JP3385012B2 - Thermal conduction clutch mechanism - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、熱伝導クラッチ
機構に関し、特に、真空中においてサンプルに対して所
定の処理、例えばサンプルを冷却または加熱したり、回
転させたり、所定の方向にテンションを印加する熱伝導
クラッチ機構に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat conduction clutch mechanism, and more particularly to a predetermined treatment for a sample in a vacuum, for example, cooling or heating the sample, rotating the sample, or applying a tension in a predetermined direction. The present invention relates to a heat conduction clutch mechanism.
【０００２】[0002]
【従来の技術】各種研究開発の分野、特に、金属表面の
構造解析等をはじめとする金属の特性解析における基礎
研究の分野では、各実験テーマに合わせて、サンプル
（金属）に対して種々の条件での測定が必要不可欠であ
る。このような研究では、しばしば、高真空中において
サンプルに対して所定の処理、例えば、サンプルを冷却
または加熱したり、回転させたり、所定の方向にテンシ
ョンを印加することが必要となる。2. Description of the Related Art In various fields of research and development, particularly in the field of basic research in metal property analysis such as structural analysis of metal surfaces, various samples (metals) are used according to each experimental theme. Measurement under conditions is essential. Such studies often require certain treatments of the sample in a high vacuum, such as cooling or heating the sample, rotating it, or applying tension in certain directions.
【０００３】上述したような研究おいて、高真空状態を
形成するためには膨大な時間を要する（例えば１週
間）。従来、このような高真空状態では、サンプルの温
度条件や、サンプルの回転角条件、サンプルに印加され
るテンションの条件を種々変更して測定を行うことがで
きず、それぞれの条件の都度、高真空状態を形成して測
定を行っている。このため、測定効率を向上することが
困難となり、研究開発の迅速化を阻害する要因となり得
る。In the above research, it takes a huge amount of time (for example, one week) to form a high vacuum state. Conventionally, in such a high-vacuum state, it has been impossible to perform measurement by changing the temperature condition of the sample, the rotation angle condition of the sample, and the condition of the tension applied to the sample. A vacuum state is formed and measurement is performed. Therefore, it becomes difficult to improve the measurement efficiency, which may be a factor that hinders the speeding up of research and development.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】この発明は、上述した
問題点に鑑みなされたものであって、真空中におけるサ
ンプルに対する種々の測定を迅速に行うことが可能な熱
伝導クラッチ機構を低価格で提供することを目的とす
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and provides a heat conduction clutch mechanism capable of performing various measurements on a sample in a vacuum at low cost. The purpose is to provide.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、請求項１に記載の熱伝導クラッチ機構
は、真空中においてサンプルを保持する保持ブロック
と、サンプルの温度を調整するための温度調整源と、前
記温度調整源に接触して配置された熱伝導ブロックと、
前記熱伝導ブロックに対して前記保持ブロックを接触さ
せて前記熱伝導ブロックを介して前記温度調整源と前記
保持ブロックに保持された前記サンプルとの間での熱伝
導を可能とし、または、前記熱伝導ブロックに対して前
記保持ブロックを離間させて前記保持ブロックを回転可
能とするクラッチ機構と、前記クラッチ機構により前記
熱伝導ブロックに対して前記保持ブロックを離間させた
状態において、前記保持ブロックを回転させる回転機構
と、を備えたことを特徴とする。In order to solve the above problems and achieve the object, the heat conduction clutch mechanism according to claim 1 adjusts the temperature of the holding block for holding the sample in vacuum. A temperature adjustment source for, and a heat conduction block arranged in contact with the temperature adjustment source,
The holding block is brought into contact with the heat conduction block to enable heat conduction between the temperature adjustment source and the sample held by the holding block via the heat conduction block, or A clutch mechanism that separates the holding block from the conduction block to allow rotation of the holding block, and rotates the holding block in a state where the holding mechanism separates the holding block from the heat conduction block. And a rotating mechanism for rotating the rotating mechanism.
【０００６】[0006]
【発明の実施の形態】以下、この発明の熱伝導クラッチ
機構の実施の形態について図面を参照して説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a heat conduction clutch mechanism of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【０００７】図１に示すように、この熱伝導クラッチ機
構１は、真空チャンバ２のベースフランジ３に装備さ
れ、真空チャンバ２の内部でサンプル（主に、シリコン
（Ｓｉ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）などの金属材料）Ｓ
を保持し、超高真空中（例えば、１０−１１Ｔｏｒｒ）
においてサンプルＳに対して所定の処理を施すための各
種機構を備えている。As shown in FIG. 1, this heat conduction clutch mechanism 1 is mounted on a base flange 3 of a vacuum chamber 2, and inside the vacuum chamber 2, a sample (mainly silicon (Si), copper (Cu), Metal material such as iron (Fe)) S
Held in an ultrahigh vacuum (for example, 10 −11 Torr)
In the above, various mechanisms for performing a predetermined process on the sample S are provided.
【０００８】この熱伝導クラッチ機構１は、例えば、サ
ンプルＳを冷却したり、加熱したり、回転させたり、サ
ンプルＳに対して所定の方向にテンションを印加するな
どの機構を搭載することが可能である。これにより、高
真空状態下であっても、サンプルＳの温度条件や、サン
プルＳの回転角条件、サンプルＳに印加されるテンショ
ンの条件を種々変更して様々な測定を行うことができ、
測定効率を向上することが可能となる。したがって、各
種研究開発の分野において、種々の実験のスピードアッ
プに貢献することが可能となる。The heat conduction clutch mechanism 1 can be equipped with, for example, a mechanism for cooling, heating, rotating the sample S, or applying a tension to the sample S in a predetermined direction. Is. Thereby, even under a high vacuum state, various measurement can be performed by variously changing the temperature condition of the sample S, the rotation angle condition of the sample S, and the condition of the tension applied to the sample S,
It is possible to improve the measurement efficiency. Therefore, it becomes possible to contribute to the speedup of various experiments in various fields of research and development.
【０００９】以下に、熱伝導クラッチ機構1の詳細な構
造について説明する。The detailed structure of the heat conduction clutch mechanism 1 will be described below.
【００１０】すなわち、熱伝導クラッチ機構1は、少な
くとも、保持ブロック１０と、温度調整源２０と、熱伝
導ブロック３０と、クラッチ機構４０と、回転機構５０
とを備えて構成されている。That is, the heat conduction clutch mechanism 1 includes at least the holding block 10, the temperature adjustment source 20, the heat conduction block 30, the clutch mechanism 40, and the rotation mechanism 50.
And is configured.
【００１１】保持ブロック１０は、真空チャンバ２内に
おいてサンプルＳを保持する。この保持ブロック１０
は、比較的熱伝導率の高い金属材料、例えば銅によって
形成されている。この保持ブロック１０は、サンプルＳ
の少なくとも一部に接触してネジ１１などを介してサン
プルＳを保持するアンダーホルダ部１２と、後述する回
転機構５０のドライブギアに噛合する円盤状のドリブン
ギア部１３と、後述するクラッチ機構４０のホルダ部に
支持される円筒状の筒状部１４とによって構成されてい
る。筒状部１４の底部１４Ａには、円錐台状の凹部が形
成されている。The holding block 10 holds the sample S in the vacuum chamber 2. This holding block 10
Is formed of a metal material having a relatively high thermal conductivity, such as copper. This holding block 10 is a sample S
Of at least a part of the holder S for holding the sample S via the screw 11 and the like, a disk-shaped driven gear portion 13 meshing with a drive gear of a rotating mechanism 50 described later, and a clutch mechanism 40 described later. And a cylindrical portion 14 supported by the holder portion. A truncated cone-shaped recess is formed in the bottom portion 14A of the tubular portion 14.
【００１２】温度調整源２０は、保持ブロック１０に保
持されたサンプルＳの温度を調整する。この温度調整源
２０は、サンプルＳを加熱する加熱源としての加熱媒
体、または、サンプルＳを冷却する冷却源としての冷却
媒体が充填される円筒状のシュラウド部２１を備えてい
る。このシュラウド部２１は、比較的熱伝導率の高い金
属材料、例えばステンレスによって形成されている。こ
のシュラウド部２１には、シュラウド部２１に加熱媒体
または冷却媒体を注入するための注入パイプ２２、及
び、シュラウド部２１から加熱媒体または冷却媒体を排
出するための排出パイプ２３が接続されている。The temperature adjusting source 20 adjusts the temperature of the sample S held by the holding block 10. The temperature adjusting source 20 includes a cylindrical shroud portion 21 filled with a heating medium as a heating source for heating the sample S or a cooling medium as a cooling source for cooling the sample S. The shroud portion 21 is made of a metal material having a relatively high thermal conductivity, such as stainless steel. An injection pipe 22 for injecting a heating medium or a cooling medium into the shroud portion 21 and an exhaust pipe 23 for exhausting the heating medium or the cooling medium from the shroud portion 21 are connected to the shroud portion 21.
【００１３】熱伝導ブロック３０は、保持ブロック１０
と温度調整源２０との間に設けられている。この熱伝導
ブロック３０は、比較的熱伝導率の高い金属材料、例え
ば銅によって円筒状に形成されている。この熱伝導ブロ
ック３０の頂部３０Ａには、円錐台状の凸部が形成され
ている。この頂部３０Ａは、筒状部１４の底部１４Ａに
形成された凹部に係合する形状に形成されている。ま
た、この熱伝導ブロック３０の底部３０Ｂは、温度調整
源２０に固定的に接触して配置されている。The heat conduction block 30 is the holding block 10.
And the temperature control source 20. The heat conduction block 30 is formed of a metal material having a relatively high heat conductivity, such as copper, into a cylindrical shape. A truncated cone-shaped convex portion is formed on the top portion 30A of the heat conduction block 30. The top portion 30A is formed in a shape that engages with a recess formed in the bottom portion 14A of the tubular portion 14. Further, the bottom portion 30B of the heat conduction block 30 is arranged in fixed contact with the temperature adjustment source 20.
【００１４】これら温度調整源２０、熱伝導ブロック３
０、保持ブロック１０、及び、サンプルＳは、同一軸Ｏ
上に沿って一直線状に配置されている。そして、保持ブ
ロック１０は、熱伝導ブロック３０に対して接離自在
に、かつ軸Ｏを中心軸として回転可能に配置されてい
る。These temperature adjustment source 20 and heat conduction block 3
0, holding block 10, and sample S have the same axis O
They are arranged in a straight line along the top. The holding block 10 is disposed so as to be able to come into contact with and separate from the heat conduction block 30 and to be rotatable about the axis O as a central axis.
【００１５】クラッチ機構４０は、熱伝導モードでは、
熱伝導ブロック３０に対して保持ブロック１０を接触さ
せて熱伝導ブロック３０を介して温度調整源２０と保持
ブロック１０に保持されたサンプルＳとの間での熱伝導
を可能とする。また、このクラッチ機構４０は、回転モ
ードでは、熱伝導ブロック３０に対して保持ブロック１
０を離間させて保持ブロック１０を回転可能とする。こ
のクラッチ機構４０は、同一直線上に配置された保持ブ
ロック１０、熱伝導ブロック３０、及び、温度調整源２
０を包囲するとともに保持ブロック１０を支持する円筒
状のホルダ部４１と、保持ブロック１０を熱伝導ブロッ
ク３０に接触させる方向にホルダ部４１を付勢する第１
スプリング部４２と、保持ブロック１０を熱伝導ブロッ
ク３０から離間させる方向に付勢する第２スプリング部
４３と、保持ブロック１０を熱伝導ブロック３０から離
間させる方向にホルダ部４１を移動させるレバー部４４
と、を備えて構成されている。The clutch mechanism 40, in the heat conduction mode,
The holding block 10 is brought into contact with the heat conduction block 30 to enable heat conduction between the temperature adjustment source 20 and the sample S held by the holding block 10 via the heat conduction block 30. Further, in the rotation mode, the clutch mechanism 40 holds the holding block 1 with respect to the heat conduction block 30.
The holding block 10 can be rotated by separating 0. The clutch mechanism 40 includes a holding block 10, a heat conduction block 30, and a temperature adjustment source 2 which are arranged on the same straight line.
A cylindrical holder portion 41 that surrounds 0 and supports the holding block 10, and a first portion that urges the holder portion 41 in a direction to bring the holding block 10 into contact with the heat conduction block 30.
The spring portion 42, the second spring portion 43 that urges the holding block 10 away from the heat conduction block 30, and the lever portion 44 that moves the holder portion 41 in the direction away from the heat conduction block 30.
And are provided.
【００１６】ホルダ部４１の支持部４１Ａは、スラスト
ベアリング４５を介して保持ブロック１０の筒状部１４
における受け部１４Ｂを支持している。第１スプリング
部４２は、その一端が固定的に設けられた壁部４６に接
続されているとともにその他端がホルダ部４１に接続さ
れている。この第１スプリング部４２により、ホルダ部
４１が軸Ｏに沿って図中の下向きすなわちベースフラン
ジ３に向かう方向に付勢される。このため、ホルダ部４
１の支持部４１Ａは、筒状部１４における受け部１４Ｂ
を軸Ｏに沿って下向きに付勢し、保持ブロック１０を熱
伝導ブロック３０に接触させる。The support portion 41A of the holder portion 41 has a cylindrical portion 14 of the holding block 10 via a thrust bearing 45.
It supports the receiving portion 14B. One end of the first spring portion 42 is connected to the wall portion 46 fixedly provided, and the other end thereof is connected to the holder portion 41. The first spring portion 42 biases the holder portion 41 along the axis O in the downward direction of the drawing, that is, in the direction toward the base flange 3. Therefore, the holder portion 4
The support portion 41A of No. 1 is the receiving portion 14B of the tubular portion 14.
Is urged downward along the axis O to bring the holding block 10 into contact with the heat conduction block 30.
【００１７】第２スプリング部４３は、その一端が保持
ブロック１０の筒状部１４に接続されているとともにそ
の他端がスラストベアリング４７を介して熱伝導ブロッ
ク３０に接続されている。レバー部４４は、真空チャン
バ２外の大気側で操作可能であり、支点４４Ａを中心に
回動可能に設けられている。このレバー部４４は、軸Ｏ
に沿った図中の上向きすなわちベースフランジ３から離
れる方向にホルダ部４１を押し上げるプッシュシャフト
４４Ｂに連結されている。このレバー部４４の操作によ
ってホルダ部４１が押し上げられることにより、筒状部
１４の受け部１４Ｂに作用していた支持部４１Ａによる
付勢力が開放される。このとき、第２スプリング部４３
により、保持ブロック１０は、軸Ｏに沿って上向きに付
勢される。このため、保持ブロック１０は、軸Ｏに沿っ
て上向きに移動し、熱伝導ブロック３０から離間する。
このとき、保持ブロック１０の筒状部１４における底部
１４Ａと熱伝導ブロック３０の頂部３０Ａとの間には、
約０．５ｍｍ以上のギャップが形成される。The second spring portion 43 has one end connected to the tubular portion 14 of the holding block 10 and the other end connected to the heat conduction block 30 via a thrust bearing 47. The lever portion 44 can be operated on the atmosphere side outside the vacuum chamber 2, and is provided so as to be rotatable around a fulcrum 44A. This lever portion 44 has an axis O
Is connected to a push shaft 44B that pushes up the holder portion 41 in the upward direction in the figure, that is, in the direction away from the base flange 3. The holder portion 41 is pushed up by the operation of the lever portion 44, so that the urging force of the support portion 41A acting on the receiving portion 14B of the tubular portion 14 is released. At this time, the second spring portion 43
Thereby, the holding block 10 is biased upward along the axis O. Therefore, the holding block 10 moves upward along the axis O and separates from the heat conduction block 30.
At this time, between the bottom portion 14A of the tubular portion 14 of the holding block 10 and the top portion 30A of the heat conduction block 30,
A gap of about 0.5 mm or more is formed.
【００１８】クラッチ機構４０は、熱伝導モードではス
トッパ機構７０によりロックされ、回転モードではスト
ッパ機構７０によるロックが解除されて動作可能とな
る。すなわち、このストッパ機構７０は、熱伝導モード
では、レバー部４４の矢印方向（図中上向き）の押し込
みを阻止するべく図中下向きに下降する。これにより、
レバー部４４がストッパ機構７０に保持され、レバー部
４４の動作がロックされる。したがって、保持ブロック
１０、熱伝導ブロック３０及び温度調整源２０が隙間な
く接触される。また、ストッパ機構７０は、回転モード
では、レバー部４４の押し込みを可能とすべく図中上向
きに上昇する。これにより、レバー部４４のストッパ機
構７０による保持が開放され、レバー部４４が動作可能
となる。したがって、レバー部４４が図中上向きに押し
込まれた際には、保持ブロック１０と熱伝導ブロック３
０との間にギャップを形成することが可能となる。The clutch mechanism 40 is operable by being locked by the stopper mechanism 70 in the heat conduction mode and being unlocked by the stopper mechanism 70 in the rotation mode. That is, in the heat conduction mode, the stopper mechanism 70 descends downward in the drawing to prevent the lever portion 44 from being pushed in the direction of the arrow (upward in the drawing). This allows
The lever portion 44 is held by the stopper mechanism 70, and the operation of the lever portion 44 is locked. Therefore, the holding block 10, the heat conduction block 30, and the temperature adjustment source 20 are in contact with each other without a gap. In the rotation mode, the stopper mechanism 70 moves upward in the drawing so that the lever portion 44 can be pushed. As a result, the holding of the lever portion 44 by the stopper mechanism 70 is released, and the lever portion 44 becomes operable. Therefore, when the lever portion 44 is pushed upward in the figure, the holding block 10 and the heat conduction block 3 are
It is possible to form a gap with 0.
【００１９】なお、後述するテンション機構が追加され
た場合であっても、サンプルにテンションを印加するテ
ンション印加モードにおいては、クラッチ機構４０は、
ストッパ機構７０によりロックされる。Even if a tension mechanism, which will be described later, is added, the clutch mechanism 40 operates in the tension applying mode in which tension is applied to the sample.
It is locked by the stopper mechanism 70.
【００２０】回転機構５０は、クラッチ機構４０により
熱伝導ブロック３０に対して保持ブロック１０を離間さ
せた状態において、保持ブロック１０を回転させる。こ
の回転機構５０は、真空チャンバ２外の大気側で操作可
能な回転ダイヤル部５１と、この回転ダイヤル部５１に
接続されたシャフト部５２と、このシャフト部５２の先
端に接続されているとともに保持ブロック１０のドリブ
ンギア部１３に噛合されたドライブギア部５３と、によ
って構成されている。The rotating mechanism 50 rotates the holding block 10 in a state where the holding block 10 is separated from the heat conduction block 30 by the clutch mechanism 40. The rotating mechanism 50 is connected to the rotary dial portion 51 that can be operated on the atmosphere side outside the vacuum chamber 2, the shaft portion 52 connected to the rotary dial portion 51, and the tip of the shaft portion 52, and holds it. The drive gear unit 53 meshed with the driven gear unit 13 of the block 10.
【００２１】上述したような構成の熱伝導クラッチ機構
１において、熱伝導モードでは、ホルダ部４１は、第１
スプリング部４２による軸Ｏに沿った下向きの付勢力に
より、保持ブロック１０を熱伝導ブロック３０に接触さ
せる。これにより、温度調整源２０、熱伝導ブロック３
０、保持ブロック１０、及びサンプルＳの間での熱伝導
が可能となる。このとき、熱伝導ブロック３０の頂部３
０Ａに形成された凸部及び保持ブロック１０の底部１４
Ａに形成された凹部は、係合している。熱伝導ブロック
３０及び保持ブロック１０は、互いに上述した形状で接
触することにより、接触面積を拡大することが可能とな
り、熱伝導効率を向上することが可能となる。また、こ
れらは、互いの接触面積が大きいため、両者間の摩擦力
が強くなり、保持ブロック１０及びこれに保持されたサ
ンプルＳを軸Ｏを中心に回転させることなく、軸Ｏに沿
った所定位置で確実に固定することが可能となる。In the heat conduction clutch mechanism 1 having the above-described structure, in the heat conduction mode, the holder portion 41 is moved to the first position.
The holding block 10 is brought into contact with the heat conduction block 30 by the downward biasing force of the spring portion 42 along the axis O. Thereby, the temperature adjustment source 20 and the heat conduction block 3
The thermal conduction between 0, the holding block 10 and the sample S becomes possible. At this time, the top 3 of the heat conduction block 30
The bottom portion 14 of the holding block 10 and the convex portion formed in 0A
The recess formed in A is engaged. By contacting the heat conduction block 30 and the holding block 10 with each other in the above-described shape, the contact area can be increased, and the heat conduction efficiency can be improved. Further, since they have a large contact area with each other, the frictional force between them becomes strong, so that the holding block 10 and the sample S held by the holding block 10 are rotated along the axis O without rotating the same. It is possible to securely fix it in position.
【００２２】温度調整源２０のシュラウド部２１内に冷
却源として、液体窒素や液体ヘリウムなどの冷却媒体が
充填されている場合には、保持ブロック１０に保持され
たサンプルＳからの熱エネルギがアンダーホルダ部１
２、筒状部１４、及び熱伝導ブロック３０を介してシュ
ラウド部２１内の冷却媒体に吸収され、サンプルＳが冷
却される。温度調整源２０を冷却機構として用いた場
合、例えば２０Ｋ程度までサンプルＳを冷却可能であ
る。When the shroud portion 21 of the temperature adjusting source 20 is filled with a cooling medium such as liquid nitrogen or liquid helium as a cooling source, the thermal energy from the sample S held in the holding block 10 is underexposed. Holder part 1
2, the sample S is cooled by being absorbed by the cooling medium in the shroud portion 21 via the tubular portion 14 and the heat conduction block 30. When the temperature adjustment source 20 is used as a cooling mechanism, the sample S can be cooled to, for example, about 20K.
【００２３】また、温度調整源２０のシュラウド部２１
内に加熱源として、高温のオイルなどの加熱媒体が充填
されている場合には、シュラウド部２１内の加熱媒体か
らの熱エネルギが熱伝導ブロック３０、保持ブロック１
０の筒状部１４、及びアンダーホルダ部１２を介してサ
ンプルＳに印加され、サンプルＳが加熱される。Further, the shroud portion 21 of the temperature adjusting source 20.
When a heating medium such as high temperature oil is filled as a heating source in the inside, heat energy from the heating medium in the shroud portion 21 is transferred to the heat conduction block 30 and the holding block 1.
It is applied to the sample S via the cylindrical portion 14 of 0 and the under holder portion 12, and the sample S is heated.
【００２４】なお、サンプルＳの温度制御をより安定に
行うためには、熱伝導クラッチ機構１は、サンプルＳを
冷却する冷却機構とともにサンプルＳを加熱する加熱機
構を同時に備えることが好ましい。この場合、例えば、
図１に示すように、温度調整源２０を冷却機構として使
用し、さらに、サンプルＳを背面から加熱するヒータＨ
を加熱機構として追加する構成が考えられる。また、他
の加熱機構として、サンプルＳを直接加熱するフィラメ
ント加熱機構や、サンプルＳに電子ビームを照射して加
熱する機構なども追加することが可能である。これらの
加熱機構により、サンプルＳを例えば１３００℃程度ま
で加熱することが可能である。In order to more stably control the temperature of the sample S, the heat conduction clutch mechanism 1 preferably includes a cooling mechanism for cooling the sample S and a heating mechanism for heating the sample S at the same time. In this case, for example,
As shown in FIG. 1, a heater H that uses the temperature adjustment source 20 as a cooling mechanism and further heats the sample S from the back surface.
A configuration in which is added as a heating mechanism is possible. Further, as another heating mechanism, a filament heating mechanism for directly heating the sample S, a mechanism for irradiating the sample S with an electron beam to heat the sample S, or the like can be added. With these heating mechanisms, the sample S can be heated to, for example, about 1300 ° C.
【００２５】そして、サンプルＳに熱電対を接続し、サ
ンプルＳの温度をモニタしながら、加熱機構及び冷却機
構を制御してサンプルＳを所定温度に設定することが可
能となる。例えば、冷却機構により、サンプルＳを飽和
状態まで冷却し、続いて、加熱機構により、サンプルＳ
を所定温度まで加熱することにより、大気側の調整によ
って容易にサンプルＳの温度制御を行うことが可能とな
る。Then, a thermocouple is connected to the sample S, and while monitoring the temperature of the sample S, the heating mechanism and the cooling mechanism can be controlled to set the sample S at a predetermined temperature. For example, the cooling mechanism cools the sample S to a saturated state, and then the heating mechanism cools the sample S.
By heating to a predetermined temperature, it becomes possible to easily control the temperature of the sample S by adjusting the atmosphere side.
【００２６】また、上述したような構成の熱伝導クラッ
チ機構１において、回転モードでは、レバー部４４が図
中の矢印方向に押し込まれると、ホルダ部４１は、レバ
ー部４４に連結されたプッシュシャフト４４Ｂによって
軸Ｏに沿って上向きに押し上げられる。このとき、ホル
ダ部４１は、スラストベアリング４８により、温度調整
源２０のシュラウド部２１の外周に沿って移動する。ホ
ルダ部４１が押し上げられることにより、保持ブロック
１０は、第２スプリング部４３による軸Ｏに沿った上向
きの付勢力により、熱伝導ブロック３０から離間され
る。In the heat conduction clutch mechanism 1 having the above-described structure, in the rotation mode, when the lever portion 44 is pushed in the direction of the arrow in the figure, the holder portion 41 pushes the push shaft connected to the lever portion 44. It is pushed upwards along axis O by 44B. At this time, the holder portion 41 moves along the outer circumference of the shroud portion 21 of the temperature adjustment source 20 by the thrust bearing 48. When the holder portion 41 is pushed up, the holding block 10 is separated from the heat conduction block 30 by the upward biasing force of the second spring portion 43 along the axis O.
【００２７】この回転モードにおいて、回転ダイヤル部
５１が所定の回転角度（または回転数）で回転されるこ
とにより、シャフト部５２を介してドライブギア５３が
回転する。このドライブギア５３の回転力は、ドリブン
ギア部１３に伝達され、熱伝導ブロック３０から離間さ
れた保持ブロック１０を回転させる。このとき、保持ブ
ロック１０及びこれに固定された第２スプリング部４３
も同時に回転するが、スラストベアリング４７の作用に
より、第２スプリング部４３がねじれることなく、熱伝
導ブロック３０に対して独立に回転する。また同時に、
スラストベアリング４５の作用により、保持ブロック１
０は、ホルダ部４１に対して独立に回転する。In this rotation mode, the drive dial 53 is rotated via the shaft portion 52 by rotating the rotary dial portion 51 at a predetermined rotation angle (or number of rotations). The rotational force of the drive gear 53 is transmitted to the driven gear unit 13 to rotate the holding block 10 separated from the heat conduction block 30. At this time, the holding block 10 and the second spring portion 43 fixed to the holding block 10
Also rotate at the same time, but due to the action of the thrust bearing 47, the second spring portion 43 does not twist and rotates independently of the heat conduction block 30. At the same time,
By the action of the thrust bearing 45, the holding block 1
0 rotates independently of the holder portion 41.
【００２８】これにより、真空中において、保持ブロッ
ク１０に保持されたサンプルＳを軸Ｏ上で且つこの軸Ｏ
を中心として所定角度だけ回転させることが可能とな
る。このときのサンプルＳの回転角度は、ドライブギア
５３とドリブンギア１３とのギア比によって決定され、
予めこれらのギア比を所定比に設定しておくことによ
り、大気側からの回転ダイヤルの操作により、サンプル
Ｓを所定角度だけ回転させることが可能となる。サンプ
ルＳは、この回転機構５０により±１８０°回転可能で
ある。As a result, the sample S held by the holding block 10 is placed on the axis O and the axis O in vacuum.
It becomes possible to rotate by about a predetermined angle. The rotation angle of the sample S at this time is determined by the gear ratio between the drive gear 53 and the driven gear 13,
By setting these gear ratios to predetermined ratios in advance, the sample S can be rotated by a predetermined angle by operating the rotary dial from the atmosphere side. The sample S can be rotated ± 180 ° by this rotating mechanism 50.
【００２９】所定の回転位置にサンプルＳを設定した
後、レバー部４４を戻すことにより、第１スプリング４
２の付勢力によりホルダ部４１が下降し、保持ブロック
１０と熱伝導クラッチ３０とが再度接触した状態で固定
される。そして、再び、熱伝導モードにおいて、サンプ
ルＳの温度制御を行うことが可能となる。After setting the sample S at a predetermined rotation position, the lever 44 is returned to the first spring 4
The holder portion 41 is lowered by the urging force of 2, and the holding block 10 and the heat conduction clutch 30 are fixed in a state of being in contact again. Then, again, it becomes possible to control the temperature of the sample S in the heat conduction mode.
【００３０】上述したように、この発明の熱伝導クラッ
チ機構１によれば、真空中において、サンプルＳに対し
て種々の条件、例えばサンプルＳの温度条件や回転角条
件を変更して種々の測定を迅速に行うことが可能とな
る。As described above, according to the heat conduction clutch mechanism 1 of the present invention, various conditions are changed for the sample S in vacuum, for example, various conditions such as the temperature condition and the rotation angle condition of the sample S are changed. Can be performed quickly.
【００３１】また、上述した熱伝導クラッチ機構１は、
テンション機構６０を備えることも可能である。すなわ
ち、このテンション機構６０は、テンション印加モード
において、保持ブロック１０に保持されたサンプルＳに
対して所定の方向にテンションを印加する。このテンシ
ョン機構６０は、真空チャンバ２外の大気側で操作可能
なテンションダイヤル部６１と、このテンションダイヤ
ル部６１のシャフト部６１Ａに続いて軸Ｏ上に配置され
たボールベアリング６２と、ボールベアリング６２に続
いて軸Ｏ上に配置された荷重計６３と、荷重計６３に続
いて軸Ｏ上に配置された中央シャフト部６４と、中央シ
ャフト部６４に続いて軸Ｏ上に配置されたボールベアリ
ング６５と、ボールベアリング６５に続いて軸Ｏ上に配
置されたテンションシャフト部６６と、によって構成さ
れている。Further, the heat conduction clutch mechanism 1 described above is
It is also possible to provide the tension mechanism 60. That is, the tension mechanism 60 applies a tension to the sample S held by the holding block 10 in a predetermined direction in the tension applying mode. The tension mechanism 60 includes a tension dial portion 61 operable on the atmosphere side outside the vacuum chamber 2, a ball bearing 62 arranged on an axis O following the shaft portion 61A of the tension dial portion 61, and a ball bearing 62. A load meter 63 disposed on the axis O, a central shaft portion 64 disposed on the axis O subsequent to the load meter 63, and a ball bearing disposed on the axis O subsequent to the central shaft portion 64. 65 and a tension shaft portion 66 arranged on the axis O following the ball bearing 65.
【００３２】テンションダイヤル部６１は、所定方向に
回転されることにより、そのシャフト部６１Ａが支持部
６１Ｂを軸Ｏに沿って上向きに進む。荷重計６３は、テ
ンションダイヤル部６１によって印加されたテンション
の大きさを計測する。中央シャフト部６４は、テンショ
ンの印加により軸Ｏに沿って上向きに移動する。テンシ
ョンシャフト部６６は、その先端部６６Ａにおいてネジ
６７などを介してサンプルＳを保持する。テンションシ
ャフト部６６においてサンプルＳを保持する位置は、保
持ブロック１０のアンダーホルダ部１２より図中の上側
に位置する。When the tension dial portion 61 is rotated in a predetermined direction, its shaft portion 61A moves upward along the axis O on the support portion 61B. The load meter 63 measures the magnitude of the tension applied by the tension dial section 61. The central shaft portion 64 moves upward along the axis O by applying tension. The tension shaft portion 66 holds the sample S at its tip portion 66A via a screw 67 or the like. The position where the sample S is held in the tension shaft portion 66 is located above the under holder portion 12 of the holding block 10 in the figure.
【００３３】このテンションシャフト部６６は、テンシ
ョンの印加により軸Ｏに沿って上向きに移動する。これ
により、テンションシャフト部６６とアンダーホルダ部
１４との間で保持したサンプルＳに対して、軸Ｏに沿っ
て上向きに引っ張るテンションを印加することが可能と
なる。テンションシャフト部６６は、ボールベアリング
６５の作用により、回転モードにおいて、保持ブロック
１０とともに回転可能である。したがって、サンプルＳ
を所定角度回転させた状態であっても、サンプルＳをね
じることなく軸Ｏに沿った引っ張り方向のテンションを
印加することが可能となる。The tension shaft portion 66 moves upward along the axis O by applying tension. This makes it possible to apply a tension that pulls upward along the axis O to the sample S held between the tension shaft portion 66 and the under holder portion 14. The tension shaft portion 66 can rotate together with the holding block 10 in the rotation mode by the action of the ball bearing 65. Therefore, sample S
It is possible to apply tension in the pulling direction along the axis O without twisting the sample S even when the sample S is rotated by a predetermined angle.
【００３４】なお、このテンション印加モードでは、上
述したように、クラッチ機構４０は、ストッパ機構７０
によりロックされる。すなわち、このストッパ機構７０
は、テンション印加モードでは、レバー部４４の矢印方
向（図中上向き）の押し込みを阻止するべく図中下向き
に下降する。これにより、レバー部４４がストッパ機構
７０に保持され、レバー部４４の動作がロックされる。
したがって、保持ブロック１０、熱伝導ブロック３０及
び温度調整源２０が隙間なく接触された状態でロックさ
れ、テンション機構６０により、サンプルＳに対して有
効にテンションを印加することが可能となる。In this tension applying mode, as described above, the clutch mechanism 40 has the stopper mechanism 70.
Locked by. That is, this stopper mechanism 70
In the tension application mode, the lever portion 44 moves downward in the drawing in order to prevent the lever portion 44 from being pushed in the direction of the arrow (upward in the drawing). As a result, the lever portion 44 is held by the stopper mechanism 70, and the operation of the lever portion 44 is locked.
Therefore, the holding block 10, the heat conduction block 30, and the temperature adjustment source 20 are locked in a state of being in contact with each other without a gap, and the tension mechanism 60 can effectively apply tension to the sample S.
【００３５】以上説明したように、この発明の熱伝導ク
ラッチ機構１によれば、真空中において、サンプルＳに
対して種々の条件、例えばサンプルＳの温度条件、回転
角条件、さらにはサンプルＳに印加されるテンションの
条件を変更するための、温度調整機構（加熱機構、及び
冷却機構）、回転機構、テンション機構を備えて構成さ
れている。As described above, according to the heat conduction clutch mechanism 1 of the present invention, various conditions for the sample S, such as the temperature condition and the rotation angle condition of the sample S, and further the sample S in vacuum can be obtained. The temperature adjusting mechanism (heating mechanism and cooling mechanism), the rotating mechanism, and the tension mechanism for changing the condition of the applied tension are provided.
【００３６】したがって、高真空の条件下であっても、
サンプルに対して異なる種々の条件を設定することが可
能となり、種々の測定を迅速に行うことが可能となる。
これにより、測定効率を向上することが可能となり、各
種研究開発分野において、種々の実験のスピードアップ
に貢献することが可能となる。Therefore, even under high vacuum conditions,
Various different conditions can be set for the sample, and various measurements can be performed quickly.
This makes it possible to improve the measurement efficiency and contribute to the speedup of various experiments in various research and development fields.
【００３７】[0037]
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、真空中におけるサンプルに対する種々の測定を迅速
に行うことが可能な熱伝導クラッチ機構を低価格で提供
することができる。As described above, according to the present invention, it is possible to provide a heat conduction clutch mechanism which can perform various measurements on a sample in a vacuum at low cost.
【図１】図１は、この発明の熱伝導クラッチ機構の構成
を概略的に示す一部断面図である。FIG. 1 is a partial cross-sectional view schematically showing a configuration of a heat conduction clutch mechanism of the present invention.
１…熱伝導クラッチ機構 ２…真空チャンバ １０…保持ブロック ２０…温度調整源 ３０…熱伝導ブロック ４０…クラッチ機構 ５０…回転機構 ６０…テンション機構 1 ... Heat conduction clutch mechanism 2 ... vacuum chamber 10 ... Holding block 20 ... Temperature control source 30 ... Heat conduction block 40 ... Clutch mechanism 50 ... Rotation mechanism 60 ... Tension mechanism
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−109665（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−229951（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−136478（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−21765（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−274001（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−178809（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−76861（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−79759（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−43254（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−53042（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 1/00 G01N 23/00 F16D 19/00 ─────────────────────────────────────────────────── --Continued from the front page (56) References JP-A-6-109665 (JP, A) JP-A-6-229951 (JP, A) JP-A-8-136478 (JP, A) JP-A-9- 21765 (JP, A) JP-A-9-274001 (JP, A) JP-A-8-178809 (JP, A) Actually opened 60-76861 (JP, U) Actually opened 57-79759 (JP, U) Actually open 4-43254 (JP, U) Actually open 60-53042 (JP, U) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G01N 1/00 G01N 23/00 F16D 19/00
Claims (5)
ロックと、 サンプルの温度を調整するための温度調整源と、 前記温度調整源に接触して配置された熱伝導ブロック
と、 前記熱伝導ブロックに対して前記保持ブロックを接触さ
せて前記熱伝導ブロックを介して前記温度調整源と前記
保持ブロックに保持された前記サンプルとの間での熱伝
導を可能とし、または、前記熱伝導ブロックに対して前
記保持ブロックを離間させて前記保持ブロックを回転可
能とするクラッチ機構と、 前記クラッチ機構により前記熱伝導ブロックに対して前
記保持ブロックを離間させた状態において、前記保持ブ
ロックを回転させる回転機構と、 を備えたことを特徴とする熱伝導クラッチ機構。1. A holding block for holding a sample in a vacuum, a temperature adjusting source for adjusting the temperature of the sample, a heat conducting block arranged in contact with the temperature adjusting source, and a heat conducting block. The holding block is brought into contact with the heat control block to enable heat conduction between the temperature adjustment source and the sample held in the holding block, or to the heat conduction block. A clutch mechanism that separates the holding block to rotate the holding block; and a rotating mechanism that rotates the holding block in a state where the holding block is separated from the heat conduction block by the clutch mechanism, A heat-conducting clutch mechanism comprising:
対して所定の方向にテンションを印加するテンション機
構を備えたことを特徴とする請求項1に記載の熱伝導ク
ラッチ機構。2. The heat conduction clutch mechanism according to claim 1, further comprising a tension mechanism that applies tension in a predetermined direction to the sample held by the holding block.
熱源、または、サンプルを冷却する冷却源を含むことを
特徴とする請求項１に記載の熱伝導クラッチ機構。3. The heat conduction clutch mechanism according to claim 1, wherein the temperature adjustment source includes a heating source for heating the sample or a cooling source for cooling the sample.
は、金属材料によって形成されたことを特徴とする請求
項１に記載の熱伝導クラッチ機構。4. The heat conduction clutch mechanism according to claim 1, wherein the holding block and the heat conduction block are made of a metal material.
向に付勢された第１スプリングと、 前記保持ブロックを前記熱伝導ブロックから離間させる
方向に付勢された第２スプリングと、 前記保持ブロックを前記熱伝導ブロックから離間させる
方向に前記ホルダ部を移動させるレバー部と、によって
構成されることを特徴とする請求項１に記載の熱伝導ク
ラッチ機構。5. The clutch mechanism includes a holder portion that supports the holding block, a first spring that is biased in a direction to bring the holding block into contact with the heat conduction block, and the holding block that holds the heat conduction block. The second spring biased in a direction of separating the holding block from the heat conducting block, and a lever part that moves the holder part in a direction of separating the holding block from the heat conduction block. The heat conduction clutch mechanism described.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001160791A JP3385012B2 (en) | 2001-05-29 | 2001-05-29 | Thermal conduction clutch mechanism |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP2001160791A JP3385012B2 (en) | 2001-05-29 | 2001-05-29 | Thermal conduction clutch mechanism |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002350306A JP2002350306A (en) | 2002-12-04 |
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|---|---|---|---|
| JP2001160791A Expired - Fee Related JP3385012B2 (en) | 2001-05-29 | 2001-05-29 | Thermal conduction clutch mechanism |
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