中古マニピュレーター（真空マニュピレーター）の在庫・価格

真空コンポーネントでいうマニピュレーターは、真空チャンバー内に置いた試料、検出器、蒸発源、クライオスタットなどを、真空を破らずに大気側から直線移動・回転させて位置決めする導入機構である。表面分析や薄膜作製、放射光実験の装置で、試料を分析位置・加熱位置・搬送位置の間で動かしたり、ビームに対する角度を合わせたりするのに使われる。
基本構造は、チャンバーに固定するベースフランジと、動く側のトラベリングフランジを溶接ベローズでつないだものである。ベローズが伸縮・傾動しながら可動部と真空を隔てる気密壁になるため、摺動シールを使わずに運動を伝えられる。ガイドや駆動部は大気側に置き、XY方向はクロスローラーガイドなどのステージとマイクロメーター、Z方向はガイドロッドと送りねじで動かす構成が一般的である。Z軸は大気圧と真空の差圧を受ける向きに動くので、駆動部にはその荷重も掛かる。手動のほか、ステッピングモーターやサーボモーターで電動化し、ソフトウェアで多軸を制御するものも多い。
XY移動量はベローズ有効内径と導入物の外径の差で決まり、典型的には±10〜25mm程度である。この範囲は円形パターンで示すことが多く、±12.5mmの仕様はX・Yの合成ベクトルが12.5mm以内、つまり直径25mmの円の中で動けるという意味になる。Z移動量は50mm前後から数百mmまでが中心で、長尺品では1m近いものもある。XYとZを1本の大口径ベローズで担う単ベローズ型と、XY用の短く太いベローズとZ用の細長いベローズを分けた二重ベローズ型があり、後者は剛性とコストの面で有利になりやすい。分解能は手動マイクロメーターで数〜10μm、電動で1μm程度が目安である。
試料ホルダー側に、回転導入機による極角回転(±180°〜360°)、面内の方位角回転、傾斜などの軸を足して4〜6軸とする構成もある。冷却配管や配線を通したまま回転させる場合は差動排気式の回転導入機が使われる。さらに、抵抗加熱で1000℃前後、電子衝撃加熱で1200〜1400℃程度までの加熱や、液体窒素・液体ヘリウムによる冷却を組み込んだものがあり、液体ヘリウムのフロー型では数K〜十数Kに達する。軸数を増やしたり加熱機構を付けたりすると熱経路が長くなり、到達温度は高くなる傾向がある。
真空側に出る材料はステンレス鋼などに限られ、ベーキング温度は150〜200℃程度、使用圧力は10^-8Pa以下の超高真空に対応するものが主流である。取付けはCF(ICF)規格の外径70〜152mm程度のフランジが多い。水平取付けでは許容荷重が数kg程度に制限される例もあり、たわみ対策としてサポートチューブを付けることがある。
主な用途は、XPS・UPS・ARPESなどの光電子分光、LEED・AES、走査プローブ顕微鏡といった表面科学装置での試料位置決めと温度制御、分子線エピタキシーや蒸着装置での基板・蒸発源の位置調整、加速器やビームラインでの検出器・モニターの出し入れなどである。選定では、必要なストロークと軸数、ベローズ内径と導入物外径の関係、取付け姿勢での許容荷重、ベーキング温度、試料温度範囲、試料搬送機構やロードロックとの位置関係を確認しておくとよい。なお、電子顕微鏡内で探針を動かすピエゾ駆動のナノマニピュレーターも同じ名前で呼ばれるが、構造と用途は別物である。