(57)【要約】【課題】真空ポンプの運転に伴う真空装置の微振動の低減を図るのに好適な真空ポンプ防振構造を提供する。【解決手段】メカニカルダンパＤを介して真空装置ＭのチャンバＣに接続される真空ポンプＰの防振構造において、メカニカルダンパＤは、大気と真空の境界を維持する筒状のベローズ２と、ベローズ２の両端に取り付けたフランジ部３Ａ、３Ｂと、その両端のフランジ部間に介在させた筒状の振動減衰部材４とを備え、一方のフランジ部３ＡがチャンバＣに接続し、他方のフランジ部３Ｂが真空ポンプＰの吸気口部ＰＳに接続されるものとする。そして、フランジ部３Ａ、３Ｂと振動減衰部材４との間には凹凸部５−１、５−２を設け、この凹凸部を介してフランジ部３Ｂと振動減衰部材４とが当接する構造とする。【選択図】図１
2010144740.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、大気と真空の境界を維持する筒状のベローズと、ベローズの両端に取り付けたフランジ部と、その両端のフランジ部間に介在させた筒状の振動減衰部材とを備え、前記一方のフランジ部を前記チャンバに接続し、前記他方のフランジ部を前記真空ポンプの吸気口部に接続した構造からなり、
前記フランジ部と前記振動減衰部材との間に凹凸部を設けたこと
を特徴とする真空ポンプ防振構造。
【請求項２】
前記凹凸部は、前記フランジ部の下面と対向する前記振動減衰部材の上端面に切り欠きを設けて形成される、又は、前記フランジ部の上面と対向する前記振動吸収部材の下端面に切り欠きを設けて形成されること
を特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ防振構造。
【請求項３】
前記凹凸部は、前記振動減衰部材の上端面と対向する前記フランジ部の下面に突起を設けて形成される、又は、前記振動減衰部材の下端面と対向する前記フランジ部の上面に突起を設けて形成されること
を特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ防振構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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接続構造については、例えば特許文献１に開示されている。同文献１で用いるメカニカルダンパは、図５のように、大気と真空の境界を維持する筒状のベローズ２と、ベローズ２の両端に取り付けたフランジ部３Ａ、３Ｂと、その両端のフランジ部３Ａ、３Ｂ間に振動減衰部材４として介在させたシリコーンゴムからなる筒状の弾性部材とにより構成されている。
【０００４】
そして、このメカニカルダンパＤの一方のフランジ部３Ａを真空装置ＭのチャンバＣに接続するとともに、他方のフランジ部３Ｂを真空ポンプＰの吸気口部ＰＳに接続することにより、ベローズ２の内側空間を通じて真空ポンプＰとチャンバＣとが連通し、この状態で真空ポンプＰの運転が行われることにより、チャンバＣ内のガスがベローズ２の内側空間と真空ポンプＰ内部を通って外部へ排気される。
【０００５】
ところで、前記のような従来の接続構造によると、振動減衰部材４として設けられているシリコーンゴムからなる弾性部材のばね定数を小さくすることによって、メカニカルダンパＤによる振動の減衰効果を高めることができる。
【０００６】
しかしながら、メカニカルダンパＤの弾性部材（振動減衰部材４）のばね定数を小さくしすぎると、弾性部材の剛性が低下し、チャンバＣ内およびベローズ２の内側空間の真空度が高まるのに従い、当該弾性部材は大気圧に耐えきれず収縮し、真空ポンプＰがチャンバＣ側へ引き寄せられてしまうという不具合が生じる。
【０００７】
以上のことから、振動の減衰効果を高めることを目的として、メカニカルダンパＤの弾性部材（振動減衰部材４）のばね定数を小さくすることには一定の限界があり、その限界を超えて弾性部材のばね定数を小さくすることはできない。また、このメカニカルダンパＤの弾性部材は、真空ポンプＰの吸気口ＰＳ側に接続される金属性のフランジ部３ＢとチャンバＣ側に接続される金属性のフランジ部３Ａとに張り付き密着しているため、真空ポンプＰの振動が弾性部材を介して真空装置Ｍへ伝わりやすくなっている。このため、前記限界を超える極小のばね定数の弾性部材でなければ十分に減衰させることができない微振動、例えばナノメートルオーダ以下の振幅の微振動をメカニカルダンパＤの弾性部材で減衰させることはできず、そのような微振動がメカニカルダンパＤの弾性部材を介して真空装置Ｍ側へ伝播し、真空装置Ｍが微振動するという問題点がある。
【０００８】
真空ポンプＰ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微振動する。このような微振動が前述のようにメカニカルダンパＤの弾性部材を介して真空装置Ｍ側へ伝播するため、真空ポンプＰを運転している限り、真空装置Ｍの微振動はなくならない。
【０００９】
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、前記のような微振動を低減すること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。
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−２９５５８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
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、真空ポンプの運転に伴う真空装置の微振動の低減を図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。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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、大気と真空の境界を維持する筒状のベローズと、ベローズの両端に取り付けたフランジ部と、その両端のフランジ部間に介在させた筒状の振動減衰部材とを備え、前記一方のフランジ部を前記チャンバに接続し、前記他方のフランジ部を前記真空ポンプの吸気口部に接続した構造からなり、前記フランジ部と前記振動減衰部材との間に凹凸部を設けたことを特徴とするものである。
【００１３】
前記凹凸部は、前記フランジ部の下面と対向する前記振動減衰部材の上端面に切り欠きを設けて形成される、又は、前記フランジ部の上面と対向する前記振動吸収部材の下端面に切り欠きを設けて形成されるものであってもよい。
【００１４】
前記凹凸部は、前記振動減衰部材の上端面と対向する前記フランジ部の下面に突起を設けて形成される、又は、前記振動減衰部材の下端面と対向する前記フランジ部の上面に突起を設けて形成されるものであってもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明にあっては、フランジ部と振動減衰部材との間に凹凸部を設けた。このため、その凹凸部を介して振動減衰部材がフランジ部に当接することから、振動減衰部材とフランジ部との接触面積が減少し、メカニカルダンパの真空ポンプラジアル軸周りの回転剛性が弱まり、その方向（真空ポンプラジアル軸回り）の振動成分を減衰させることが可能であるため、真空ポンプから真空装置へのナノメートルオーダ以下の振幅の振動伝播量が減り、真空ポンプの運転に伴う真空装置の微振動を低減させることができる等の作用効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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。
【００１７】
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、図２（ａ）は図１の真空ポンプ防振構造で採用したメカニカルダンパを構成する振動減衰部材の上面図、（ｂ）はその振動減衰部材のｂ−ｂ線断面図、（ｃ）はその振動減衰部材の下面図である。
【００１８】
本真空ポンプ防振構造は、図１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の防振構造であり、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。本実施形態では、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。
【００１９】
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。
【００２０】
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であり、本実施形態のメカニカルダンパＤは、真空と大気の境界を維持する筒状のベローズ２と、ベローズ２の上下両端に溶接などで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間に介在させた筒状の振動減衰部材４とにより構成されている。
【００２１】
また、本実施形態のメカニカルダンパＤは、その上側のフランジ部３Ａが真空装置ＭのチャンバＣに取り付けられ、その下側のフランジ部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。
【００２２】
さらに、上側のフランジ部３Ａの下面Ｓ１とこれに対向する振動減衰部材４の上端面Ｓ２との間には第１の凹凸部５−１が設けられ、この第１の凹凸部５−１を介して振動減衰部材４が上側のフランジ部３Ａに当接するように構成されている。
【００２３】
特に、本実施形態では、前記第１の凹凸部５−１の具体的な構成例として、図２（ａ）のように振動減衰部材４の上端面Ｓ２に２つの切り欠き５Ａ、５Ｂを設けることによって当該第１の凹凸部５−１が形成される構成を採用した。また、その２つの第１の切り欠き５Ａ、５Ｂは、振動減衰部材４の中心軸線Ｌ周りに１８０度隔てて対向配置される構成にした。このため、図２（ａ）のように振動減衰部材４とフランジ部３Ａとの接触面は同様に１８０度隔てて対向するようになっている。
【００２４】
つまり、本実施形態の真空ポンプ防振構造は、切り欠き５Ａ、５Ｂによって形成される第１の凹凸部５−１を介して振動減衰部材４が上側のフランジ部３Ａに当接するように構成することで、その振動減衰部材４とフランジ部３Ａとの接触面積の減少を図り、メカニカルダンパＤの真空ポンプラジアル軸周りの回転剛性を積極的に弱め、その方向（真空ポンプラジアル軸回り）の振動成分を減衰させるようにしたものである。
【００２５】
下側のフランジ部３Ｂの上面Ｓ３とこれに対向する振動減衰部材４の下端面Ｓ４との間にも同様に、前述した切り欠き５Ａ、５Ｂによって形成される第２の凹凸部５−２が設けられ、この第２の凹凸部５−２を介して振動減衰部材４が下側のフランジ部３Ｂに当接する構造になっている。
【００２６】
また、第１の凹凸部５−１を形成する切り欠き５Ａ、５Ｂと、第２の凹凸部５−２を形成する切り欠き５Ａ、５Ｂは、振動減衰部材４の中心軸線Ｌ周りに９０度ずつずれた等ピッチ間隔で配置されている。これにより、図２（ａ）（ｃ）のように、振動減衰部材４とフランジ部３Ａ、３Ｂとの接触面は、その上下方向で互いに重ならないように設けられている。
【００２７】
なお、本実施形態のメカニカルダンパＤの構成要素のうち、ベローズ２とフランジ部３Ａ、３Ｂについては金属で形成し、振動減衰部材４は弾性部材としてのシリコーンゴムで形成したが、これら以外の材料によってベローズ２、フランジ部３Ａ、３Ｂ、振動減衰部材４を形成してもよい。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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２の内側空間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。
【００３１】
ところで、真空ポンプＰの運転中にそのロータの回転に伴う微振動が真空ポンプＰで発生することは避けられず、その微振動は、真空ポンプＰの吸気口部ＰＳからメカニカルダンパＤを介して真空装置Ｍへ伝播しようとする。
【００３２】
しかし、本実施形態の真空ポンプ防振構造では、凹凸部５−１、５−２を介するフランジ部３Ａ、３Ｂと振動減衰部材４との当接構造によって、そのフランジ部３Ａ、３Ｂと振動減衰部材４との接触面積を小さくし、メカニカルダンパＤの真空ポンプラジアル軸周りの回転剛性を積極的に弱めているため、その方向（真空ポンプラジアル軸回り）の振動成分は減衰し、真空装置Ｍへの微振動の伝播量は低減される。
【００３３】
前記実施形態においては、図２（ｂ）（ｃ）のように振動減衰部材４の下端面Ｓ４に切り欠き５Ａ、５Ｂを形成することによって、振動減衰部材４の下端面Ｓ４と下側のフランジ部３Ｂの上面Ｓ３との間に第２の凹凸部５−２が設けられる構成を採用したが、この第２の凹凸部５−２については、図３（ａ）（ｂ）のように、振動減衰部材４の下端面Ｓ４と対向する下側のフランジ部３Ｂの上面Ｓ３に、２つの突起５Ｄ、５Ｅを形成することによって設けられるように構成してもよい。この点については、図示は省略するが、第１の凹凸部５−１も同様である。
【００３４】
また、第１の凹凸部５−１は、振動減衰部材４の上端面Ｓ２とこれに対向するフランジ部３Ａの下面Ｓ１との間に図示しないスペーサを介挿することによって形成されるようにしてもよい。第２の凹凸部５−２も同様である。
【００３５】
さらに、前記実施形態では、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）のように２つの切り欠き５Ａ、５Ｂによって第１の凹凸部５−１や第２の凹凸部５−２が形成される構成を採用したが、その切り欠きの数は２つに限定されることはなく、図４（ａ）（ｂ）のように３つ（切り欠き５Ａ、５Ｂ、５Ｃ）とすることもできる。これと同様に図３（ａ）（ｂ）の突起５Ｄ、５Ｅの数も２つに限定されない。
【００３６】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】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。
【図２】（ａ）は図１の真空ポンプ防振構造で採用したメカニカルダンパを構成する振動減衰部材の上面図、（ｂ）はその振動減衰部材のｂ−ｂ線断面図、（ｃ）はその振動減衰部材の下面図である。
【図３】（ａ）は振動減衰部材とフランジ部との間に設けられる凹凸部の他の実施形態を含んだ真空ポンプ防振構造の説明図、（ｂ）はその真空ポンプ防振構造で採用したメカニカルダンパを構成する下側のフランジ部の上面図。
【図４】図４は振動減衰部材とフランジ部との間の凹凸部を切り欠きによって形成する場合の他の実施形態の説明図であって、（ａ）はその切り欠きが形成される振動減衰部材の上面図、（ｂ）は同振動減衰部材の下面図である。
【図５】メカニカルダンパを介して真空ポンプと真空装置のチャンバとを接続する従来の接続構造の説明図。
【符号の説明】
【００３８】
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
５−１  第１の凹凸部
５−２  第２の凹凸部
５Ａ、５Ｂ、５Ｃ  切り欠き
５Ｄ、５Ｅ  突起
Ｌ  振動減衰部材の中心軸線
Ｓ１  上側のフランジ部の下面
Ｓ２  振動減衰部材の上端面
Ｓ３  下側のフランジ部の上面
Ｓ４  振動減衰部材の下端面
Ｃ  チャンバ
Ｇ  グリース
Ｄ  メカニカルダンパ
Ｍ  真空装置
Ｐ  真空ポンプ
ＰＳ  吸気口部
ＴＰ  ターボ分子ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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