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技術解説

除振機器に必要なこと

電子顕微鏡除振機器に必要なこととして、以下の3点があげられます。

1) 特に水平方向に対し、単一の固有振動数振動エネルギ-を集中する構造にすること。
2) その固有振動数をなるべく低くすることで、より高い周波数振動低減する。
3) 適度な減衰定数を与えることで共振倍率を抑制できること。

この章では、「1.除振機器選定」と「2.除振機器実施例」のそれぞれについて、具体的な測定値をもとに説明します。


1.除振機器選定

電子顕微鏡は水平方向の除振効果を重視します。
下図に固有振動数1Hzの除振システムにおいて、減衰定数の大きさによる減衰自由振動波形と振動伝達率の変化を示します。
固有振動数1Hzの振動系
減衰定数の大きさによる振動特性比較
減衰定数ζ 0.05の場合
 
減衰定数ζ 0.10の場合
 
減衰定数ζ 0.25の場合
 
減衰定数の大きさにより共振倍率が10倍から約2倍まで小さくなります。

2.除振機器実施例

除振を検討する場合は、設置場所の測定結果をもとに固有振動数foと減衰定数ζを決定し除振効果を求めて、除振シミュレーションをおこない、鏡体上の振動量を評価して、有効な除振機器選定します。
除振効果の実例を図に示します。
除振特性効果(水平方向)
【振動評価図】
SEM(走査電子顕微鏡)除振台なし
SEM(走査電子顕微鏡)除振台あり

【鏡体上の振動】
▽時間波形
▽時間波形

▽周波数分析
▽周波数分析


【除振装置の特性】


【床上の振動】
▽時間波形
▽時間波形

▽周波数分析
▽周波数分析


【除振効果比較】
周波数分析結果
周波数(Hz)
床上振動量(μmp-p)
鏡体上の振動量(μmp-p)
除振効果(dB)
除振台なし
除振台あり
除振台なし
除振台あり
0.8
0.08
0.10
0.71
+2
+19
1.8
0.30
2.51 0.25
+19
-1.3
1.9
0.26 1.78 0.15
+17 -4.8
2.9
0.56 0.16 0.06
-11 -20
5.7 0.85
1.58
0.18 +5 -14
6.1 0.71
0.56
0.13 -2 -17
最大変位量(μm) 5.5(なし) 11.9



4.8(あり)
2.8


除振効果(dB) = 20*log(本体上の振動量/床上の振動量) です。
最大変位量の床上振動量の( )内は除振台あり、なしの各状況での振動量を表わします。
最後に、電子顕微鏡除振機器に必要なことをまとめると、
1)特に水平方向に対し、単一の固有振動数振動エネルギ-を集中する構造にすること。
2)その固有振動数をなるべく低くすることで、より高い周波数振動低減する。
3)適度な減衰定数を与えることで共振倍率抑制できること。
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