JPH0155407B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、機械走査装置、特に機械走査駆動系
と試料台との着脱手段に関する。

以下本発明を超音波顕微鏡を例にとつて説明す
る。

音波周波数1GHz、従つて水中での音波長約ミ
クロンメータに及ぶ超高周波音波を利用して機械
走査型超音波顕微鏡（Scanning Acoustic
Microscope以下SAMと略す）が提案されてい
る。

即ち第１図に示すように、集束音波ビーム１４
の発生用トランスデユーサ１０と検出用トランス
デユーサ１２の間にあつて音波ビームの集束領域
におかれた試料１６及び試料台１８を図示の如く
ｘ、ｙ軸方向に機械的に並進運動させると、超音
波集束ビームは試料面を２次元的に走査するか
ら、この並進運動と同期したｘ、ｙ走査信号を用
い、試料の透過、反射超音波を検出していわゆる
ｚ信号としてCRT30上に表示すれば、試料面の
２次元音波顕微鏡像が得られる。

機械的に並進運動させるのに、通常は、高速走
査軸（ｘ軸スキヤン）にはムーヴイグ・コイル２
０が、低速走査軸（ｙ軸スキヤン）には、ボール
ネジと組み合せたステツプモータ２２の回転運動
が用いられている。本発明はこのうち、特にボイ
スコイルを用いた高速走査系に係わるものであ
り、第２図に高速走査系の一例を示す。

第２図においては、磁気回路を構成した永久磁
石１の中に、中空状の可動コイル２が空隙を保つ
て支持されている。この可動コイル２に正弦波状
の電流を流すと、この電流は永久磁石１から発生
している磁束を切り、並進運動の力を生ずる。こ
の永久磁石１と、可動コイル２とから構成された
駆動系と、空気軸受４に非接触に保持された試料
台３との間に永久磁石７と鋼球８とが取りつけて
ある。このような構造により、可動コイル２と試
料台３は永久磁石７の磁力により点接触で連結す
る事が出来る。この様な構成は、若しも可動コイ
ル３の動きに機械的加工精度の誤差や組立誤差等
により、所望の移動方向の他に例えば第３図に示
すような方向成分を持つた動きが存在した場合、
すなわち第３図ａの如く可動コイル２の軸と試料
台３との軸がずれている場合や、第３図ｂに示す
ように、両者の間にθなる軸の傾きのある場合な
どにおいても、これ等の影響は、点接触部分で除
去され、試料台３に伝達する事はない。

この様な構造の走査系において、正弦波状の電
気信号を可動コイル２に加えれば、試料台３は正
弦波的な並進運動をする事になる。上記実施例で
は、試料台のぶれや、上下動の発生を除去する事
ができ、極めて安定な試料移動台として用いる事
が出来る。

ところで、可動コイル２と試料台３が連結して
並進運動を行なう為には鋼球８と永久磁石７との
間に働らく磁力は並進運動時の加速度に耐えうる
様充分強くなくてはならないのであるが、この事
情は、試料台そのものを上記空気軸受けより引き
抜こうとした場合、困難な状況を生むのである。
即ち、機械的な（人力などで）力で試料台３を引
つぱつて抜こうとすると上記磁力が強い為に試料
台３と一緒に可動コイルの軸までひつぱられ、可
動コイルのバツフルを破損する恐れがあるのであ
る。試料台を空気軸受より抜くことは、試料の交
換や試料台ごと他の撮影装置に移動させる場合な
ど、かなり繁雑に行なわれる作業であるが、上記
事情は本走査系の利点を大いに損うのである。

本発明は上記の秀れた特徴を有する機械走査系
において可動コイル部に何等の影響を及すことな
く試料台の機械走査系からの着脱を可能にする構
成を提供する事を目的とする。本発明の骨子は可
動コイルに流す機械走査用の電流の代りに、これ
より高周波数の電流を流すことにより可動コイル
と試料台の連結部分を切りはなそうとするもので
ある。

以下では、この機械走査系を超音波顕微鏡の高
速走査軸（ｘ軸）に用いた場合について本発明を
説明する。

まず試料台３の空気軸受４への挿入は極めて容
易で、一度挿入すると試料台３にとりつけた鋼球
８と可動コイル２にとりつけた永久磁石７との間
に磁力により自動的に試料台３と可動コイル２は
連結する。この際は、可動コイル２は静止してい
る事が好ましく、これは可動コイル２に電流を流
さない事で実現出来る。試料台３の並進運動の周
波数は超音波顕微鏡では10〜30Hzであるが（以下
これを走査周波数と呼ぶ）、この並進運動にたえ
る磁力があれば機械走査が良好に行なわれる。次
に試料台３を可動コイル２からはずそうとした場
合、可動コイル２に加える電流の周波数（切断周
波数と呼ぶ）を走査周波数より高めてやれば容易
に可動コイル２と試料台は離れるのである。つま
り、走査用の電流の代りに切断用の電流を流し、
高い周波数で可動コイル２に並進運動を行なわせ
るのである。鋼球８と永久磁石７による連結力Ｆ
１は、この走査周波数とは独立であるのに対し、
走査中に試料台３が可動コイル２より離れようと
する力Ｆ２は、周波数をあげる程周波数の２乗に
比例して大きくなるから、走査周波数より高いあ
る周波数でＦ２＞Ｆ１が成立し、鋼球８と永久磁
石７による連結力Ｆ１は効かなくなるのである。

実際、本発者等は重量200ｇの試料台を空気軸
受にそう入して10Hzにて機械走査するような音波
顕微鏡において、60Hzで機械走査すると可動コイ
ルと試料台とが離れる事を確認した。

第４図は、可動コイルにより発生する力と上記
磁力、及び走査、切断周波数の相対関係を示した
ものであるが、磁力の強さＦ１は走査周波数にお
ける可動コイルの発生力より大きく、可動コイル
の最大発生力より小さい（大略中間に選ぶ事が望
ましい）事が必要である。

又、上記発明の手段、即ち周波数を高める手段
としては、走査用の正弦波発振器以外に、切断用
の正弦波を用意し、この両者を必要に応じてアナ
ログスイツチで選択する方法があるが、本質的に
異なる周波数の正弦波を発生させる手段であれば
どのようなものでもよい。

以上述べた如く、本発明によると単に駆動する
電流の周波数を機械走査時より高めるだけで、点
接触の磁力結合を電気的に切断する事が可能であ
り、超音波顕微鏡等において試料の着脱を行なう
場合極めて有好である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の超音波顕微鏡の概略構成を示
す図、第２図は、高走査系の構成を示す図、第３
図ａ及びｂは、本発明を説明するための図、第４
図は、本発明の動作を説明するための図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 非接触で支持された試料台と可動コイルを用
   いた上記試料台の駆動手段と、試料台と可動コイ
   ルの間を磁力で連結する連結手段とよりなる機械
   走査装置において、可動コイルに流す駆動電流の
   周波数を切り代える装置を備え、この周波数の切
   り代えにより上記磁力結合を有効又は無効にする
   事を特徴とする機械走査装置。