ 円筒研磨実験風景
100mm) を超精密旋盤で切削加工後に研磨を行った。
切削面の表面粗さが 17nm Ra であり、粒径が 3 μ m のダイヤモンド研磨スラリーを使用した場合には、研磨前の 17nm Ra から 21nm Ra と悪化した。表面粗さが悪化した原因として、ポリッシャの寿命、研磨圧力などが考えられる。そのため、悪化原因の最有力因子であると思われるポリッシャの寿命を調べる実験を行った。敏速にするために小さなサンプルを使用することにした。

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11

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共同技術開発
4.1.3 小サンプルによる実験
ポリッシャの寿命と研磨時間を調べるため、小サンプル ( 直径 20 mm, 長さ 12 mm) の端面を研磨することにした。研磨圧力を 200~900 g/cm2 に変化させ , 研磨時間と表面粗さの関係を調べた。粒径 1 μ m のダイヤモンドスラリーで研磨を行った場合には、3.6~4.6 nm Ra、36~40 nm Ry となり、その後 0.125 μ mのダイヤモンドスラリーで 10~20 往復研磨を行った場合 2.2~2.9 nm Ra、18~25 nm Ry になった。各研
磨圧力において 20 往復程度までは、表面粗さに違いは生じなかったが、40 往復させた場合には表面粗さが悪化することがわかった。これは、ポリッシャの繊維間の隙間に研磨粉等が入り込み、ポリッシャ表面を硬化させ、その硬化表面と試料表面がこすれることでキズを付けるのではないかと考えている。大きな面積を研磨する場合には、ポリッシャの寿命を考慮する必要があると考える。
4.2 加工法 (B) での研磨実験
4.2.1 ステンレス鋼と Ni-P めっき面の研磨実験
加工法 (B) の方法によりステンレス鋼 (SUS304) と Ni-P めっき面の研磨を行った。図 4 に示したアルミ製治工具にクロスを貼り付けたポリッシングツールを使用して円筒表面の研磨を行った。図 5 は実験風景である。試料材質 (SUS304、Ni-P) を変えて表面粗さの関係を調べたが違いはなかった。このときのポリッ
シングツールの送り速度は 0.5mm/s である。
4.2.2 ポリッシングツールの送り速度と表面粗さ関係の実験
実験 4.2.1 と同じ実験方法でポリッシングツールの送り速度を変化させて研磨し、表面粗さを調べた。送り速度を 0.5mm/s と 30mm/s の 2 種類につい実験を行い送り速度を 30mm/s の方が短時間で表面粗さが向上することがわかった。送り速度 30mm/s での表面粗さは 8nm Ra となり、送り速度 0.5mm/s の表面粗さと比べて 3nm Ra 向上した。

5. 今後の予定
加工法 (A)、(B) での実験を進めているが、双方に長短所があり表面粗さ、研磨時間、および形状精度を考慮した場合についての最適な加工条件を見出す。
(1) 加工法 (A) 及び (B) についての最適な加工条件 ( 加工圧力、加工速度、研磨砥粒材質と粒径等 ) を敏速に調べるため、小サンプルで引き続き予備実験を行う。
(2) 上記実験結果をもとにφ 100 の試料実験を行う。

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共同技術開発
平成 15 年度高エネルギー加速器研究機構技術研究会
2004 年 2 月 26，27 日

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共同技術開発
平成 15 年度高エネルギー加速器研究機構技術研究会
2004 年 2 月 26，27 日

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平成 15 年度高エネルギー加速器研究機構技術研究会
2004 年 2 月 26，27 日

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共同技術開発
平成 15 年度高エネルギー加速器研究機構技術研究会
2004 年 2 月 26，27 日
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名古屋大学との共同技術開発セミナー
近年のナノテクノロジーおよびバイオテクノロジーなど科学技術の急速な発展などにともない、研究に利用する実験装置などの設計試作過程において非常に困難な技術課題の克服が要求されている。そのため今まで以上に他の研究機関の装置開発グループとの技術情報の交流を盛んにするとともに連携して課題の克服に取り組む必要がある。従来から分子科学研究所装置開発室と名古屋大学理学部装置開発室では、相互の技術の交流および技術力向上などを目的に人事交流を行ない成果を挙げているが、さらに本年度からはお互いの技術課題を持ち会い共同で技術課題の解決および技術開発を効率的に行なうことを目的として、定期的にセミナーを開催している。

■第 1 回共同技術開発セミナー
日時 : 6 月 22 日 ( 火 )13:30~17:00
場所 : 名古屋大学理学部 技術室
題目 :1. 発光分光器スリットの製作進捗状況 ( 名古屋大学理学部 松下幸司 )2. 赤外分光用ガラスセルについて ( 分子科学研究所 青山正樹 )3. 共同技術開発セミナー論文集作成の提案 ( 名古屋大学理学部 増田忠志 )■第 2 回共同技術開発セミナー
日時 : 10 月 6 日 ( 水 )13:30~17:00
場所 : 名古屋大学理学部 技術室
題目 :1. 発光分光器スリット製作経過報告 ( 名古屋大学理学部 松下幸司 )2. アイシンファイバーレーザによる Si 基板へのレーザ加工について ( 分子科学研究所 青山正樹 )3. 亜鉛コーティングワイヤーによる無酸素銅加工表面の影響について ( 分子科学研究所 矢野隆行 )■第 3 回共同技術開発セミナー
日時 : 11 月 26 日 ( 木 )13:30~17:00
場所 : 分子科学研究所 研究棟 302 号室
題目 :1. 表面粗さ測定器に関する比較について ( 名古屋大学理学部 鳥居龍晴 )2. アイシンファイバーレーザによる微細加工について ( 分子科学研究所 青山正樹 )3. NiP の円筒研磨について ( 分子科学研究所 近藤聖彦 )第2回

名古屋大学にて

第3回

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分子科学研究所にて

技術報告
STM 短針研磨回路
内山功一
はじめに
現在市販されている STM 短針研磨装置は、すべてタングステン短針製作用であり各社独自の直径の短針製作に特化されている。そのため電極に印加する電圧、電流に汎用性が乏しく、他の材質を用いた短針を作成することができない。今回製作した回路は、タングステンのみならずニッケル短針も作成できるよう電圧、電流を幅広く可変可能とした。これにより通常のタングステンによる STM のみならず、磁化されたニッケ
ル短針によりスピン偏極 STM も可能となる。

研磨回路
短針と電極間に電圧を印加し、短針を電解研磨する。( 図 1、写真 1) 研磨が終了した後も電圧を印加し続けると、短針先端でわずかながら研磨が進行し短針の先端が鈍化する。この短針の鈍化を防ぐため、短針切断の瞬間に電源を切断する必要がある。この要求に応えるため、高速オペアンプ AD8651AN(Analog
Devices) と MOS-FET IRFD9110(International Rectifier) を使用して本回路を製作した。( 写真 2)

写真１

図１

回路の動作説明のため回路図を図 2 に示す。負極側電極 (X2) の電圧が設定電圧 (0~2.3V) を下回ると、コンパレータが動作し電源を供給している FET(Q1) がオフになり給電を停止する。またそれと同時に FET(Q2)をオンにすることで、短針 (X1) の電位をグランドレベル (0V) に落としている。短針−電極間電圧の設定は、短針側のボリューム (R1) と電極側のボリューム (R2) で行う。条件が確立している場合、短針の材質が同じである限り頻繁に調整する必要が無いので、ボリュームは半固定抵抗とし回路基板上に取り付けた。

写真２
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技術報告

結果
タングステンで作成した短針を写真 3 に、ニッケルで作成した短針を写真 4 に示す。タングステンは研磨条件が確立されているので、先端形状の良い短針を作成することができた。ニッケルは研磨できたものの径が太く、根元も黒く酸化してしまっている。本回路を用いることによりニッケル短針を作成することが可能となったが、今後実用に耐えうる短針を作成するためには様々に設定値を変えながら研磨条件を確立していく必要がある。

写真３

写真４

図2

回路図

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技術報告
Web を用いたストックルーム出庫管理ソフトウェア
豊田朋範
はじめに
従来、装置開発室のストックルーム出庫管理には、PC9801 シリーズ (NEC) の MS-DOS( マイクロソフト )上で動作するソフトウェアを製作し、長く使用してきた。しかし、近年の DOS/V 互換機の急速な普及と対になる形での PC9801 シリーズの衰退により、故障による PC の交換が困難になってきた。また、装置開発
室全体の最近の動向として、これまで個別に管理してきた情報 ( 工作依頼など ) をデータベース化して一元管理するという流れがある。ストックルーム出庫管理もデータベースを利用することにより、Web で出庫
管理はもとより、出庫記録の追加・修正・集計が一元化でき、保守管理も容易になる、などの利点がある。
本稿では、今回製作した Web によるストックルーム出庫管理ソフトウェアの基本構造などを解説する。
データベースと VBScript、そしてブラウザ
基 幹 と な る デ ー タ ベ ー ス を 収 納 し て い る サ ー バ ー に は、Windows( マ イ ク ロ ソ フ ト ) ベ ー ス のIIS(Internet Information Server: マイクロソフト ) を用いている。データベースの構築には MSSQL( マイクロソフト ) を使用している。
HTML(Hyper Text Markup Language) で表記するリストボックスやラジオボタンなどで選択がなされた、或いはある条件でのみ次の項目を表示する、といった条件分岐に対応するため、ソフトウェアの記述には HTML と併せて VBScript( マイクロソフト ) を使用している。
ブラウザは Internet Explorer( マイクロソフト ) を使用している。
ソフトウェアの構成
ソフトウェアは機械、回路、ガラスの 3 セクション用に用意していて、それぞれのセクションについて「研究グループ / 氏名入力」、「出庫部品選択 / 出庫数入力」、「出庫内容確認」、「出庫完了」の 4 つの段階を用意している ( 図 1)。「出庫部品選択 / 出庫数入力」並びに「出庫内容確認」の段階では、何時でも強制終了
して「研究グループ / 氏名入力」の初期画面に戻ることが出来る。各セクション用にソフトウェアを用意し

図1

図２

図３
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技術報告
たこと並びに 1 セクションにつき 4 つの段階を用意した。理由としては、(1) 運用開始後の調整や改良が容易になること、(2) セクション毎に異なる出庫内容選択方式があること、が挙げられる。後者に関して注記すると、ガラスセクションはリストボックスから順次選択していく方式 ( 図2、図 3)、回路セクションはそれに加えて、従来からパーツ毎に割り振っている 4 桁のコードの直接入力による選択方式がある ( 図 4)。機械セクションは基本的にはリストボックスから順次選択していく方式だが、出庫内容によって入力方式や入力項目の増減がある ( 図 5)。
ソフトウェアのソースの一部を図 6 に示す。記述は HTML そのもので、図中 651 行の <% と 654 行の%> で囲まれた部分が VBScript である。このソフトウェアでは、リストボックスやラジオボタンなどの選
択或いは数値入力 ( 出庫数など ) により、プログラム自身を呼び出す ( 再帰動作 )。こうすることにより、サーバーにある引数を渡し、サーバー側で所定の処理を実行させ、目的の値を得て HTML 内に埋め込んで表示させる、といった動作を実現している。
まとめ
データベースの構築には多大な労力を必要としたが、一度構築すれば後の変更、修正などが容易になると共に、出庫状況や在庫品の追加 / 変更などが容易に行えるようになった。また、今回のソフトウェア製作
によって、データベースを利用したソフトウェアの構築、とりわけ SQL と VBScript の連携による動的な
Web ページ構築の知識と技術を習得出来た。

図４

図５

図５
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技術報告
CuW と Cu の電子ビーム溶接
青山正樹
概要
分子科学研究所レーザー開発センター平等研究グループにおいて開発しているマイクロチップレーザーに用いられるレーザー結晶冷却用ヒートシンクの製作を行っている。ヒートシンクの構造は、結晶との接触部のシート部 ( 直径 10mm 厚さ 6mm 程度のディスク状 ) および冷却水を溜めるボディ部 ( 直径 10mm 内径8mm のパイプ状 ) から構成されている。シート部には結晶との接触部の裏面に放熱効果を高めるために微
細な突起状の加工を施す必要があるため、ボディ部との一体での加工は不可能であり、それぞれ別々の部材として製作し、接合により一体とする必要がある。またその接合には冷却水を流す必要からある程度のシール製を有すること、水圧に耐えうる接合強度を有する必要がある。シート材料には、熱膨張係数がレーザー結晶と近く、また熱伝導率のよい材料として銅タングステン (70% タングステン、30% 銅 ) 材が用いられ、ボディ材にはさらに熱伝導率の良い銅材が用いられている。これらの接合には、高融点金属、高熱伝導率材の溶接や異種金属の接合によく用いられる電子ビーム溶接により接合を試みた。

1. 電子ビーム溶接機によるテスト溶接
図 1 に示す試験片形状で条件を変えてテスト接合を行接合部なった。図 2 に各溶接条件での接合部の断面写真を示した。
接合条件 1 では、外観からは良好な接合ができたかのように見えたが、接合部断面を観察した結果、全く両部材が融φ8φ 10合していないことがわかった。接合条件 2 ではビームの照射位置を Cu 側に少しオフセットさせ接合を行なった。これも外観からは特に問題なく溶接されたように見えたが、
CuW
Cu, CuW
断面観察から、部分的に融合しているようなところも見受
図１ 接合テスト試験片形状けられたものの、ほとんどの部分で境界面がはっきりと現れていた。接合条件 3 では CuW 側に照射位置をオフセットさせ接合を行なった。断面写真からわかるように、ビーム照射位置が削り取られたようになり全く接合されなかった。
以上の断面写真の観察からは、いずれの接合条件においても良好な接合は得られたとは思われないが、今回の各条件の中では接合条件 2 での接合が最も良い接合が行なわれている可能性があると思われる。そこで接合条件２で接合した試験片について引張り試験を行い、接合強度を調べた。

接合条件 1
加速電圧 :80KV、ビーム電流 :7mA
溶接速度 :314mm/min
ビーム照射位置 境界

接合条件 2加速電圧 :80KV、ビーム電流 :7mA
溶接速度 :314mm/min
ビーム照射位置 Cu 側

図２

接合条件 3加速電圧 :80KV、ビーム電流 :7mA
溶接速度 :314mm/min
ビーム照射位置 CuW 側

接合部断面写真

2. 接合部材の引張り試験
図 3 に試験片の形状、図４に接合後の試験片外観写真を示した。外観写真から同じ溶接条件で接合を行ったにもかかわらずビード幅は、それぞれに違いが生じた。これは、仮付け時および焦点合わせ時において照
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技術報告
射時間に違いが生じため接合前に、それぞれの試験片で温度差が生じたためではないかと考えている。
表 1 に引張り試験結果を示した。いずれの試験片でも非常に低い値であった。比較的高い強度の得られた No.1 試
験片においても通常の銅の引張り強さの 1/10 程度であり、ばらつきも大きく、信頼性にかける結果となった。

表１
No.
1
2
3

図４

引張り試験結果

破断荷重
85Kg
47Kg
12Kg

引張り強さ
3.0 Kg/mm2
1.7 Kg/mm2
0.4 Kg/mm2

引張り試験片接合後外観写真

3. 破面観察図 5 に Cu 側破断面写真を、図 6 に CuW 側の破断面写真を示した。Cu 側突合せ面には深さ約 0.1mm
程度のほぼ同様の形状、大きさの空洞が円周上に配列していた。CuW 側には Cu 側で見られたような空洞は見られなかった。これはビーム照射によって Cu が昇華し気泡が生じたものではないかと考えられる。ク
レータ部以外はすべて接合界面が現れており、強固な接合はされていないことが確認された。

図５

Cu 側破断面写真

図６

CuW 側破断面写真

4. まとめ
今回の結果から、高い引っ張り強さが得られなかった原因として、CuW 中の Cu の量は 30% であり、Cu
部材と、CuW 中の Cu とが融合してもそもそも母材強度の 3 割程度しか得られないこと。また気泡により接合部の面積が 1/3 に減少していることを考慮すると、今回の接合強度は妥当な値ではないかとも考えられる。
今後は、接合強度のばらつきをなくすこと、またより高い接合強度を得るために、さらに詳細に接合条件について検討を行なう必要がある。また他の接合法についても試みるつもりである。
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技術報告
亜鉛コーティングワイヤによる無酸素銅加工表面の影響について
矢野 隆行
1. はじめに
φ 1.0mm のレーザーロッド用ヒートシンクプレート（無酸素銅製）の製作依頼 の際、レーザーロッドを差し込む部分の面粗さ▽▽▽の指定があり、検討の結 果、ワイヤ放電加工を使って加工を行うことにした。
加工の結果、図１に示すようにワイヤ放電加工を行った面に明らかに無酸素銅 の色とは違う黄銅色の付着物があり、洗浄あるいは酸処理を施しても改善が見 られなかった。
今回この付着物が生成した理由の解明と生成しないような対処法を検討するこ とにした。
2. 付着物の発生した加工条件
今回のワイヤ放電加工には、CHARMILL TECHNOLOGIES 社の ROBOFIL 2020 を加工 機に用い、ワイヤはオベロン社の cobra cut Type A を使用した。このワイヤ は、心線に CuZn37、被覆材に Zn を使用
しており、一般にはコーティングワイヤ といわれている。なお、外観は光沢銀色である。
加工方法として、被加工物に 3rd cut まで加工を実施し、加工面の表面粗さを 理論上 1 μ m になるようにした。
3. テスト加工と結果付着物の色から考えて、付着しているのは真鍮ではないかと推測した。判断 の決め手として、一つめは付着物の色である。二つめとして、コーティングワ イヤが発売されるようになった背景に、金型製作をコー
ティングのされていな い真鍮ワイヤを使った場合、金型表面にその真鍮が付着するという報告が多々 あったためである。
今回、付着物の発生過程として、(1) コーティングワイヤの Zn 成分が銅と融合して表面に付着した(2) ワイヤの心線成分である真鍮が銅の表面に付着したという 2 つのことを予想し、これを確かめる実験を行った。また、実際にこの 現象が起こるのが、3rd cut
まで加工を行ううちのどの段階なのかを明らかに する加工実験を行い、その比較対象として付着成分を持たないと考えられるタ ングステンワイヤを用いたときの加工実験を行った。
加工結果を表 1 に示す。
表 1 ワイヤ種別検証結果
心材 + コーティング
加工面の色
真鍮 + 亜鉛黄土色
特殊鋼 + 亜鉛
黄土色
真鍮
黄土色 ( 濃い )タングステン
淡白銅色
真鍮 + 亜鉛 1st Cut
銅色
真鍮 + 亜鉛 2nd Cut
銅色
図1

無酸素銅をコーティングワイヤで加工したときの表面状態

4. 考察
通常放電加工で、工作物は常に（＋）極性、ワイヤ電極は（−）極性にして 行う。これは何よりも加工の安定を保ち、加工速度をできるだけ大きくとるた めの不可欠条件であった。しかし一方で、工作物表面
では、水を介した電気分 解作用などが行われており、加工物の表面は放電加工中、材料の構造を変化さ せる様々な現象の影響を受けている。その結果、荒加工中 30 μ m の厚さに及ぶ 加工変質層が生じることになる。これは、主に（１）熱によるダメージ、（２）腐食による効果、（３）電解プロセス、（４）材料特性、の 4 つが原因 であると考えられている。
そこで CHARMILL TECHNOLOGIES 社は、新しい電源 SI 電源を開発し、これら 4 つ 全体の解決を図っている。この SI 電源に関しては、詳しい資料がないため確証は持てないが、高周波トラ ンジスタ放電回路を基本するものではないかと考えられる。さらに、両極性の パルス電圧を極間に供給し、きわめて高い周
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技術報告
期で工作物の極性が交互に（＋）と（−）に反転する状態を作り出していると考えられる。
また、加工機が持つ加工条件表には「SI 電源用」、「SI
電源なし」の二種類 あるが、「SI 電源なし」と表記されている加工条件表の中にも「SI 電源用」の 加工条件が混在しているということもわかった。
以上のことを加味すると、加工機である ROBOFIL
2020 は浸水式のワイヤ放電加 工機であり、加工中放電によりワイヤ線から析出した成分が浮遊していると
考 えられる。そして、3rd Cut 時に使用した条件が SI
電源を使用したものであっ たため、極性が反転した際、浮遊していたイオン化傾向の強い成分（銅よりも）を
加工表面に再付着させてしまったと考える。
なお、タングステンワイヤで加工をしたとき、加工
表面が白っぽくなった理 由については、加工時、使用する水の導電率（値が大きいほど水が濁っている ことになる指標）が微細加工用の値としては高かったため、液中の浮遊物が再 付着したためだと考える。

図2

ワイヤ放電加工モデル

5. まとめ今回の加工実験により以下に示すことがわかった。
（１）付着のない加工を行うには、タングステンワイヤを用いるのがよい。
ただし、高価な材料となるので、時と場合に応じた使い分けが必須である。
（２）被加工物として銅を加工する場合で、コーティングワイヤを使用する ときは、SI 電源を使用するような条件をさけ、3rdCut を実施する必要がある。
場合によっては、放電加工後に専門会社で表面処理（電解研磨等）を 行うなどの対策が必要である。
（３）加工時に必要な水の導電率を 5 μ s/cm、水温を 22℃に保つことも大事 な条件である。
（注）今回の付着現象は、工作物として銅を選択した場合に顕著に見られるこ とで、ステンレス、アルミニ
ウムの加工の際には現れないことをここで付け加 えておく。

参考文献
1) 永井隆行ほか ," 高速・高精度ワイヤ放電加工用被覆型電極線 ", 日立電線 No.19,2000,pp.57-62
2) 眞鍋明、葉石雄一郎 ," ワイヤ放電加工 ", 日刊工業 ,1997,PP.35-49

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技術報告
配向分子の電子運動量分光装置用チェンバーの設計製作
水谷

伸雄

はじめに
電子線コンプトン散乱実験の発展形である電子運動量分光（electron momentum spectroscopy,EMS）の研究は、1969 年の Amaldi らによる炭素箔の内殻電子と価電子を分離した測定に端を発し、以降、オーストラリア、カナダ、アメリカ等の数グループにより活発に研究が行われてきた。
流動部門である、先導分子科学研究部門、高橋正彦助教授のグループは、東北大学多元物質科学研究所（多元研）時代からすでに 3 台の EMS 装置を開発し、当初は各スペクトルの測定に月単位の積算を必要としていたものが数時間単位にまで短縮されるなど、その成果はめざましい。
今回 4 台目となる EMS 装置の分光器に関しては、すでに東北大多元研にて製作が進み、分子研装置開発
室は本装置の性能を引き出すべく、真空チェンバー、架台及びクレーンの設計製作をする事となった。ちな
みに、過去に製作してきた EMS 装置も、そのエレクトロニクス関連において、装置開発室回路工作部門との技術協力により進められている。

装置設計
分子軌道毎の波動関数形の三次元観測を世界に先駆けて成功した EMS ３号機での成果を踏まえて、今回新たに製作する４号機では定量的な測定を試みる。この目的のためには、axial recoil を利用した解離イオ
ンと散乱二電子との三重同時計測に加え、エネルギー及び運動量分解能を改善するための単色電子線用のスペースを必要とし、かつ過去の装置同様地球磁場の影響を絶つためのパーマロイによるシールドの設置もあり、チェンバーを大型化する必要が生じた。しかし真空チェンバーの大型化は、大排気量のポンプを必要とし、また、頻繁にアライメント調整を必要とする実験においてチェンバー本体の移動やパーマロイシールドの取扱にも注意が欠かせなくなる。このような理由で、チェンバーの設計には規格品を流用しながらも最小限の大きさになるようにした。
設計したチェンバーは、フランジ直径Φ 1170mm、面間距離 550mm、内径 1000mm となり材質は、上部フランジをアルミ材（A2017）、その他のフランジやポート類はステンレス鋼（SUS304）、本体胴部にはステンレス鋼（SUS316L）を使用した。また下部フランジには、VF250 フランジ 1 箇所、改良型 VF100
フランジ 12 箇所、改良型 VF40 フランジ 6 箇所を設け、ターボポンプをはじめガス導入ポート、電流導入ポート等のすべてを集中配置する事により操作性の向上を計った。地球磁場遮蔽のためには、1.5mm 厚のパーマロイを本体はもとより全てのポートにおいても二重配置した。（図１）
チェンバーを支える架台は、ステンレス鋼（SUS304）の溶接構造とし奥行き 1180mm、フットジャッ
キを含む幅 1540mm、高さ 850mm とした。下部部材の一部はボルトにより取り外し可能とし、ターボポ
ンプ組み付け時の作業性に配慮した。また架台上には、チェンバー、パーマロイシールド、EMS 装置を吊り上げるためのクレーン（手動ウインチ）が有り、クレーンの支柱は歯車による回転機構を備えている。なお、
手動ウインチを床上操作可能な高さに取り付けることで、作業者の安全確保はもとより誤った操作による実験装置の破損を未然に防ぐ目的を持つ。クレーンを含む架台の全高は 2688mm であるが、クレーンの支柱部分は回転機構から取り外すことができ実験室への搬入を容易にしている。（図２､ 図３）

おわりに今回の設計にあたり多元研技術室の柳田里見氏からは、以前に製作した装置の図面及びデータ等を多数提供していただいた。このように各機関の技術職員が互いの技術や工作室の特徴を生かし、協力して実験装置を製作して行くことを今後も続けて行きたい。なお、設計したチェンバー、架台、クレーンは、現在外注業
者により製作中で 2 月上旬に納入される。
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技術報告

図１

図２

図３
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技術報告
マイクロチップレーザーの設計、製作
水谷

伸雄

はじめに
半導体レーザー (LD) 励起固体レーザーは長年の研究開発により、小型化、高効率化、高安定化レーザーとしての進歩を遂げてきた。
また、LD 励起マイクロチップレーザーの開発により、本来半導体レーザーが持っている高効率、長寿命に加え、動作の安定性を高め短パルス化による高輝度化の研究も進み、その研究開発は注目を集めている。
このような背景の中、分子制御レーザー開発研究センター、特殊波長レーザー開発研究部門の平等拓範助
教授の依頼により、マイクロチップレーザーの設計製作を行った。なお、今回のマイクロチップレーザーの設計は、平等助教授と浜松ホトニクス㈱中央研究所材料研究室酒井博氏との共同研究によるものである。

設計にあたり今回の設計製作にあたり我々に求められた要求は、とにかく小型化し、かつ調整しやすいことであった。
使用される結晶のサイズはほぼ確定していたものの、ミラー、レンズに関しては不確定な部分が多くレンズだけでも９種類ものレンズが用意されそれ、らの全てに互換性が求められた。なおかつ、レンズ、ミラーは、微調整機構を必要としながらも結晶組み込み部との温度差を生じさせないために一体ユニットとして構成した。このような一体構造でありながらも結晶単体の交換が容易に出来、その際他のアライメントを崩さない事が求められた。先に述べたレンズにおいても、それぞれ異なる焦点距離を持つレンズを共通の鏡筒内で微調整させる必要があった。今回使用した様な微小径レンズの取り付けには接着剤による固定が一般的であるが、この方法によると光軸のずれやレンズ表面の汚染を生ずる恐れがあり、今回は全て機械加工されたネジによる固定方法とした。同様に、焦点距離調整においても一般的には何種類ものスペーサーを挟み込んで調整固定する事が多いが、この方法では正確な焦点が出しづらく、一つのレンズを調整固定するために他の部分まで分解する事になれば、全体のアライメントにも悪影響を及ぼす。そのため、焦点距離調整においても機械加工されたネジによる調整式とした。

大きさ、性能今回製作した受動 Q スイッチマイクロチップレーザーは、開発的要素が多く特許の関係もあり、詳細図
や部品構成を示す事は出来ないが、鏡筒直径Φ 23 ㎜、共振器長最大 27 ㎜、全長約 85 ㎜といった手のひら
サイズでありながら、パルスエネルギー 600 μ J( 最大 800 μ J)、パルス幅 400 〜 500ps と 1MW 以上の尖頭値を達成している。

おわりに本マイクロチップレーザーは、装置開発室既存の工作機械と技術により製作したが、レーザー技術の進歩にはめざましいものがあり、今後さらなる小型化、高精度化に対応するために微細加工技術の修得が必要とされている。

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技術報告
タンパクチップ赤外分光装置の設計、製作
近藤聖彦

反応動力学部門の宇理須グループが開発した金属層埋め込み基板を用いた赤外反射分光法でタンパク質の構造解析を目的とした装置である。
本装置は図１に示すように、4 つのアルミ角チェンバで構成した。A,C は光路調節チェンバ、B が試料交換チェンバ、D が検出器チェンバである。チェンバ内光路は赤外光の吸収を避けるため真空または乾燥窒素置換とするが、試料交換時に装置全体を真空排気することは到達真空度や排気速度の点で効率が悪いので、試料交換チェンバだけ高真空とし、集光ミラーなどの光学系は乾燥窒素で置換することとした。従って各チェンバ間は BaF2 の窓を挟んでＯリングで連結する構造になっている。当初の設計では光学素子、試料、検出器を独立した円筒形チェンバに収納し、それぞれを配管パイプで連結する構造を考えていたが、集光ミラーの焦点距離などによって寸法が制約され円筒型で構成することが困難であったことから上述の角形構造とした。
角形チャンバの構造は、図２に示すようにフレームの 6 面全てに O リング溝を切り、アルミ板で密閉する構造とした。これは、各壁面となるアルミ板がすべて脱着できるため、コンパクトでありながら集光ミラーの光軸調整をする場合に各方向から作業可能となること、及びアルミ板へのポート追加加工などが簡単にできるなどの利点がある。
平成 17 年 1 月現在では角チャンバの構造設計を終え製作に取りかかっている。また、架台を含めた周辺部品設計、試料部の設計を現在行っている。
A

B

C

D

軸はずし放物面鏡

軸はずし放物面鏡

IR

光路

平面鏡

試料
図１

平面鏡

装置概観

図２

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アルミフレーム

技術報告
有機 EL デバイス・パルス駆動回路
吉田久史
1. 概要
本 装 置 は 有 機 EL デ バ イ ス の 特 性 を 評 価 す る た め の パ ル ス 駆 動 回 路 で、(1) パ ル ス 幅 固 定 モ ー ド(2)PWM(Pulse Width Modulation) モード (3) 定電流モードの三種類の駆動方式を有する。装置の外観を写
真 1 に PWM 信号生成回路のプリント基板を写真 2 に示す。
(1) パルス幅固定モード
フロント・パネルのトリマーポテンショで設定する発振周波数 :120Hz~1.2KHz、デューティ・サイ
クル :0~50%、振幅 :25~40V のパルスを出力する。
(2)PWM モード
駆動パルスの周波数および振幅の設定は (1) と同様に行う。但し、デューティ・サイクルは外部入力
信号の電圧レベルで制御する。その関係は、入力信号レベル :-2V~2V に対してデューティ・サイク
ル :0~50% となる。
(3) 定電流モード
負荷電流が予め設定した電流値になるように、パルスのデューティ・サイクルを 0~50% の範囲で制御する駆動方式。出力パルスの周波数と振幅は、(1) と同様の方法で設定する。

写真 1. 有機 EL デバイス・パルス駆動装置

写真 2.PWM 信号生成回路

2. 装置の構成
図 1 に示すように本装置の構成の主要な部分は、PWM 信号生成回路とパルス増幅回路である。前者は、入力信号を内部で生成した 2Vp-p の三角波でサンプリングするコンパレータ回路である。また後者は、MOSFET のプッシュ・
プル型のスイッチング回路とそのゲー
図 1. パルス駆動装置の構成
ト駆動回路で構成する D 級増幅回路である。そして、PWM 信号生成回路の入力信号を (1) フロント・パネルのトリマーポテンショの電位、(2) 外部
入力信号、(3)PID 制御回路からの誤差信号 +(1) の設定電位、に切り換えることで三つの動作モードを実現している。
本装置にはデバイスに制限値以上の負荷電流が流れた場合、出力パルスを遮断してデバイスが損傷するのを保護するための機能も有している。この保護機能は、一定期間出力を遮断した後で自動的に復帰する。写真 3 は、外部入力信号に 2Vp-p の三角波を入力した時の PWM 回路の出力信号を示している。
−

30

−

技術報告

同期出力パルス
PWM 出力パルス

外部入力信号：-2V 〜 2V

写真 3.PWM 信号生成回路の入出力波形

3. 装置の仕様
動作モード
・パルス幅固定モード
・PWM モード・定電流モード: 駆動パルスのパラメータをトリマーポテンショで設定: 外部入力信号でパルスのデューティ・サイクルを設定: 定電流になるようにパルスのデューティを調整

駆動パルス
・発振周波数:120Hz~1.2KHz
・振幅:25~40V・デューティ・サイクル :0~50%
PWM 入力・信号レベル・インピーダンス:-2V~2V:100K Ω電流保護機能・電流制限値
・出力遮断時間:0~500mA: 約 60 秒 (PIC マイコンのプログラムにより変更可 )モニター出力・同期パルス・PWM パルス:TTL 出力:TTL 出力−31−2004 年

工作依頼リスト装置開発室の主たる業務の中に所内からの依頼による装置製作がある。機械、電子回路、ガラスの各グルー
プセクションが 2004 年 1 月から 12 月までに受けた依頼のリストを以下に掲載する。リストは依頼書に記入された品名と管理のための伝票番号のみの記載とした。
このリストにあるすべての依頼製作品には記録写真があり保管されている。本レポートにすべての物を掲載できないが、抜粋し［写真］と付記された依頼品名について後のページに掲載した。また、外部機関からの依頼で所内研究グループを通じて対応したものは伝票番号に＊印を付けている。

機械グループ（300 件）
伝票番号
04A01
04A02
04A03
04A04
04A05
04A06
04A07
04A08
04A09
04A10
04A11
04A12
04A13
04A14
04A15
04A16
04A17
04A18
04A19 ＊
04A20
04A21
04A22
04A23
04A24
04A25
04A26
04A27
04A28
04A29
04A30
04A31
04A32
04B01
04B02
04B03
04B04
04B05
04B06
04B07
04B08
04B09
04B10
04B11
04B12
04B13
04B14
04B15
04B16
04B17
04B18
04B19

品名
ヘリウムガス加圧封入セル［写真］
サンプル押さえバネ
試料ホルダ
Mask
オーブン
真空排管のポート変更
圧力合成セルの内容器
OPO 用治具
継ぎ手
メスバウアーセル
赤外測定用マイクロミキサー
ライトガイドアダプター
タンパク質チップ試料ホルダ［写真］
TPE アナライザ用パネル・パネル用箱
サンプル台
石英ホルダー用台座
光量モニター（改）EDM-Cutting μ channels on DMCH
極低温コイルホルダー及びコイル巻機［写真］
OPO 用オーブン治具
サファイア基板の切断加工
コウムの作製
Mask
分子線スキマー
磁石取付台
磁場内蛍光測定セル
オーブン
加熱治具
フォトダイオードの加工
絶縁管ホルダーベースプレート
誘電率測定用電極
トランスファーチューブアダプター修理
偏光子ホルダーXMCD 用試料ホルダー
蒸着用るつぼSUS パイプ溶接（ICF70-34)
サーキュレータチューブ押さえ
パネル加工
プレート
ステンレスパイプカット
銅製の二重筒の冷却管
除湿機の足
ミラーホルダー支柱
ロッド加工
試料セットアップ用底上げブロック
電析用ホルダーZ 軸トランスレーションステージ他［写真］
プリアンプシールド
レーザーヘッド運搬用防塵カバー
銅板

04B20
04C01 ＊
04C02
04C03
04C04
04C05
04C06
04C07
04C08
04C09
04C10
04C11
04C12
04C13
04C14
04C15
04C16
04C17
04C18 ＊
04C19
04C20
04C21
04C22
04C23
04C24
04D01
04D02
04D03
04D04
04D05
04D06
04D07
04D08
04D09
04D10
04D11
04D12
04D13
04D14
04D15
04D16
04D17
04D18
04D19
04D20
04D21
04D22
04D23
04D24
04D25
04D26
04D27

−

32

−

OPO サンプルベース
ウィルソンシール
ライトチョッパー修理
XMCD 用試料ホルダー
PetiSyzer の改造
インジェクター加工及びスペーサー
マイクロレーザー / ホルダー
顕微鏡用デジカメアダプター
電子レンズ
ガスセル
LHe 容器ヘッド（充填用）
LHe 容器ヘッド（実験用）
Φ 4 ステンレスパイプのカット
ヒンジ枠
電析ホルダー（改）
シム板の製作
マイクロマニピュレータ
ダイナミックシール（Φ 19 用）
磁場発生装置
光量モニター
クライオスタット支持具
フランジ 152-70-34
真空チャンバーからのボルト除去
スキマー台
水晶発振子加工
ジョイント
STM 支えスリット枠［写真］
日野セル台座水晶振動子固定器
光軸調整ジグ
ベースプレート
真空セル［写真］
アルミナパイプ及び ICF34 加工
キャップ
アダプタ
Sample Holder
レーザーヘッド防光カバーの製作［写真］
レーザーヘッドスタンドの製作
シールド切断（Cu）
ベースプレート追加加工
真空セル 2窓付バルブ用固定具の加工
赤外検出器用マウント［写真］
Flange-Cutting
スリット枠
Plate
テレビ会議用カメラ台
冷却器
セルフォルダーKF50/40 変換アダプター
超高真空用試料ホルダー

2004 年
04D28
ポーリング治具 Y
04D29
Cooling head
04D30
光調整ジグ B
04D31
蒸着基板ホルダー
04D32
サンプルステージ
04D33 ＊ He ストレージパーツ
04E01
光軸調整用ジグ B
04E02
高圧セル用テフロンキャップ
04E03
電極ホルダー
04E04
スピンコート用試料ホルダー
04E05
レーザー結晶ダイボンド治具［写真］
04E06
オール銅製ヒートシンク（Ver4）
04E07
レーザー結晶ダイボンド装置［写真］
04E08" テフロン製サンプルホルダー、ホルダーカバー "04E09
タンパクチップ用赤外分光装置
04E10
Yb:Sc203 セラミックホルダー
04E11
LD 励起モジュール内レンズホルダ
04E12
レーザー蒸発試料回転部
04E13
スリット枠
04E14
UVSOR/BL5U 入射スリット冷却具取り付け［写真］
04E15
ゴニオ治具
04F01
テフロン O-ring
04F02
位置決めピン
04F03
Wrist Action Shaker の修理
04F04
治具
04F05
モノクロメータ用 ICF70 銅ガスケット
04F06
光学部品支え04F07
偏光子ホルダ
04F08
偏光子およびフォトダイオード支え
04F09
Ti 加工
04F10
天板
04F11 ＊ 磁場発生装置アクリル開口型
04F12
溝加工 30 μｍ
04F13
クレーン見積り
04F14
BNC コネクターパネル
04F15
スパッタ蒸着用マスク
04F16
検出器用位置決めピン
04F17
サンプルホルダー治具
04F18
ポストアダプター支柱
04F19
プレス治具
04F20
穴明け（微細放電加工）
04F21
ICF70 修正加工
04F22
クレーン製作
04F23
MCP 保持板加工
04F24" ビーム遮蔽板、ポスト "04F25
ICF253-114 変換フランジ修正溶接
04F26
偏光子カバー
04F27
メッシュ基盤
04F28
サンプルホルダー
04F29
Q-band 用クライオスタット置き場
04F30
Cooling System
04F31
M4 ネジ加工
04F32
超高真空部品修正加工
04G01
He 容器変換ポート
04G02
He 容器ヘッド用チューブ
04G03
架台用足部固定具用ブロック
04G04
ICF253/VG80 変換フランジ
04G05
光学レール用ガイド
04G06
配向分子の電子運動量分光装置用チェンバー
04G07
検出器ステージ
04G08
ゴニオメーターヘッド用ホルダ
04G09
石英セルホルダー
04G10
加熱ホルダ 1・2−

工作依頼リスト

04G11
Cu 板切り出し
04G12
軟 X 線発光分光器ガスセル用絶縁スペーサー
04G13
マスク（ステンレスとシリコンゴム）
04G14
VF-80 加工 . バルブ保温カバー
04G15
職場体験用真空容器の製作
04G16
オーブンスペーサー他
04G17
BL5A 用試料タイル
04G18
SiC ヒーターを用いた高精度ダイボンダの製作
04G19
レーザー蒸発用ターゲットロッド成作
04G20
Cooling system modification
04G21
レーザー用ターゲット作成器
04G22
蒸着チャンバー用シャッター
04G23
TOF 部品
04H01
ノズル固定ロッド
04H02
1/8BA 管 -ICF34 の接続
04H03
サンプルホルダー加工
04H04
ヒートシンク用プレート
04H05
X 線回折用試料マウントピン
04H06
主固定具
04H07
ナノギャップ作製用セル
04H08
セルホルダー（分割型）
04H09
ステンレス製ジョイント
04H10
オゾン洗浄装置破裂板フランジ
04H11
ガスジェットノズル溶接 25 μ m・37 μ m
04H12
真空チェンバー溶接［写真］
04H13 ＊ 銅パイプ両端 VCR
04H14
エネルギーアナライザー
04H15
スピーカーマウント
04H16
オーブンカバー他
04H17
スリット接続リングの修正
04I01
Cooling heat sink DMCH-material
04I02
UHV マニピュレーターヘッド部分の修理
04I03
冷却装置
04I04
テフロンフランジ
04I05
スライドガラスホルダー
04I06
AL 管加工04I07
反射光学系チャンバー［写真］
04I08
電子ビーム溶接機用カメラアダプター
04I09
結晶ホルダー
04I10
蛍光顕微鏡改良
04I11 ＊ MBC-・回転検出器グリッド
04I12
オゾン洗浄装置ランプケース
04I13
Si 基板のレーザー加工
04I14 ＊ アダプター銀ロー付け
04I15
電磁シールドパネル
04I16
AFM 用液体セル
04I17
メッシュ基盤
04I18
コーナーキューブホルダ
04I19
ICF203-VF 変換フランジ
04I20
ラマンセル用紫外可視スペクトル用アダプター
04I21
電子ビーム装置緊急修理
04I22
外付けスリット修理
04I23
エアロックチェンバー ICF114 エッヂ修理
04I24
アダプター
04I25
試料固定板
04I26 ＊ 22 極イオントラップ
04I27
水晶検出器と支持板
04I28
ガラス管固定ジグ 6-8
04I29
Polarizer holder
04I30
クライオスタット
04J01
電極コマ
04J02
マニピュレーター治具
04J03
フォトダイオード支柱

33−

2004 年
04J04
04J05
04J06 ＊
04J07
04J08
04J09
04J10
04J11
04J12
04J13
04J14
04J15
04J16
04J17
04J18
04J19
04J20
04J21
04J22
04J23
04K01
04K02
04K03
04K04
04K05
04K06
04K07
04K08
04K09
04K10
04K11
04K12
04K13
04K14
04K15
04K16

工作依頼リスト

X 線回折用試料マウントピン
研究会の写真撮影
ガスケットΦ 0.4
試料台
レンズ用メッシュLD ステージ
支柱２種
蒸着用マスク電極コマ
薄い CaF2 と Si の加工問い合わせ
検出系配置板
X 線解析ゴニオチィップ
MCP 保持板
グランビルバリアブルリークバルブ改良
クライオスタット支持台
ファイバー用 V ブロック 800
PMT 用レンズ取り付けパイプ
Mo 板加工
ボアドスルー加工
UV セルフォルダ
サンプルホルダー
Ceramic aperter
真空パイプの NW25 変換
Window
光軸合わせ真空槽改良
マイクロスコープアダプター
顕微鏡用フローセル
レーザーヘッドサイドカバー
ビームスキャンウィンドウ
目盛の加工
Sputter Sanple Holder
偏光子ホルダー
アルミナスペーサーの加工
キャスター・アジャスタ取付プレート
Sample Holder[UVSOR]
Sapport SUS

04K17
04K18
04K19
04K20
04K21
04K22
04K23
04K24
04K25
04K26
04K27
04K28
04K29
04K30
04L01
04L02
04L03
04L04
04L05
04L06
04L07
04L08
04L09
04L10
04L11
04L12
04L13
04L14
04L15
04L16
04L17
04L18
04L19
04L20
04L21

絶縁短管付ベローズの加工
Window
光学プレートステー
P-250 分光器設置架台
テフロン製シール
オーブン
光学シャフトカラー
試料移送 + 加熱機構
実験補助台
プリズムホルダー支柱
プリズムホルダー
ベースプレート
CCD カメラホルダー
ロッド・スペーサー
MCP 支え板
X 線結晶解折結晶マウント用チップ
水熱合成装置ポーリング装置
液体ヘリウム容器フランジ
受け皿
マニピュレーター用ニップル
インコネルガスケット
マグネスケール取付コマ
Copper Plate
ダイボンダの真空仕様化と温度測定治具の製作"CuW チップ、クーリングアダプタ "ステンレス穴加工（拡張）SEM 用試料台
窓固定用フランジ
PMT ハウジング
窓金具
ESR 高温測定用部品
水晶発振子加工
DAC 加圧装置修正加工

電子回路グループ（27 件）
伝票番号
04B01
04B02
04C01
04C02
04C03
04C04
04C05
04C06
04E01
04E02
04E03
04G01
04G02

品名
赤外検出器用温度コントロール部及び電源
5 ダイヤル式可変抵抗器
MCP 用高圧フローティング電源
MCP 用電源
ＬＤ駆動用ケーブル
流量計インターロック回路の改造
ケーブル
ARUPSX 電源 SHV 変換 BOX
5MHz シグナル絶縁ﾓｼﾞｭｰﾙSTM 用短針研磨回路
3dEMS 用プリント基板
24ch 定電流電源
トラッキング電源追加工

04G03±トラッキング電源
04H01
定電圧電源
04H02
SiC ヒーター制御装置
04H03
軟 X 線発光分光器用スリット幅制御システム
04H04
ピエゾアンプ用出力保護回路
04H05
軟 X 線発光分光器用スリット幅制御システム
04I01
3DEMS 信号処理基板
04I02
蛍光フォトブリーチングリカバリー回路系
04I03
ゲート回路
04J01
CV 用ケーブル
04J02
インターロック回路修理
04K01 ＊ パルスジェネレータ
04K02
高圧パルスジェネレーターの修理
04L01
微細放電加工機用電源コントローラ

−

34

−

2004 年
ガラス加工グループ（35 件）
伝票番号 品名
04A01
ガラス製真空ライン修理
04A02
石英ロッドの破損修理
04A03
サンプルホルダー穴明
04A04
サンプルホルダー
04A05
特殊反応セル
04B01
アンプル管切断
04B02
サンプルホルダー
04B03
ガラス部品修理
04C01
真空コック再研磨
04C02
真空部品修理04C03
二重管冷却器
04C04
サンプルホルダー
04D01
サンプル管開封04D02
真空ライン解体
04F01
ESR 試作
04F02 ＊ スクイッド用セル修理
04G01
アンプル切断
04G02
真空ゲージ開封
04G03
ESR 用サンプル台
04H01 ＊ ESR0.9
04H02
ESR サンプル台
04H03 ＊ X 線用透過セル
04I01
石英ガラス製支持台修理
04I02
真空ライン修理
04I03 ＊ ESR0.9
04J01
ESR 用サンプルホルダー
04J02
石英製容器フランジ付
04J03" サンプル管開封他、修理 2 点 "04J04
ガラスガスライン
04J05
ESR0.9 短形
04K01
石英ポート＋修理
04K02
ESR セル04K03
単孔円板試作
04L01
単孔円板
04L02
真空ライン

−

35

−

工作依頼リスト

2004 年

製作品

緊急な工作依頼で対応した加工品から設計製作まで様々な工作依頼の一例を掲載した。

Z 軸トランスレーションステージ

ヘリウムガス加圧封入セル

タンパク質チップ試料ホルダ

UVSOR/BL5U 入射スリット冷却具取り付け

真空セル

反射光学系チャンバ

コイル巻機
テフロン製ボビン（肉厚 0.2 ㎜）に銅線を巻きコイルを作るための治具と機械−

極低温コイルホルダー
テフロン製でΦ 20 ㎜肉厚 0.2 ㎜の機械加工品
36−

2004 年

スリット枠
スリットを可動させるヒンジおよびスリッ
トを固定する枠。精度が必要なためワイヤー
放電加工で製作

製作品

ガスケットφ 0.4 穴加工
ダイヤモンド高圧アンビルセルに用いるガスケット
外形 10 × 10 × 0.2mm インコネル材
穴径約φ 0.43mm、放電加工機により製作

マイクロマニピュレーター

真空チェンバー溶接（リーク修理）
現在では、業者による製作が多くなった真空
チェンバーであるが長年積み重ねられた溶接技術と経験を生かし、困難な場所のリークを修復する

レーザーヘッド防光カバー
本体内部に冷却のため純水を流すことから腐食防止かつ軽量化のためチタン材で製作したマイクロチップレーザー用ダイボンダ

レーザー結晶ダイボンド治具YAG 結晶をボンディングための直径 8mm の円周上をφ 2mm の導電接触ピン 4 本で固定する治具。
−

37

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2004 年

製作品

電子冷却型 PbS 光導電素子駆動回路
PbS センサ :P2682( 浜松ホトニクス )冷却温度 :-20℃
温度安定度 : ± 0.2℃

微細放電加工機用電源コントローラ
充電電圧 :DC30V,70V,80V,100V
充電容量 :100pF,200pF,500pF,5000pF
コントローラ :PIC16F628(Microchip)

−

38

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2004 年

製作品

軟 X 線発光分光器用スリット幅制御システム
16bitAD/DA 変換ボード :ADA16-8/2(LPCI)
ピエゾアンプ :SVR150
静電容量センサ :NS2000
制御プログラム :Visual Basic 6.0
OS:Windows2000

蛍光顕微鏡用 LD 変調パルス発生器
出力パルス幅 :100mS 〜 10S、∞ ( トグル動作時 )出力パルス高 :0 〜 1.5V
動作モード : トグル ,INT,EXT, ワンショット
SYNC 出力 :TTL レベル

−

39

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出張報告
国立天文台ハワイ観測所 & ハワイ大学 IFA 出張報告
吉田久史
昨年、2004 年 3 月 15 日から 3 月 20 日の日程で、国立天文台ハワイ観測所とハワイ大学 IFA(Institute
For Astronomy) に出張する機会を得たので報告します。国立天文台ハワイ観測所は、ハワイ諸島の中で最も大きなハワイ島 ( 通称 :Big Island) にあります。ハワイ観測所の山麓施設があるヒロ市は、ハワイ島の東側に位置し年間降雨量が非常に多い場所です。一方、すばる望遠鏡があるマウナケア山の山頂 ( 標高

写真 1. マウナケア山頂の風景 1

写真 2. マウナケア山頂の風景 24200m) は、雲の上にあり晴天率が高く空気が乾燥しているので天体観測にすぐれた場所として知られ、世界各国の天文施設が集まっています。13 ある
その施設の中で、すばる望遠鏡の円筒形ドームはひ
ときわ異彩を放ち、遠方からでもすぐにそれと気付きます。登頂した日は、前々日に降った雪が山頂にある古い火口の稜線を際立たせ、ここが火山であることを再認識させます。二人のスノーボーダーが、その斜面を滑降していました。夜間の観測にあわせてドームの中は約 0° C に空調されています。防寒着と手袋を身に着け、いざドームの中へ。口径 8.2mの主鏡を支えた望遠鏡本体の大きさは圧巻でした。
標高 4200m の山頂は酸素濃度が平地の半分程度で、施設の中を少し歩き回るだけで息苦しさを感じます。より遠くの星をより鮮明な画像で観るための最新鋭の技術を間近に見ることができとても感動しました。また、このような過酷な環境下で働く技術者の方々の努力が、それを支えていることを実感しました。
出張の後半は、オアフ島に戻ってハワイ大学の天文研究所を訪問しました。ここでは、アラン・トク
ナガ博士の案内で、博士の研究室を中心に施設内の図 3. すばる望遠鏡施設
見学をしました。博士はマウナケア山にある NASA
IRTF(InfraRed Telescope Facility) のチーフでもあり、赤外望遠鏡の開発を行っています。先生の研究室では、赤外光の二次元検出器の開発に携わっている回
路技術者や観測装置のメカニカル部分を担当する技術者から直接説明を受けました。また、ここの工作セン
ターにも立ち寄りましたが、フライスを操作しているスタッフがジーンズにアロハ・シャツ姿だったことがとてもハワイらしさを感じました。
−

40

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出張報告
今回の出張では、国立天文台の大島研究技師にヒロ空港の到着から出発まで大変お世話になりました。また、東京大学教養学部の小田嶋さん、国立天文台の岡田さんには、出張の準備段階から大変お世話になりました。謹んで感謝いたします。

写真 4. 観測装置の取付け作業風景

写真 5. ナスミス焦点の赤外光観測装置

写真 6. ハワイ大学 IFA

写真 7.IFA の工作センター施設

写真 8. 赤外光望遠鏡 IRTF
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41

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出張報告
放電加工技術ネットワーク
矢野 隆行
放電加工技術ネットワークは、旧国公立研究機関において主に放電加工に従事する技術職員と、放電加工関連企業との技術的なネットワークを構築することによって、加工技術を共有し、研究実験機器開発に必要な技術的協力体制を整理することを目的とした組織である。
技術職員にとっては技術力の向上を目指し、一方、企業に対しては公的機関から発注された実験機器製作のヒントとなる効用が考えられる。
この会の発足の足がかりとなったものの一つに、2002 年 2 月に当研究所で行われた放電加工に関するロー
カルミーティングが挙げられる。このミーティングではテーマを「放電加工」という限られたものに絞り、さまざまな観点から経験豊かなアドバイスや意見が繰り広げられ、大変有意義なものになった。
さて、この会の具体的な日常活動としては、電子メールを使った技術相談や保守情報、ジグの設計ポイン
トなどの情報交換を行い、難題解決のヒントとしている。また、年に一度メンバーが属する大学や研究機関を会場として、勉強会を開催している。内容としては、日常行った放電加工に関する業務などをテーマに発表を行い、それに対する意見を意欲的に行うことによってメンバーのつながりを強化し、難題の分析と解決策を検討することを行っている。一方、会の冒頭では、このような活動にご理解をいただいた教官の方に特別講演をお願いし、微細加工技術を含めた放電加工をさまざまな角度から見たり、学んだりする努力をしている。
2003 年度は、10 月 3 日、4 日の日程で東京大学生産技術研究所において第一回の勉強会が行われ、同研究所の増沢隆久教授による「マイクロ放電加工技術の概要」というテーマで特別講演が行われた。また、2004 年度は、10 月 8 日、9 日の日程で東北大学多元物質科学研究所において第二回の勉強会が行われ、同研究所の矢田慶治名誉教授による「微細加工技術の発達に伴う X 線顕微鏡の発展」というテーマで特別講演が行われた。
さらに、2005 年度は分子科学研究所での開催が予定されている。現在 ( 平成 17 年 1 月 12 日 ) 会員は 8 名で、公的機関の技術職員が 6 名、一般企業の方が 2 名という構成になっている。

第 2 回放電加工技術ネットワーク勉強会より

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トピックス
中学生の職場体験学習
矢野 隆行
平成 16 年 8 月 10 日 ( 火 ) に、装置開発室では中学生による一日職場体験学習が行われた。今回、装置開発室で体験学習を行ったのは、岐阜県大垣市立星和中学校の男子生徒 3 名と安城市立安城北中学校の男子生
徒 1 名の計 4 名である。
装置開発室での業務内容を体験してもらうために、「真空容器の製作」という架空の工作依頼を想定し、使用する材料の選択方法をはじめ、真空に容器が耐えるための設計寸法の算出の仕方、あるいはそのときのたわみ量の算出方法を学んだ。また、事前に用意されていた容器を使って、漏れ探しの方法も学んだ。さらに少しでも「作ること」に興味を持ってもらうため、(1)NC 旋盤を使ったひょうたんキーホルダーの製作と、(2) 形彫り放電加工機を使った自然科学研究機構のシンボルマークをかたどったキーホルダーの製作の二班に分かれて、実際に機械を動かして「つくる」ことを体験してもらった。
普段、触ったことのない金ノコを使ってアルミニウムの棒を切ったり、ボール盤で穴あけをあけたりする
作業は、新鮮で、我々の眼にはどの生徒も目が輝いているように映った。

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設備紹介
CNC 旋盤
平成 16 年３月に新規導入された CNC 旋盤 (Mazak 製 100MY) を紹介する（図１）。この 100MY の特徴は、CNC 旋盤の基本機能である関数曲面の切削加工が可能であることの他に、図２のように一般的な旋削工程とミーリング工程が同時に行えることである。このため、旋盤加工からフライス加工工程へワークを取り外すことなく部品を 1 台で加工することができるようになっている（但し加工サイズが限られる）。
プログラミングは従来の NC コードを用いることも可能だが、図 3 に示すようにマザトロールと呼ばれている対話型のプログラムで入力することができるため、NC コードを知らない作業者や不慣れな作業者でもプログラミングが比較的簡単に行える。また、図面上の円と線の接点や交点の座標値を求める幾何計算支援機能やプログラムミスでの工具の衝突や削り過ぎなどの回避機能などがある。
工作依頼の加工品製作で自ら旋盤作業やフライス作業を覚えたい装置開発室ユーザーにも操作できる環境を整えているので是非利用していただきたい。
機械本体の仕様は表１に示した。旋盤としての加工精度は真円度で 0.05 μ m 以内（カタログ値）となっている。この機械は微細加工向けではないがミーリング工具の軸回転数も 6000rpm まで使用できるので小径工具を用いた微細部品加工も可能である。これに関して今後試作を行って性能を確認しようと考えている。

図１

CNC 旋盤（Mazak 100MY）本体とツールホルダ（一部ミーリング工具）

表１
図２

主な仕様
移動量

加工例

主軸
ミーリング
主軸

100MY
X 軸移動量Y 軸移動量Z 軸移動量C 軸移動量
主軸最大回転速度
最小割出し角度
ミーリング主軸
最大回転速度ミーリング主軸
加工能力

図３

対話画面
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185mm
80mm( ± 40mm)
360mm
360°
6000rpm
0.001°
4500rpm
ドリル : φ 16mm
エンドミル :
φ 16mmタップ :M12 × 1.75

装置開発室Anuual Report 2004

平成 17 年 3 月発行
編集・発行所

自然科学研究機構 分子科学研究所
444-8585 岡崎市明大寺町西郷中 38
ISSN 1880-0440

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装置開発室