JP3741558B2

JP3741558B2 - 防振用ベースプレート

Info

Publication number: JP3741558B2
Application number: JP03397699A
Authority: JP
Inventors: 満羽持
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 1999-02-12
Filing date: 1999-02-12
Publication date: 2006-02-01
Anticipated expiration: 2019-02-12
Also published as: JP2000230604A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子顕微鏡、電子線プローブマイクロアナライザ、核磁気共鳴装置、等で使用される防振用ベースプレートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
前記電子顕微鏡等のような試料に対する分析・観察・測定等の精密作業を行う装置では、顕微分析用試料の水平面内および鉛直軸方向（光軸方向）等の移動、回転等を高精度で行い、種々の方向から観察や分析が行われる。
前記装置や試料を支持するために使用されるベースプレートに、外部からの振動（すなわち、外乱）が伝達されると、前記分析・観察・測定用の装置や試料等に振動が伝達されて、観察結果、分析結果等に悪影響が生じる。
また、前記分析・観察・測定等の精密作業を行う装置は、非常に微細な部分の分析を行うため、高精度に製作されている。このため、外部からの振動の伝達は精密に調整された装置に誤差を発生させる原因となる。
【０００３】
前記外乱要因としては次のようなものがある。
（a）前記防振用ベースプレートが収容された建造物の付近を通過する自動車による振動、
（b）前記防振用ベースプレートが収容された建造物の風による揺れ、および、付近の高層建造物の風による揺れに基づく地面の揺れ、
（c）近くに配置された発電機等の振動源、
従来、前述の各外乱要因の悪影響を避けるため、前記ベースプレートに外部の振動が伝達されないようにする技術（すなわち、振動の伝達を防止する防振技術）が種々提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図５は従来の防振技術の説明図である。図６はベースプレートＰの一例の説明図で、図６Ａは上面図、図６Ｂは前記図６ＡのＶIＢ−ＶIＢ線断面図である。
図５において、走査電子顕微鏡等の装置０１は、架台０２上に支持された４個のバネ定数の低い防振マウント０３と、前記防振マウント０３上に支持された長方形のベースプレートＰと、前記ベースプレートＰ上に支持された顕微鏡本体０４を有している。ベースプレートＰはその外周辺にリブＰa（図６参照）を有している。
前記図５に示す従来の防振技術は、振動吸収用または振動減衰用の防振マウント０３によりベースプレートＰを支持して、前記ベースプレートＰに振動が伝達されるのを防止する。
【０００５】
ところが、外部音響にさらされた時、前記べースプレートＰが音の入力により共振して機械振動を引き起こし、結果として走査像に振動によるノイズが現れることがある。この振動は前記防振マウント０３上のベースプレートＰ自体の固有振動（共振振動）である。
図７は前記図６に示すベースプレートＰに生じる１次モード（固有振動モードの中で最も振動数の低い振動モード）の共振振動の説明図である。図８は前記図６に示すベースプレートＰに生じる２次モード（固有振動モードの中で２番目に振動数の低い振動モード）の共振振動の説明図である。図９は前記図６に示すベースプレートＰに生じる３次モードの共振振動の説明図である。
図７〜図９から分かるようにベースプレートＰのコーナ部は比較的大きい振幅で振動する。前記振幅の大きい部分の振動を減衰することによりベースプレートＰ全体の振動を減衰させることが可能となる。また、コーナ部を切除したベースプレートにおいてもコーナ部の切除部分に隣接する部分の振動を減衰することによりベースプレートＰ全体の振動を減衰させることが可能となる。
【０００６】
本発明は前述の事情に鑑み、下記（Ｏ01），（Ｏ02）の記載内容を課題とする。
（Ｏ01）４つの側辺を有する略長方形状の平板の４個のコーナ部または前記コーナ部を切除した切除部分に隣接する部分の振動を減衰させること。
（Ｏ02）固有振動モードのうちの１次モード（固有振動モードの中で最も振動数の低い振動モード）の固有振動数が高い防振用ベースプレートを提供すること。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
次に、前記課題を解決するために案出した本発明を説明するが、本発明の要素には、後述の実施例の要素との対応を容易にするため、実施例の要素の符号をカッコで囲んだものを付記する。
また、本発明を後述の実施例の符号と対応させて説明する理由は、本発明の理解を容易にするためであり、本発明の範囲を実施例に限定するためではない。
【０００８】
（本発明）
前記課題を解決するために、本発明の防振用ベースプレートは、次の要件（Ａ01）〜（Ａ03）を備えたことを特徴とする、
（Ａ01）４つの側辺を有する略長方形状の平板の４個のコーナ部または前記コーナ部を切除した切除部分に隣接する部分の下面に防振マウント連結部（２６，２７，２８，２９）が設けられた平板状のベース本体（１１）、
（Ａ02）前記平板の４個のコーナ部分に隣接する部分の上面に支持された弾性を有する損失係数の高いダンピング材（４６）、
（Ａ03）前記平板の４個のコーナ部分に隣接する部分の上面に対応して、前記ダンピング材（４６）の上に支持された４個の防振用重量物（４７）。
【０００９】
（本発明の作用）
前記構成を備えた本発明の防振用ベースプレートでは、平板状のベース本体（１１）は、４つの側辺を有する略長方形状の平板の４個のコーナ部または前記コーナ部を切除した切除部分に隣接する部分の下面に防振マウント連結部（２６，２７，２８，２９）が設けられる。弾性を有する損失係数の高いダンピング材（４６）は、前記平板の４個のコーナ部分に隣接する部分の上面に支持される。４個の防振用重量物（４７）は、前記平板の４個のコーナ部分に隣接する部分の上面に対応して、前記ダンピング材（４６）の上に支持される。
前記ベース本体（１１）の４つの防振マウント連結部（２６，２７，２８，２９）が振動した場合、前記防振用重量物（４７）の慣性力のため前記ダンピング材（４６）が前記ベース本体（１１）および防振用重量物（４７）の間で伸縮され振動エネルギーを吸収する。したがって、本発明の防振用ベースプレート（Ｐ）の振動が減衰される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
また、本発明の実施の形態１の防振用ベースプレートは、前記本発明の防振用ベースプレート（Ｐ）において、次の要件（Ａ04），（Ａ05）を備えたことを特徴とする、
（Ａ04）４つの側辺により形成される長方形状の平板の４個のコーナ部が切除され、前記切除された部分に隣接する部分の下面に防振マウント連結部（２６，２７，２８，２９）が設けられた前記平板状のベース本体（１１）、
（Ａ05）前記ベース本体（１１）下面の前記４個の防振マウント連結部（２６，２７，２８，２９）の内側に設けられるとともに、前記４個の各防振マウント連結部（２６，２７，２８，２９）が同一形状とならないように前記ベース本体（１１）下面の中心に対して非対称に構成された枠状リブ（３１）および前記枠状リブ（３１）の内側を連結する複数の連結リブ（４２，４３，４４，４５）。
【００１１】
（実施の形態１の作用）
前記構成を備えた本発明の実施の形態１の防振用ベースプレートでは、平板状のベース本体（１１）は、４つの側辺により形成される長方形状の平板の４個のコーナ部が切除され、前記切除された部分に隣接する部分の下面に防振マウント連結部（２６，２７，２８，２９）が設けられる。前記ベース本体（１１）下面の前記４個の防振マウント連結部（２６，２７，２８，２９）の内側に設けられた複数の連結リブ（４２，４３，４４，４５）は、前記４個の各防振マウント連結部（２６，２７，２８，２９）が同一形状とならないように前記ベース本体（１１）下面の中心に対して非対称に構成された枠状リブ（３１）および前記枠状リブ（３１）の内側を連結する。
前記枠状リブ（３１）を非対称にすることで、それぞれの防振マウント連結部（２６，２７，２８，２９）の固有振動数をバラバラにすることができる。このため、ある周波数において、４つの防振マウント連結部（２６，２７，２８，２９）の平板がいっせいに振動することが避けられる。
【００１２】
【実施例】
次に図面を参照しながら、本発明の実施例の防振用ベースプレートを説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００１３】
（実施例１）
図１は本発明の防振用ベースプレートの実施例１を使用したＳＥＭ（Scaning Electron Microscope、走査型電子顕微鏡）の全体説明図である。図１において、走査電子顕微鏡等の装置１は、架台２上に支持された４個のバネ定数の低い防振マウント３と、前記防振マウント３上に支持された防振用のベースプレートＰと、前記ベースプレートＰ上に支持された顕微鏡本体４を有している。前記顕微鏡本体４には排気管６が接続されている。
【００１４】
図２は前記図１の防振用ベースプレートの説明図で、図２Ａは上面図、図２Ｂは前記図２ＡのIIＢ−IIＢ線断面図である。
図２において、防振用のベースプレートＰは、平板状のベース本体１１を有している。平板状のベース本体１１は、４つの側辺により形成される長方形状（前後の側辺＝８００ｍｍ、左右の側辺９００ｍｍ）の平板の４個のコーナ部が切除された形状をしている。前記切除部分の形状は直角２等辺３角形でありその２等辺の各長さは１１５ｍｍである。
したがって、前記ベース本体１１は、前後左右の各側辺１２，１３，１４，１５と、前側の左右の斜辺１６，１７と、後側の左右の斜辺１８，１９とを有している。
【００１５】
前記前後の各側辺１２，１３の長さは５７０（＝８００−１１５×２）ｍｍ、前記左右の各側辺１４，１５の長さは６７０（＝９００−１１５×２）ｍｍ、前記各斜辺１６〜１９の長さは１６３（＝１１５×２^1/2）ｍｍである。
したがって、前記長方形の前後の側辺の長さ８００ｍｍに対する切除された部分の長さ２３０（１１５×２）ｍｍの割合は２９％であり、前記長方形の左右の側辺の長さ９００ｍｍに対する切除された部分の長さ２３０（１１５×２）ｍｍの割合は２５％である。
すなわち、前記各斜辺１６〜１９を形成する際に前記切除前の長方形の各側辺の長さ８００ｍｍまたは９００ｍｍに対する切除された前記側辺の長さ２３０（＝１１５×２）ｍｍの割合を２５％以上とすることにより、前記ベース本体１１の中心から離れた部分の質量を減少させてねじり振動の固有振動数を高めることができる。
【００１６】
前記斜辺１６〜１９に隣接して前記ベース本体１１下面に防振マウント連結部２６，２７，２８，２９が設けられている。前記各防振マウント連結部２６，２７，２８，２９には防振マウント３（図１参照）が連結される。
【００１７】
前記ベース本体１１下面の前記４個の防振マウント連結部２６〜２９の内側には枠状リブ３１が設けられている。枠状リブ３１は、前記各側辺１２〜１５にそれぞれ平行に設けられた側辺リブ３２〜３５と、前記各斜辺１６〜１９に平行に且つ対向して配置された斜辺対向リブ３６〜３９を有している。前記斜辺対向リブ３６〜３９のうち対向する一対の斜辺対向リブ３６，３９および３７，３８はそれぞれ第１斜辺対向リブ３６，３９および第２斜辺対向リブ３７，３８を構成している。そして、第１斜辺対向リブ３６，３９と第２斜辺対向リブ３７，３８とは互いに垂直に配置されている。
【００１８】
前記側辺リブ３２〜３５および斜辺対向リブ３６〜３９により形成される前記枠状リブ３１は、前記４個の各防振マウント連結部２６〜２９が同一形状とならないように前記ベース本体１１下面の中心に対して非対称に構成されている。
また、前記各斜辺対向リブ３６〜３９は、各斜辺１６〜１９との間に防振マウント連結部２６〜２９を形成するために前記各斜辺１６〜１９から離れた位置に形成されている。したがって、前記斜辺対向リブ３６〜３９の長さは前記側辺に比べて長く形成されており、前記斜辺対向リブ３６〜３９の長さの合計は側辺リブ３２〜３５の長さの合計よりも長く形成されている。
なお、前記斜辺対向リブ３６〜３９およびその両端を接続する前記側辺リブ３２〜３５は、４５°の角度で交差して連結されている。
【００１９】
前記枠状リブ３１（側辺リブ３２〜３５＋斜辺対向リブ３６〜３９）の内側には、前記枠状リブ３１の内側を連結する複数の連結リブ４２〜４５が設けられている。前記連結リブ４２〜４５はそれぞれ、前記側辺１２〜１５に平行に配置され且つ両端が前記斜辺対向リブ３６〜３９に連結されている。
なお、前記ベース本体１１、前記枠状リブ３１および連結リブ４２〜４５の材質および各種寸法は次のとおりである。
ベース本体の材料＝（Ｅ＝１×１０⁴ｋｇｆ／ｍｍ²、密度ρ＝７.８５ｇ／ｃｍ³）
コーナ部切除前のベース本体サイズ（縦×横×厚さ）＝９００×８００×２０（ｍｍ）
コーナ部切除後のベース本体サイズ：縦＝６７０ｍｍ、横＝５７０ｍｍ
【００２０】
図３は前記図２の要部拡大説明図であり、図３Ａは前記図２Ａの要部拡大図、図３Ｂは前記図３Ａの矢印IIIＢから見た図である。
前記ベース本体１１の長方形状の平板の４個のコーナ部が切除された部分に隣接する部分の上面には弾性を有する損失係数の高い複数の板状のダンピング材４６が支持されている。前記複数の各ダンピング材４６の上面により１枚の鉄板（防振用重量物）４７が支持されている。
【００２１】
（実施例１の作用）
図４は本発明の実施例１が奏する作用効果の説明図で、図４Ａはリブ無しの長方形状のベースプレートのねじれモードの説明図、図４Ｂは前記長方形の４つのコーナ部を切除し且つ枠状リブを設けたベースプレートを示す図、図４Ｃはリブに囲まれた部分のねじれモードの説明図、図４Ｄは前記図４Ｃで囲まれた部分のねじれ剛性を高めるために枠状リブの内側に連結リブを設けた図である。
【００２２】
図４Ａの平板状のベースプレートのねじれモードは直交する第１直線Ｌ1および第２直線Ｌ2周りのねじれ振動である。図４Ｂに示すように、４つのコーナ部を切除して中心から遠い部分の質量を減らすとともに、外周部よりも内側に斜辺対向リブ３６〜３９を設けて剛性を向上させると、前記図４Ａのベースプレートのねじれ振動の固有振動数を上げることができる。
図４Ｃは前記４Ｂのベースプレートの枠状リブ３１に囲まれた部分のねじれモードの説明図で、この場合のねじれモードは直交する第３直線Ｌ3および第４直線Ｌ4周りのねじれ振動である。
前記図４Ｄに示すように前記枠状リブ３１内部に連結リブ４２〜４５を設けることにより前記図４Ｃの部分のねじれ剛性を向上させて枠状リブのねじれモードの固有振動数をさらに上げることができる。
【００２３】
以上の理由により実施例１の防振用ベースプレートＰの１次モードの固有振動数は高くなる。このため、低い周波数での共振を避けることができる。これにより、顕微鏡本体４に機械振動が伝わるのは、実質上３番目の固有モード以降とすることが可能となり、平板のみの場合と比較した時、低周波音響に対して非常に強い系が得られる。
また、比較的高い周波数においては、防振マウント連結部２６〜２９がローカルに振動するモードが見られるが、側辺リブ３２〜３５および斜辺対向リブ３６〜３９により構成される枠状リブ３１を非対称にすることで、それぞれの防振マウント連結部２６〜２９の固有振動数をバラバラにすることにより、ある周波数において、４つの防振マウント連結部２６〜２９の平板がいっせいに振動し、大きく顕微鏡本体４を揺さぶってしまうことを避けている。この非対称な構造は、このローカルモードの固有振動数付近で、単一周波数の鋭いピークを持つ音源が周囲に存在する設置室において有効な手段となる。
【００２４】
前記ベース本体１１の長方形状の平板の４個のコーナ部が切除された部分に隣接する部分の下面には前記防振マウント連結部２６〜２９が設けられており、上面には弾性を有する損失係数の高い複数の板状のダンピング材４６を介して１枚の鉄板（防振用重量物）４７が支持されている。
このため、また前記ベース本体１１の４つの防振マウント連結部２６〜２９が振動した場合、前記鉄板（防振用重量物）４７の慣性力のため前記ダンピング材４６が前記ベース本体１１および鉄板４７の間で伸縮され振動エネルギーを吸収する。したがって、ベースプレートＰの振動が減衰される。
【００２５】
（変更例）
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更実施例を下記に例示する。
【００２６】
（Ｈ01）本発明は走査型電子顕微鏡以外の電子顕微鏡や精密作業を行う装置等の防振用ベースプレートに適用可能である。
【００２７】
【発明の効果】
前述の本発明の防振用ベースプレートは、下記の効果を奏することができる。（Ｅ01）４つの側辺を有する略長方形状の平板の４個のコーナ部または前記コーナ部を切除した切除部分に隣接する部分の振動を減衰させることができる。
（Ｅ02）固有振動モードのうちの１次モード（固有振動モードの中で最も振動数の低い振動モード）の固有振動数が高い防振用ベースプレートを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の防振用ベースプレートの実施例１を使用したＳＥＭ（Scaning Electron Microscope、走査型電子顕微鏡）の全体説明図である。
【図２】図２は前記図１の防振用ベースプレートの説明図で、図２Ａは上面図、図２Ｂは前記図２ＡのIIＢ−IIＢ線断面図である。
【図３】図３は前記図２の要部拡大説明図であり、図３Ａは前記図２Ａの要部拡大図、図３Ｂは前記図３Ａの矢印IIIＢから見た図である。
【図４】図４は本発明の実施例１が奏する作用効果の説明図で、図４Ａはリブ無しの長方形状のベースプレートのねじれモードの説明図、図４Ｂは前記長方形の４つのコーナ部を切除し且つ枠状リブを設けたベースプレートを示す図、図４Ｃはリブに囲まれた部分のねじれモードの説明図、図４Ｄは前記図４Ｃで囲まれた部分のねじれ剛性を高めるために枠状リブの内側に連結リブを設けた図である。
【図５】図５は従来の防振技術の説明図である。
【図６】図６はベースプレートＰの一例の説明図で、図６Ａは上面図、図６Ｂは前記図６ＡのＶIＢ−ＶIＢ線断面図である。
【図７】図７は前記図６に示すベースプレートＰに生じる１次モード（固有振動モードの中で最も振動数の低い振動モード）の共振振動の説明図である。
【図８】図８は前記図６に示すベースプレートＰに生じる２次モード（固有振動モードの中で２番目に振動数の低い振動モード）の共振振動の説明図である。
【図９】図９は前記図６に示すベースプレートＰに生じる３次モードの共振振動の説明図である。
【符号の説明】
Ｐ…防振用ベースプレート、
１１…ベース本体、２６〜２９…防振マウント連結部、３１…枠状リブ、４２〜４５…連結リブ、４６…ダンピング材、４７…防振用重量物。

Claims

次の要件（Ａ01）〜（Ａ03）を備えたことを特徴とする防振用ベースプレート、
（Ａ01）４つの側辺を有する略長方形状の平板の４個のコーナ部または前記コーナ部を切除した切除部分に隣接する部分の下面に防振マウント連結部が設けられた平板状のベース本体、
（Ａ02）前記平板の４個のコーナ部分に隣接する部分の上面に支持された弾性を有する損失係数の高いダンピング材、
（Ａ03）前記平板の４個のコーナ部分に隣接する部分の上面に対応して、前記ダンピング材の上に支持された４個の防振用重量物。
次の要件（Ａ04），（Ａ05）を備えたことを特徴とする請求項１記載の防振用ベースプレート、
（Ａ04）４つの側辺により形成される長方形状の平板の４個のコーナ部が切除され、前記切除された部分に隣接する部分の下面に防振マウント連結部が設けられた前記平板状のベース本体、
（Ａ05）前記ベース本体下面の前記４個の防振マウント連結部の内側に設けられるとともに、前記４個の各防振マウント連結部が同一形状とならないように前記ベース本体下面の中心に対して非対称に構成された枠状リブおよび前記枠状リブの内側を連結する複数の連結リブ。