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技術 分光器

出願人 株式会社IHI
発明者 丸下元治
出願日 1999年9月3日 (20年8ヶ月経過) 出願番号 1999-250188
公開日 2001年3月23日 (19年1ヶ月経過) 公開番号 2001-074554
状態 拒絶査定
技術分野 各種分光測定と色の測定 その他の放射線取扱い 粒子加速器
主要キーワード 前進後退機構 略中央値 前後進機構 両ホルダ 単色光ビーム ローリング機構 傾動角 傾動量
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図面 (6)

課題

ブラッグ角がずれにくい分光器を提供する。

解決手段

ホルダ19,20への結晶体21,22の装着状態を、基盤18に対するホルダ19,20の左右α1,α2方向への揺動角が0°に設定される基準位置で、ブラッグ角がその設定範囲略中央値になるようにして、ブラッグ角を設定範囲の最大値あるいは最小値まで変化させるときの、基準位置に対する第1のホルダ19の前後x1方向への移動量及び左右α1方向への揺動量、基準位置に対する第2のホルダ20の左右α2方向への揺動量、水平軸Zを中心とする基盤18の前後γ1方向への傾動量を減少させる。

概要

背景

光速に近い速度で移動する電子がその進行方向を磁場や電場曲げられると、電子の軌道の接線方向に放射光とよばれる電磁波(光)を放出する。

図5は放射光発生手段の一例を示すものであり、この放射光発生手段は、線形加速装置1とシンクロトロン電子蓄積リング)7とを備えている。

線形加速装置1は、電子(荷電粒子)eを出射する電子発生装置2と、一端が電子発生装置2に接続された直管状の加速ダクト3と、該加速ダクト3の内部を移動する電子eに高周波を付与して該電子eを加速する高周波加速装置4とによって構成されている。

加速ダクト3の他端には、湾曲管状の偏向ダクト5の一端が接続されており、偏向ダクト5には、その内部を移動する電子eの軌道を曲げるための偏向電磁石6が設けられている。

シンクロトロン7は、電子eに周回軌道を形成させるための無端状ダクト8を有しており、該無端状ダクト8の所要箇所には、前記の偏向ダクト5の他端が接続されている。

この無端状ダクト8の湾曲部分には、その内部を移動する電子eの軌道を曲げるための偏向電磁石9が設けられ、無端状ダクト8の所要箇所には、該無端状ダクト8の内部を移動する電子eに高周波を付与して該電子eを加速する高周波加速装置10が設けられている。

また、無端状ダクト8の所要箇所の湾曲部には、該湾曲部において光速に近い速度で移動する電子eの進行方向が曲げられることにより放出される放射光ビームSを、無端状ダクト8の外部へ導くためのビームライン11の一端が接続され、ビームライン11の他端には、放射光ビームSを照射光源とする実験を行なう実験装置12が設けられている。

更に、ビームライン11の他端には、ビームライン11の内部を真空状態に保持するためのベリリウム窓(図示せず)が設けられている。

図5に示す放射光発生手段によって放射光ビームSを放出させる際には、加速ダクト3、偏向ダクト5、無端状ダクト8、ビームライン11の内部を超高真空状態減圧して、電子eが光速に近い速度で移動できる状態とした後、電子発生装置2から電子eを出射させる。

電子発生装置2から出射される電子eは、高周波加速装置4によって加速され、更に、偏向電磁石6により軌道を曲げられることにより無端状ダクト8に入射する。

無端状ダクト8に入射する電子eは、高周波加速装置10により加速されるとともに、偏向電磁石9により各湾曲部において軌道を曲げられ、これにより、電子eから該電子eの軌道の接線方向へ放射光ビームSが放出される。

無端状ダクト8の所定箇所の湾曲部において放出される放射光ビームSは、ビームライン11を経て実験装置12に入射する。

この放射光ビームSは、可視領域からX線領域にわたる波長の電磁波を含み、また、無端状ダクト8を周回する電子eの軌道上を発光点として進行方向に広がる発散光である。

そこで、実験装置12において、特定波長領域の電磁波を利用する実験を行なう場合には、ビームライン11に分光器を組み込むようにしている。

図3及び図4は従来の分光器の一例を示すものであり、この分光器は、略水平に出射される放射光ビームSの光路の一側に配置され且つ当該光路に対して垂直な基準面13aを有する基盤13と、放射光ビームSの光路の他側に配置され且つ基盤13の放射光ビームS進行方向上寄り部分に変位可能に取り付けた第1のホルダ14と、放射光ビームSの光路の一側に配置され且つ基盤13の放射光ビームS進行方向下流寄り部分に変位可能に取り付けた第2のホルダ15と、下記のように入射光に対する結晶面16a,17aの角度(ブラッグ角θB)に応じた波長領域の光を反射する第1の結晶体16及び第2の結晶体17とを備えている。

概要

ブラッグ角がずれにくい分光器を提供する。

各ホルダ19,20への結晶体21,22の装着状態を、基盤18に対するホルダ19,20の左右α1,α2方向への揺動角が0°に設定される基準位置で、ブラッグ角がその設定範囲略中央値になるようにして、ブラッグ角を設定範囲の最大値あるいは最小値まで変化させるときの、基準位置に対する第1のホルダ19の前後x1方向への移動量及び左右α1方向への揺動量、基準位置に対する第2のホルダ20の左右α2方向への揺動量、水平軸Zを中心とする基盤18の前後γ1方向への傾動量を減少させる。

目的

本発明は上述した実情に鑑みてしたもので、ブラッグ角にずれが生じにくい分光器を提供することを目的としている。

効果

実績

技術文献被引用数
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0件

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請求項1

略水平に出射される放射光ビーム光路側方に配置した基盤と、放射光ビームの光軸に交差して上下に延びる第1の縦軸を中心に左右へ揺動可能に且つ放射光ビームの光路に沿って前後へ移動可能に基盤に取り付けた第1のホルダと、該第1のホルダよりも放射光ビーム進行方向下流側に位置し且つ第1の縦軸に平行な第2の縦軸を中心に左右へ揺動可能に基盤に取り付けた第2のホルダと、放射光ビームが結晶面に斜入射し得るように第1のホルダに装着され且つブラッグ角に応じた波長領域の光を反射する第1の結晶体と、該第1の結晶体からの出射光が結晶面に斜入射し得るように第2のホルダに装着され且つブラッグ角に応じた波長領域の光を単色光ビームとして反射する第2の結晶体とを備え、放射光ビームの光軸に対して直角に延び且つ第2の縦軸に直交する水平軸を中心に基盤及び両ホルダが一体的に前後へ傾動し得るように構成された分光器において、基盤に対する各ホルダの左右への揺動角が0°に設定される基準位置で、ブラッグ角がその設定範囲略中央値になるように、結晶体をホルダに装着したことを特徴とする分光器。

技術分野

0001

本発明は分光器に関するものである。

背景技術

0002

光速に近い速度で移動する電子がその進行方向を磁場や電場曲げられると、電子の軌道の接線方向に放射光とよばれる電磁波(光)を放出する。

0003

図5は放射光発生手段の一例を示すものであり、この放射光発生手段は、線形加速装置1とシンクロトロン電子蓄積リング)7とを備えている。

0004

線形加速装置1は、電子(荷電粒子)eを出射する電子発生装置2と、一端が電子発生装置2に接続された直管状の加速ダクト3と、該加速ダクト3の内部を移動する電子eに高周波を付与して該電子eを加速する高周波加速装置4とによって構成されている。

0005

加速ダクト3の他端には、湾曲管状の偏向ダクト5の一端が接続されており、偏向ダクト5には、その内部を移動する電子eの軌道を曲げるための偏向電磁石6が設けられている。

0006

シンクロトロン7は、電子eに周回軌道を形成させるための無端状ダクト8を有しており、該無端状ダクト8の所要箇所には、前記の偏向ダクト5の他端が接続されている。

0007

この無端状ダクト8の湾曲部分には、その内部を移動する電子eの軌道を曲げるための偏向電磁石9が設けられ、無端状ダクト8の所要箇所には、該無端状ダクト8の内部を移動する電子eに高周波を付与して該電子eを加速する高周波加速装置10が設けられている。

0008

また、無端状ダクト8の所要箇所の湾曲部には、該湾曲部において光速に近い速度で移動する電子eの進行方向が曲げられることにより放出される放射光ビームSを、無端状ダクト8の外部へ導くためのビームライン11の一端が接続され、ビームライン11の他端には、放射光ビームSを照射光源とする実験を行なう実験装置12が設けられている。

0009

更に、ビームライン11の他端には、ビームライン11の内部を真空状態に保持するためのベリリウム窓(図示せず)が設けられている。

0010

図5に示す放射光発生手段によって放射光ビームSを放出させる際には、加速ダクト3、偏向ダクト5、無端状ダクト8、ビームライン11の内部を超高真空状態減圧して、電子eが光速に近い速度で移動できる状態とした後、電子発生装置2から電子eを出射させる。

0011

電子発生装置2から出射される電子eは、高周波加速装置4によって加速され、更に、偏向電磁石6により軌道を曲げられることにより無端状ダクト8に入射する。

0012

無端状ダクト8に入射する電子eは、高周波加速装置10により加速されるとともに、偏向電磁石9により各湾曲部において軌道を曲げられ、これにより、電子eから該電子eの軌道の接線方向へ放射光ビームSが放出される。

0013

無端状ダクト8の所定箇所の湾曲部において放出される放射光ビームSは、ビームライン11を経て実験装置12に入射する。

0014

この放射光ビームSは、可視領域からX線領域にわたる波長の電磁波を含み、また、無端状ダクト8を周回する電子eの軌道上を発光点として進行方向に広がる発散光である。

0015

そこで、実験装置12において、特定波長領域の電磁波を利用する実験を行なう場合には、ビームライン11に分光器を組み込むようにしている。

0016

図3及び図4は従来の分光器の一例を示すものであり、この分光器は、略水平に出射される放射光ビームSの光路の一側に配置され且つ当該光路に対して垂直な基準面13aを有する基盤13と、放射光ビームSの光路の他側に配置され且つ基盤13の放射光ビームS進行方向上寄り部分に変位可能に取り付けた第1のホルダ14と、放射光ビームSの光路の一側に配置され且つ基盤13の放射光ビームS進行方向下流寄り部分に変位可能に取り付けた第2のホルダ15と、下記のように入射光に対する結晶面16a,17aの角度(ブラッグ角θB)に応じた波長領域の光を反射する第1の結晶体16及び第2の結晶体17とを備えている。

0017

nλ=2d・sinθB
θB:ブラッグ角
d:結晶の格子間隔
λ:光の波長
n:整数

0018

第1のホルダ14と基盤13との間には、放射光ビームSの光軸Oに交差して上下に延びる第1の縦軸Y1を中心に第1のホルダ14を左右α1方向へ揺動させるヨーイング機構と、第1のホルダ14を基盤13の基準面13aに沿って第1の縦軸Y1に直交する前後x1方向へ移動させる前進後退機構と、第1の縦軸Y1に沿って第1のホルダ14を上下y1方向へ移動させる昇降機構と、第1の縦軸Y1に直交する第1の横軸X1を中心に第1のホルダ14を左右β1方向へ傾動させるローリング機構とが介在しており、放射光ビームSの光軸Oに対して第1の縦軸Y1が常時交差している。

0019

第1のホルダ14の放射光ビームSの光路側に位置する腹面14a及びその背面14bは、第1のホルダ14の左右α1方向への揺動角が0°で且つ左右β1方向への傾動角が0°であるときに、図4(A)に示すように、基盤13の基準面13aに対して平行になるように形成されている。

0020

第2のホルダ15と基盤13との間には、前記の第1の縦軸Y1に平行な第2の縦軸Y2を中心に第2のホルダ15を左右α2方向へ揺動させるヨーイング機構と、第2の縦軸Y2に沿って第2のホルダ15を上下y2方向へ移動させる昇降機構と、第2の縦軸Y2に直交し且つ前記の第1の横軸X1に平行な第2の横軸X2を中心に第2のホルダ15を左右β2方向へ傾動させるローリング機構とが介在している。

0021

第2のホルダ15の放射光ビームSの光路側に位置する腹面15a及びその背面15bは、第2のホルダ15の左右α2方向への揺動角が0°で且つ左右β2方向への傾動角が0°であるときに、図4(A)に示すように、基盤13の基準面13aに対して平行になるように形成されている。

0022

第1の結晶体16は、第1の縦軸Y1が結晶面16a上に位置し且つ当該結晶面16aが腹面14a及び背面14bに対して平行になるように、第1のホルダ14に装着されている。

0023

第2の結晶体17は、第2の縦軸Y2が結晶面17a上に位置し且つ当該結晶面17aが腹面15a及び背面15bに対して平行になるように、第2のホルダ15に装着されている。

0024

更に、基盤13は、放射光ビームSの光軸Oに対して直角に延び且つ第2の縦軸Y2に直交する水平軸Zを中心として前後γ1方向へ傾動し得るように構成されている。

0025

これにより、基盤13が傾動すると、第1のホルダ14に装着した第1の結晶体16と第2のホルダ15に装着した第2の結晶体17とが、水平軸Zを中心に変位することになる。

0026

放射光ビームSから所定波長領域の光を得る際には、第1のホルダ14と基盤13との間に介在しているヨーイング機構、前進後退機構、昇降機構、ローリング機構によって、第2のホルダ15に対する第1のホルダ14の相対位置及び姿勢を調整し、水平軸Zを中心とする基盤13の前後への傾動によって、放射光ビームSに対する第1のホルダ14の位置を調整すると、たとえば、図4(B)に示すように、放射光ビームSが第1の結晶体16に斜入射し、該第1の結晶体16の結晶面16aから第2の結晶体17へ向かってブラッグ角θBに応じた波長領域の光が出射される。

0027

また、第2のホルダ15と基盤13との間に介在しているヨーイング機構、昇降機構、ローリング機構によって、第2の結晶体17の結晶面17aが第1の結晶体16の結晶面16aと平行になるように第2のホルダ15の姿勢を調整すると、第1の結晶体16の反射光が第2の結晶体17に斜入射し、該第2の結晶体17の結晶面17aからブラッグ角θBに応じた波長領域の単色光ビームS1が放射光ビームSに平行に出射される。

0028

図4(C)に示すように、ブラッグ角θBを変える場合には、第1のホルダ14と基盤13との間に介在するヨーイング機構、前後進機構、第2のホルダ15と基盤13との間に介在するヨーイング機構、及び基盤13の前後への傾動によって、単色光ビームS1の光軸Pの位置を一定に保つようにしている。

0029

更に、分光器の組立調整にあたっては、縦軸Y1,Y2が垂直となるように基盤13の水平軸Zを中心とする前後γ1方向への傾動角を0°に設定し且つ第1のホルダ14を基盤13の放射光ビームS進行方向上流側へ移動させたうえ、ホルダ14,15の縦軸Y1,Y2を中心とする左右α1,α2方向への揺動角、及び横軸X1,X2を中心とする左右β1,β2方向への傾動角などを0°に設定して、ブラッグ角θBが0°になるように、結晶体16,17をホルダ14,15に装着している。

発明が解決しようとする課題

0030

しかしながら、従来の分光器では、放射光ビームSから得るべき光の波長領域に応じて両結晶体16,17のブラッグ角θBを、たとえば、15°〜30°に設定する際は、第1のホルダ14を組立調整時基準位置から第2のホルダ15へ向かって大幅に近接させ且つ基盤13を前後γ1方向へ傾動させるとともに、縦軸Y1,Y2を中心として各ホルダ14,15を左右α1,α2方向へ揺動させる必要があり、このため、基盤13の傾きや各部材の変位に起因した重心位置の移動などによって、ブラッグ角θBにずれが生じることが懸念される。

0031

本発明は上述した実情に鑑みてしたもので、ブラッグ角にずれが生じにくい分光器を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段

0032

上記目的を達成するため、本発明の分光器では、略水平に出射される放射光ビームの光路側方に配置した基盤と、放射光ビームの光軸に交差して上下に延びる第1の縦軸を中心に左右へ揺動可能に且つ放射光ビームの光路に沿って前後へ移動可能に基盤に取り付けた第1のホルダと、該第1のホルダよりも放射光ビーム進行方向下流側に位置し且つ第1の縦軸に平行な第2の縦軸を中心に左右へ揺動可能に基盤に取り付けた第2のホルダと、放射光ビームが結晶面に斜入射し得るように第1のホルダに装着され且つブラッグ角に応じた波長領域の光を反射する第1の結晶体と、該第1の結晶体からの出射光が結晶面に斜入射し得るように第2のホルダに装着され且つブラッグ角に応じた波長領域の光を単色光ビームとして反射する第2の結晶体とを備え、放射光ビームの光軸に対して直角に延び且つ第2の縦軸に直交する水平軸を中心に基盤及び両ホルダが一体的に前後へ傾動し得るように構成された分光器において、基盤に対する各ホルダの左右への揺動角が0°に設定される基準位置で、ブラッグ角がその設定範囲略中央値になるように、結晶体をホルダに装着している。

0033

本発明の分光器においては、各ホルダへの結晶体の装着状態を、基盤に対するホルダの左右方向への揺動角が0°に設定される基準位置で、ブラッグ角がその設定範囲の略中央値になるようにし、ブラッグ角を設定範囲の最大値あるいは最小値まで変化させるときの、基準位置に対する第1のホルダの前後方向への移動量、基準位置に対する両ホルダの左右方向への揺動量、及び水平軸を中心とする基盤の前後方向への傾動量の減少を図る。

発明を実施するための最良の形態

0034

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

0035

図1及び図2は本発明の分光器の実施の形態の一例であり、この分光器は、略水平に出射される放射光ビームSの光路の一側に配置され且つ当該光路に対して垂直な基準面18aを有する基盤18と、放射光ビームSの光路の他側に配置され且つ基盤18の放射光ビームS進行方向上流寄り部分に変位可能に取り付けた第1のホルダ19と、放射光ビームSの光路の一側に配置され且つ基盤18の放射光ビームS進行方向下流寄り部分に変位可能に取り付けた第2のホルダ20と、入射光に対するブラッグ角θBに応じた波長領域の光を反射する第1の結晶体21及び第2の結晶体22とを備えている。

0036

第1のホルダ19と基盤18との間には、放射光ビームSの光軸Oに交差して上下に延びる第1の縦軸Y1を中心に第1のホルダ19を左右α1方向へ揺動させるヨーイング機構と、第1のホルダ19を基盤18の基準面18aに沿って第1の縦軸Y1に直交する前後x1方向へ移動させる前進後退機構と、第1の縦軸Y1に沿って第1のホルダ19を上下y1方向へ移動させる昇降機構と、第1の縦軸Y1に直交する第1の横軸X1を中心に第1のホルダ19を左右β1方向へ傾動させるローリング機構とが介在しており、放射光ビームSの光軸Oに対して第1の縦軸Y1が常時交差している。

0037

第1のホルダ19は、その左右α1方向への揺動角が0°で且つ左右β1方向への傾動角が0°であるときに、図2(A)に示すように、第1のホルダ19の放射光ビームSの光路側に位置する腹面19aが基盤18の基準面18aに対して15°の角度をなし、また、背面19bが基盤18の基準面18aに対して平行になるように形成されている。

0038

第2のホルダ20と基盤18との間には、前記の第1の縦軸Y1に平行な第2の縦軸Y2を中心に第2のホルダ20を左右α2方向へ揺動させるヨーイング機構と、第2の縦軸Y2に沿って第2のホルダ20を上下y2方向へ移動させる昇降機構と、第2の縦軸Y2に直交し且つ前記の第1の横軸X1に平行な第2の横軸X2を中心に第2のホルダ20を左右β2方向へ傾動させるローリング機構とが介在している。

0039

第2のホルダ20は、その左右α2方向への揺動角が0°で且つ左右β2方向への傾動角が0°であるときに、図2(A)に示すように、第2のホルダ20の放射光ビームSの光路側に位置する腹面20aが基盤18の基準面18aに対して15°の角度をなし、また、背面20bが基盤18の基準面18aに対して平行になるように形成されている。

0040

第1の結晶体21は、第1の縦軸Y1が結晶面21aに位置するように、また、第1のホルダ19の第1の縦軸Y1を中心とする左右α1方向への揺動角が0°に設定され且つ第1の横軸X1を中心とする左右β1方向への傾動角が0°に設定される基準位置で、放射光ビームSの光軸Oに対するブラッグ角θBが15°(ブラッグ角θBの設定範囲が0°〜30°であるときの中央値)になるように、第1のホルダ19に装着されている。

0041

第2の結晶体22は、第1の縦軸Y2が結晶面22aに位置するように、また、第2のホルダ20の第2の縦軸Y2を中心とする左右α2方向への揺動角が0°に設定され且つ第2の横軸X2を中心とする左右β2方向への揺動角が0°に設定される基準位置で、第1の結晶体21からの出射光に対するブラッグ角θBが15°(ブラッグ角θBの設定範囲が0°〜30°であるときの中央値)になるように、第2のホルダ20に装着されている。

0042

更に、基盤18は、放射光ビームSの光軸Oに対して直角に延び且つ第2の縦軸Y2に直交する水平軸Zを中心として前後γ1方向へ傾動し得るように構成されている。

0043

これにより、基盤18が傾動すると、第1のホルダ19に装着した第1の結晶体21と第2のホルダ20に装着した第2の結晶体22とが、水平軸Zを中心に変位することになる。

0044

放射光ビームSから所定波長領域の光を得る際には、第1のホルダ19と基盤18との間に介在しているヨーイング機構、前進後退機構、昇降機構、ローリング機構によって、第2のホルダ20に対する第1のホルダ19の相対位置及び姿勢を調整し、水平軸Zを中心とする基盤18の前後への傾動によって、放射光ビームSに対する第1のホルダ19の位置を調整すると、図2(A)(B)(C)に示すように、放射光ビームSが第1の結晶体21に斜入射し、該第1の結晶体21の結晶面21aから第2の結晶体22へ向かってブラッグ角θBに応じた波長領域の光が出射される。

0045

また、第2のホルダ20と基盤18との間に介在しているヨーイング機構、昇降機構、ローリング機構によって、第2の結晶体22の結晶面22aが第1の結晶体21の結晶面21aと平行になるように第2のホルダ20の姿勢を調整すると、第1の結晶体21の反射光が第2の結晶体22に斜入射し、該第2の結晶体22の結晶面22aからブラッグ角θBに応じた波長領域の単色光ビームS1が放射光ビームSに平行に出射される。

0046

図1及び図2に示す分光器においては、各ホルダ19,20への結晶体21,22の装着状態を、基盤18に対するホルダ19,20の左右α1,α2方向への揺動角が0°に設定される基準位置で、ブラッグ角θBがその設定範囲の中央値である15°になるようにしているので、ブラッグ角θBを設定範囲の最大値30°あるいは最小値0°まで変化させるときの、基準位置に対する第1のホルダ19の前後x1方向への移動量及び左右α1方向への揺動量、基準位置に対する第2のホルダ20の左右α2方向への揺動量、水平軸Zを中心とする基盤18の前後γ1方向への傾動量が減少し、ブラッグ角θBがずれにくくなる。

0047

なお、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変更を加え得ることは勿論である。

発明の効果

0048

以上述べたように、本発明の分光器によれば、各ホルダへの結晶体の装着状態を、基盤に対するホルダの左右方向への揺動角が0°に設定される基準位置で、ブラッグ角がその設定範囲の略中央値になるようにしているので、ブラッグ角を設定範囲の最大値あるいは最小値まで変化させるときの、基準位置に対する第1のホルダの前後方向への移動量及び左右方向への揺動量、基準位置に対する第2のホルダの左右方向への揺動量、水平軸を中心とする基盤の前後方向への傾動量が減少し、ブラッグ角がずれにくくなる、という優れた効果を奏し得る。

図面の簡単な説明

0049

図1本発明の分光器の実施の形態の一例を示す斜視図である。
図2図1における結晶体及びホルダの位置とブラッグ角との関係を示す平面図である。
図3従来の分光器の一例を示す斜視図である。
図4図3における結晶体及びホルダの位置とブラッグ角との関係を示す平面図である。
図5放射光発生手段の一例を示す概念図である。

--

0050

18基盤
19 第1のホルダ
20 第2のホルダ
21 第1の結晶体
21a結晶面
22 第2の結晶体
22a 結晶面
O光軸
S放射光ビーム
S1単色光ビーム
X1 第1の横軸
Y1 第1の縦軸
Y2 第2の縦軸
Z水平軸
θB ブラッグ角

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  • キヤノン株式会社の「 情報処理装置、情報処理方法、および、プログラム」が 公開されました。( 2020/02/13)

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