JP5064832B2

JP5064832B2 - 真空ポンプ防振構造

Info

Publication number: JP5064832B2
Application number: JP2007040921A
Authority: JP
Inventors: 英夫深美; 祐幸坂口; 秀樹江野沢
Original assignee: EDWARDSJAPAN LIMITED
Current assignee: EDWARDSJAPAN LIMITED
Priority date: 2007-02-21
Filing date: 2007-02-21
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2027-02-21
Also published as: JP2008202539A

Description

本発明は、電子顕微鏡その他の真空装置のチャンバに接続される真空ポンプの防振構造に関する。

例えば、電子顕微鏡には観察試料をセットするためのチャンバが設けられている。このチャンバにはメカニカルダンパを介して真空ポンプが接続され、真空ポンプによってチャンバ内の真空引きが行われる。メカニカルダンパは、真空ポンプの運転によって発生する振動が電子顕微鏡側へ伝わらないようにするために設けられている。

ところで、前記のようにメカニカルダンパを介して真空ポンプと電子顕微鏡などの真空装置のチャンバとを接続する構造については、例えば特許文献１に開示されている。同文献１では、ベローズとゴム等からなるメカニカルダンパを用いて、真空ポンプと電子顕微鏡などの真空装置とを連結するようにしている。

しかしながら、メカニカルダンパではその構造上、免振できない微振動がある。すなわち、真空ポンプ周囲の空気を媒体として伝播する音波による微振動である。真空ポンプの内部にはロータを回転させるためのモータが内蔵されており、そのモータのステータがロータ回転の反力を受けて振動し、その振動音（以下「モータ音」という）の音波が真空ポンプ周囲の大気を媒体として真空装置へ伝播し、真空装置が微振動するという問題点がある。特に、電子ビーム等を使って原子レベルで精密な観察を行う電子顕微鏡の分野ではその性能の向上に伴い、前記のような音波による微振動の低減が課題とされている。このことは、同様に精密な作業を行う電子顕微鏡以外の他の真空装置でも同様である。

特開２００２−２９５５８１号公報

本発明は前記問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、メカニカルダンパでは免振できない音波による微振動を低減するのに好適な真空ポンプ防振構造を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明は、メカニカルダンパを介して真空装置のチャンバに接続される真空ポンプの防振構造であって、前記メカニカルダンパは、少なくとも２以上のメカニカルダンパユニットを多段に連結した構造からなり、前記防振構造は、前記真空ポンプを防音手段で覆うとともに、該防音手段を前記メカニカルダンパユニットの連結部に取り付け、前記真空ポンプから大気を介して前記真空装置側へ伝搬する音波を前記防音手段によって遮断することを特徴とする。

前記本発明において、前記防音手段は、前記真空ポンプの外周面に直接接触しないように該真空ポンプの外周を覆うように構成されることが好ましい。

本発明にあっては、前記のように、真空ポンプを防音手段で覆い、その真空ポンプから大気を介して真空装置側へ伝搬する音波を前記防音手段によって遮断するように構成したため、そのような音波による真空装置の微振動を低減することが可能となり、電子顕微鏡その他の真空装置における観察精度、作業精度を高めることができるという作用効果を奏する。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は本発明の真空ポンプ防振構造の一実施形態の説明図である。本真空ポンプ防振構造は、同図のようにメカニカルダンパＤを介して電子顕微鏡などの真空装置ＭのチャンバＣに接続される真空ポンプＰの防振構造である。

真空ポンプＰについてはターボ分子ポンプＴＰその他の真空ポンプが適用される。本実施形態においては、かかる真空ポンプＰの一例として、周知のターボ分子ポンプＴＰを採用した。

ターボ分子ポンプＴＰは、図示は省略するが、そのポンプケース１内に、モータによって回転駆動されるロータと、ロータの外周面に多段に設けた複数のロータ翼と、ロータ翼間に多段に位置決め配置された固定のステータ翼とを備えている。そして、ロータの回転により、ロータの回転中心軸線周りにロータ翼が旋回し、この旋回するロータ翼と固定のステータ翼とで気体分子を順次移送し排気する。

メカニカルダンパＤは、真空ポンプＰの運転により生じる機械的な振動を減衰する手段として設けられており、２つのメカニカルダンパユニットＤ１、Ｄ２を上下方向に多段に連結した構造になっている。

各メカニカルダンパユニットＤ１、Ｄ２は、いずれも筒状のベローズ２と、ベローズ２の上下端に取り付けられたフランジ部３Ａ、３Ｂと、この上下のフランジ部３Ａ、３Ｂ間に介在させたゴムなどの筒状の振動減衰部材４とから構成されている。

本実施形態の前記メカニカルダンパＤは、前記のような各メカニカルダンパユニットＤ１、Ｄ２のフランジ部３Ａ、３Ｂどうしを互いにボルトで一体に連結した構造になっている。また、本実施形態の前記メカニカルダンパＤは、その上側フランジ部、すなわち上段側のメカニカルダンパユニットＤ１を構成する上側のフランジ部３Ａが、真空装置ＭのチャンバＣに取り付けられるようになっている。そして、このメカニカルダンパＤの下側フランジ部、すなわち下段側のメカニカルダンパユニットＤ２を構成する下側のフランジ部３Ｂには、真空ポンプＰの吸気口部ＰＳが取り付けられるようになっている。

真空ポンプＰの外側には、真空ポンプＰの外周を覆うように、防音手段Ｓが設けられている。この防音手段Ｓは、真空ポンプＰの外周面に直接接触しないように設置され、真空ポンプＰから大気を介して真空装置Ｍ側へ伝搬する音波を遮断する手段として設けられている。本実施形態の防音手段Ｓは、具体的には、上部の取り付けフランジ５Ａと側板５Ｂと底板５Ｃとによりボックス状に形成され、このような防音ボックス５内に真空ポンプＰを収容する構造になっている。

また、前記防音手段Ｓの側板５Ｂと底板５Ｃは、いずれも、吸音材６と遮音材７を貼り合わせた素材によって形成され、その吸音材６が真空ポンプＰの外周面と対向する側に配置され、遮音材７が吸音材６の外側に配置されるようになっている。

吸音材６は主として真空ポンプＰから出る音を吸収する手段として機能し、遮音材７は主として吸音材６で吸収できなかった音を内側の吸音材６側へ反射する手段として機能するものであり、本防音手段Ｓは、その２つの機能によって真空ポンプＰから出る音を効果的に遮断する。

尚、本実施形態では、吸音材６としてウレタンフォーム、遮音材７として制振ゴムを採用したが、これらに限定されることはなく、ウレタンフォーム以外の吸音材、制振ゴム以外の遮音材を採用してもよい。

また、本実施形態では、前記防音手段Ｓの具体的な取り付け構造として、防音手段Ｓの上部の取り付けフランジ部５ＡをメカニカルダンパユニットＤ１、Ｄ２の連結部、すなわちフランジ部３Ａ、３Ｂ間に挟み込む構造を採用した。

このような防音手段Ｓの取り付け構造によると、真空装置Ｍと防音手段Ｓとの間に上段のメカニカルダンパユニットＤ１が介在する構造となり、防音手段Ｓ自体の振動はその上段のメカニカルダンパユニットＤ１が減衰するため、防音手段Ｓ自体の振動が直接真空装置Ｍ側へ伝わることを防止できる。

前記のような防音手段Ｓの取り付け構造とは別に、例えば図２に示すような防音手段Ｓの取り付け構造を採用してもよい。同図の取り付け構造は、図１の取り付けフランジ部５Ａを下段のメカニカルダンパユニットＤ２のフランジ部３Ａと一体に形成するように構成したものである。

次に、前記の如く構成された真空ポンプ防振構造の作用などについて図１を基に説明する。

真空ポンプＰの運転を開始し、同真空ポンプＰ内において図示しないモータによりロータが高速回転すると、ロータと一体に旋回するロータ翼と固定のステータ翼とで気体分子を順次移送し排気する動作が行われる。

これにより、真空ポンプＰの吸気口部ＰＳ側が低圧となり、真空装置ＭのチャンバＣ内の気体分子は、メカニカルダンパＤのベローズの内側を通って真空ポンプＰの吸気口部ＰＳへ移行し、真空ポンプＰによって外部へ排気される。

ところで、真空ポンプＰの運転中に真空ポンプＰからモータ音の音波が発生することは避けられず、その音波によって真空ポンプＰ周囲の大気が微振動するが、かかる音波は防音手段Ｓによって遮断される。すなわち、真空ポンプＰの外周を囲んでいる防音手段Ｓの吸音材で吸収されるか、あるいは、同防音手段Ｓの遮音材によって内側の吸音材側へ反射される。このため、防音手段Ｓの外側ではその内側に比べて音波による大気の微振動が小さくなり、音波による真空装置の微振動が大幅に低減される。

以上説明した本実施形態の真空ポンプ防振構造によると、真空ポンプＰの外周を防音手段Ｓで取り囲み、真空ポンプＰから大気を介して真空装置Ｍ側へ伝搬する音波を防音手段Ｓによって遮断するように構成したため、そのような音波による真空装置の微振動を低減することが可能となり、電子顕微鏡その他の真空装置における観察精度、作業精度を高めることができる。

本発明に係る真空ポンプ防振構造の効果を試すため、図３に示す実験装置で実験を行った。この実験では、本発明に係る真空ポンプ防振構造については、同図のように架台と除振台テーブルとの間にターボ分子ポンプＴＰを設置し、更にそのターボ分子ポンプＴＰを防音手段Ｓで取り囲み、この状態で除振台テーブルの振動を加速度センサで検出するようにした。また、その比較例として、防音手段Ｓがない状態で除振台テーブルの振動を加速度センサで検出するものとした。その結果、本発明のように防音手段Ｓを設置することによって、除振台テーブルの振動は約１／６になった。

前記実施形態では、真空ポンプＰの一例としてターボ分子ポンプＴＰを採用した構成例を説明したが、本発明の真空ポンプ防振構造は、たとえばネジ溝ポンプなどのようにターボ分子ポンプ以外の真空ポンプにも適用することができる。

また、メカニカルダンパユニットは２つ以上設けてもよく、１つであってもよく、その数は限定されない。必要に応じて適宜メカニカルダンパユニットの数を増減することができる。

本発明の一実施形態である真空ポンプ防振構造の断面図。本発明の他の実施形態である真空ポンプ防振構造の断面図。本発明の効果を試す実験の説明図。

符号の説明

１ポンプケース
２ベローズ
３Ａ、３Ｂフランジ部
４振動減衰部材
５防音ボックス
５Ａ取り付けフランジ部
５Ｂ側板
５Ｃ底板
６吸音材
７遮音材
Ｃチャンバ
Ｄメカニカルダンパ
Ｄ１、Ｄ２メカニカルダンパユニット
Ｍ真空装置
Ｐ真空ポンプ
ＰＳ吸気口部
Ｓ防音手段
ＴＰターボ分子ポンプ

Claims

メカニカルダンパを介して真空装置のチャンバに接続される真空ポンプの防振構造であって、
前記メカニカルダンパは、少なくとも２以上のメカニカルダンパユニットを多段に連結した構造からなり、
前記防振構造は、前記真空ポンプを防音手段で覆うとともに、該防音手段を前記メカニカルダンパユニットの連結部に取り付け、前記真空ポンプから大気を介して前記真空装置側へ伝搬する音波を前記防音手段によって遮断すること
を特徴とする真空ポンプ防振構造。
前記防音手段は、前記真空ポンプの外周面に直接接触しないように該真空ポンプの外周を覆うように構成されること
を特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ防振構造。