(57)【要約】【課題】  本発明は、特定周波数によってもたらされる画像障害の抑制と、耐震性の向上を高度に両立する防音カバーを備えた荷電粒子線装置の提供を目的とする。【解決手段】  複数の壁面を持つ箱状の防音カバーを備えた荷電粒子線装置であって、防音カバーは箱状体のフレームを構成する複数の柱状体（６１）と、当該複数の柱状体の接続部に設けられ、前記少なくとも２つの柱状体を支持するように取り付けられる箱状の音響エネルギー吸収構造体（３１）を備えた荷電粒子線装置を提案する。【選択図】  図８
2017050046.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の壁面を持つ箱状の防音カバーを備えた荷電粒子線装置において、
前記防音カバーは前記箱状体のフレームを構成する複数の柱状体と、当該複数の柱状体の接続部に設けられ、前記少なくとも２つの柱状体を支持するように取り付けられる箱状の音響エネルギー吸収構造体を備えたことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記音響エネルギー吸収構造体は箱状であり、当該箱状体の２つの面で前記２つの柱状体を支持するように設置されていることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記音響エネルギー吸収構造体は、複数の箱状体が連結して構成されると共に、当該連結構造体は、前記少なくとも２つの柱状体を支持するように構成されていることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記音響エネルギー吸収構造体は、前記少なくとも２つの柱状体の筋交いであることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項５】
請求項１において、
前記音響エネルギー吸収体の防音カバー内部側面には、少なくとも１つの開口が設けられていることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項６】
請求項１において、
前記音響エネルギー吸収構造体には、複数の空洞部が設けられ、当該空洞部には少なくとも１つの開口が設けられていることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項７】
請求項１において、
前記音響エネルギー吸収構造体は、前記フレームを形成するために接続される２つの柱状体の双方を支持するように設置されると共に、隣接する柱状体間のそれぞれに設置されることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項８】
請求項１において、
前記音響エネルギー吸収構造体は、前記箱状の防音カバーの８つの頂点のそれぞれに設けられることを特徴とする荷電粒子線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、防音カバーを備えた荷電粒子線装置に係り、特に広範囲の周波数帯域に亘り高い防音性能を有する防音カバーを備えた荷電粒子線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子顕微鏡などに代表される荷電粒子線装置では、電子線等の走査に基づいて、検出される検出信号を用いて微小構造を高分解能で観察を行うが、分解能の向上に伴って、外部からの微小な振動や音，電磁波などの影響が顕在化しつつある。設置環境音に基づいて発生する画像障害の対策として、装置をとりまくように防音カバーを設置することが考えられる。
【０００３】
この防音カバーの設置により、音波の伝達が遮断されるため、特に高周波の音波の伝達の影響を抑制することができる。防音カバーの具体的構造として、装置の固有振動数に対して吸音性能が特化した第一の吸音体と、カバー内に発生する音響定在波の周波数に対して特化した第二の吸音体をカバー内に設置して対処する方法が特許文献１に記載されている。また、内壁に筒状体を備えた防音カバーが特許文献２に記載されている。さらに、特許文献３には、カバーの角部に縦・横・高さそれぞれの大きさがカバー寸法の１／４の吸音材を配置する方法が記載されている．
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許５５３７３８６号（対応米国特許ＵＳＰ８，８２２，９５２）
【特許文献２】特開２０１３−１９１３３３号公報（対応米国特許公開公報ＵＳＰ２０１５／００４１６７６）
【特許文献３】特開２００７−２２６２１６号公報（対応米国特許ＵＳＰ８，１７０，２５５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、カバーの設置によって、低周波の音波の影響が大きくなる場合がある。これは、カバー内部に発生する音響定在波の存在が影響しているものと考えられる。
【０００６】
荷電粒子線装置本体がその外表面に印加される音圧により加振された場合，画像障害は装置の振動変位に比例すると考えられる。一般に物体に周波数特性が一定値となるようなランダムな加振力が加わって振動する時、その振動変位は加振力に対して周波数の二乗に反比例する。すなわち、周波数特性が一様なランダムな騒音が装置本体に印加された場合、一般に低周波ほど画像障害が発生しやすくなり、さらに前記のようにカバーの設置によってカバー内の音響定在波が発生するため、これをさらに悪化させる恐れもある．
特許文献１では装置そのものが持つ固有周波数とカバー内で発生する音響定在波の発生周波数に着目し、それぞれの周波数に吸音性能が特化した音響エネルギー吸収構造をカバー２０の天井面内内側の全面と試料搬送装置１２の側面に対して設置した例について記載されている。しかし、天井面全面に音響エネルギー吸収構造を配置するのは、重量やコスト、施工性、およびメンテナンス性の観点から考えて好ましくはない。可能であればより特定の箇所に対し限定して設置されるのが望ましいが、特許文献１ではそれについての具体的な箇所と設置方法について言及されていない。
【０００７】
特許文献２では、片方が閉じ、もう一方が開いた筒状の音響エネルギー吸収構造をカバー内面に配列させた構造について示されている。この文献では、対策するべきカバー内音響定在波についてカバー長手方向２次に限定した上で、この定在波ではカバー長手方向の大きさが波長と等しくなることに着目して、カバー長手方向の１／４の長さをもつ筒状の音響エネルギー吸収構造を、その開口部がカバー長手方向の単部およびカバー中央付近に来るように配列させている。しかしながら，この構造も非常に大掛かりとなり、実際の製品への採用を考えると費用対効果の観点から考えて好ましくはない。 
特許文献３ではカバー内部に対してカバー代表寸法の１／４程度の大きさの音響エネルギー吸収体を含む構造が示されているが、一般的に考えて、カバー内部これほど大きなスペースがある場合は非常に稀であり、適用可能性はあまり高くない。
【０００８】
このように、先行技術で示したこれらの方法では、カバー内に比較的大がかりな吸音機構を搭載することとなり、コストや施工性の観点、およびメンテナンス性を考慮したカバー開閉容易性の観点から好ましくない。防音カバーの設置の際に、装置の他の性能への影響を抑制しつつ、効率的に吸音効果を発揮する構造とすることが望ましい。より具体的には、設置環境音によって発生する画像障害を防止する防音カバーを備えた荷電粒子線装置であって、広範囲の周波数帯域において満遍なく画像障害の発生を抑制し、且つ荷電粒子線装置の設置環境であるクリーンルームでの使用に耐えうる防塵性を有し、さらに、メンテナンスのためのカバー開閉機構を損なうことのない防音カバーを備えた荷電粒子線装置が求められている。
【０００９】
以下に、特定周波数によってもたらされる画像障害の抑制と、耐震性の向上を高度に両立することを目的とする防音カバーを備えた荷電粒子線装置を提案する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
複数の壁面を持つ箱状の防音カバーを備えた荷電粒子線装置であって、前記防音カバーは前記箱状体のフレームを構成する複数の柱状体と、当該複数の柱状体の接続部に設けられ、前記少なくとも２つの柱状体を支持するように取り付けられる箱状の音響エネルギー吸収構造体を備え、当該音響エネルギー構造体は、前記防音カバー内部側に少なくとも１つの開口が設けられる荷電粒子線装置を提案する。
【発明の効果】
【００１１】
上記構成によれば、特定周波数によってもたらされる画像障害の抑制と、耐震性の向上の両立を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】防音カバーが設置された荷電粒子線装置の斜視図。
【図２】試料搬送装置を外した荷電粒子線装置の斜視図。
【図３】防音カバー内部の音圧分布の一例を示す図。
【図４】防音カバー内に音響エネルギー吸収構造体を設置した例を示す図。
【図５】音響エネルギー吸収構造体の内部構造例を示す図である。
【図６】防音カバーを取り付けるためのフレーム構造の一例を示す図。
【図７】フレーム構造の柱状部材間を接続する構造例を示す図。
【図８】音響エネルギー吸収構造体をフレーム締結部に設置した例を示す図。
【図９】音響エネルギー吸収構造体を用いて柱状部材間を接続した例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、特定周波数によってもたらされる画像障害の抑制と、耐震性の向上を高度に両立し得る防音カバーを備えた荷電粒子線装置について、図面を用いて説明する。また、以下に説明する実施例構造によれば、設置容積の小型化の両立をも実現することが可能となる。
【００１４】
図１ないし図３を用いて、荷電粒子線装置に設置される防音カバーの構成について説明する。図１は、荷電粒子線装置に設置される防音カバーの一例を示す図である。測長ＳＥＭ（Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ−Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＣＤ−ＳＥＭ）等の荷電粒子線装置１０を外部から見ると、複数の壁面を有する防音カバー２０と、ミニエン等の試料搬送装置１２が見える。試料搬送装置１２は、防音カバー２０や筐体１１とは独立して構成され、移動することができ、図２のように移動させると防音カバー２０内部には筐体１１（電子顕微鏡）が設置されている。また、筐体１１はカラム１１ａやイオンポンプ１１ｂ，試料室１１ｃなどの各種機器で構成されている．
なお、試料搬送装置１２はその上部にファンなどを搭載しているため振動が大きく、この振動は筐体に伝わらないようにするのが望ましい、また、筐体には各種機器が取り付けられているが，これらの廃熱がカバー内で篭ると筐体が熱膨張を起こして電子顕微鏡の視界が移動してしまう「熱ドリフト」という現象を発生させるため、カバー内の熱を排出するための開口が設けられている必要がある。先述のように，試料搬送装置１２は防音カバー２０や筐体１１と隙間が設けられて切り離されて設置されているのはこのためである。しかしこれでは、せっかく外部の環境音を筐体１１に照射されないようにすることを目的としてカバーを設置しているにもかかわらず、試料搬送装置１２と防音カバー２０および筐体１１の間の隙間からの漏洩音がカバー内に流入してしまう。また筐体１１の周囲の大部分を外側からカバー２０で覆うことによって、カバー内部には図３に示すような音響定在波が発生している。
【００１５】
先ほどの試料搬送装置１２と防音カバー２０および筐体１１の間の隙間からの漏洩音は、この音響定在波を効率的に刺激して定在波の発生を助長し、筐体表面に印加される音圧を増大させて、かえって像障害が悪化してしまう場合がある。なお、図３は上下方向２次と前後方向（紙面左右方向）２次が複合された音響定在波のみを示しているが、実際はさまざまな形態の音響定在波がその形態に応じた周波数で励起される。
【００１６】
以下に説明する実施例では、種々の携帯の定在波に対応するための具体的な構成として、略長方形で構成されるカバー内部空間の８つの頂点について，この頂点付近のカバー内面において，その頂点を構成する３つの面それぞれに平行になるように圧力駆動型音響エネルギー吸収構造の吸音面を設定した防音カバーを備えた荷電粒子線装置を説明する。
【００１７】
複数の音響エネルギー吸収構造体を、荷電粒子線装置を包囲するように設置し、防音カバー内で発生する音響定在波を積極的に吸収することによって、荷電粒子線装置において設置環境音によって発生する画像障害を、広い周波数帯域に亘って改善することができ、且つ荷電粒子線装置の設置環境であるクリーンルームでの使用に耐えうる防塵性，及びメンテナンス性を考慮したカバー開閉容易性を損なうことなく実現することができる． 
以下、複数の音響エネルギー吸収構造体が設置された荷電粒子線装置を、図を用いて説明する。図４は、複数の音響エネルギー吸収構造体が設けられた防音カバーを備えた荷電粒子線装置の一例を示す図である。図のようにカバー２０によって仕切られる略長方形で構成される内部空間の８つの頂点について、この頂点付近のカバーの内面（カバー内角部３０）において、その頂点を構成する３つの面それぞれに平行になるように圧力駆動型音響エネルギー吸収構造体３１の吸音面を配置している．なお、圧力駆動型音響エネルギー吸収構造体３１の吸音面は、カバー内側を向いている． 
図３で示したように、低周波においてはカバー内部に音響定在波が発生する。音響定在波は音圧および気体の粒子速度の腹や節の分布を有した形態を示すものであるが、加振方法が特殊でない限り、様々な音響定在波がその形態で決まる周波数で同時に複数発生する。図３に例示した音響定在波はそのうちのひとつである上下方向２次と前後方向２次（紙面左右方向）が複合されたものを示したものであり、音圧の腹や節の位置は各定在波によって異なる。しかしながら複数の定在波とも、図４において破線で示した位置、いわゆるカバー内の角部３０では必ず音圧の腹となる。これは、カバー内部気体はこの点においてどの方向にも振動できないため、カバー内部で伝播している音波はこのカバー内角部で必ず反射し、入射波と反射波が合算された圧力となるためである。一方で、カバーの平面部では、その付近の気体はカバー面内方向では振動することができ、カバー面に平行に入射した波はそのまま受け流すことができるため、このように常に音圧の腹となることはない。
【００１８】
この現象に鑑み、カバー内の角部３０に吸音構造を設置することによって音の反射を抑えることができる。その結果、すべての音響定在波についてその発生を抑制できる。ただし、吸音構造を設置する場合には、その設置スペースを十分に考慮する必要がある。たとえば一般的な多孔質材料などのような吸音構造では吸音したい周波数で決まる波長の１／４程度の厚さが必要となる。これは、これらの吸音構造は、音の正体である気体振動の振動速度を抑える効果をもつ「速度駆動型」の音響エネルギー吸収構造であるのに対して、音響定在波の振動速度は壁面近傍では節となり、振動速度の腹となるのは壁面から１／４波長の位置であるためである。しかしながら、防音カバー寸法の１／４程度の大きさの音響エネルギー吸収体は、カバー内部空間の相当な空間を占めてしまうことになるため、設置スペースの観点から適用が困難である。
【００１９】
一方、本実施例で例示するような圧力駆動型の音響エネルギー吸収構造体３１を適用する場合、カバー内の圧力の腹となるカバー内角部３０に薄く設置しても十分な効果を有することができる。しかも、カバー内はカバー内面から見て凹となっており、角部を構成する３面のそれぞれに平行になるように圧力駆動型音響エネルギー吸収構造３１の吸音面を設定すれば吸音面積を稼ぐことができ効率向上が見込める。なお、圧力駆動型の音響エネルギー吸収構造としては圧電材料やヘルムホルツ共鳴器が上げられる。
【００２０】
図５は図４、或いは後述する図８、図９に例示する音響エネルギー吸収構造体の内部構造を示している。このような構造を持つ圧力駆動型音響エネルギー吸収構造体３１は、カバー内角部３０に取り付けられ、多孔板吸音機構３２によって構成されている。多孔板吸音機構は、平行に配置した２枚の板３２ａと、隔壁３２ｃによって構成されている。板３２ａの吸音面側には開口３２ｂが設けられ、２枚の板３２ａと隔壁３２ｃとの連結によって、空洞部３２ｄが形成されている。このような構造を持つ音響エネルギー吸収構造体は、圧力駆動型音響エネルギー吸収構造体として機能する。このような構造を持つ圧力駆動型音響エネルギー吸収構造体３１を、図４のカバー角部３０に選択的に設置することによって、圧電材料を用いるよりも安価に構成でき、ヘルムホルツ共鳴器を用いるよりも簡素で施工しやすい。
【００２１】
本実施例のより具体的な構成を図６ないし図８を用いて説明する。図６には荷電粒子線装置１０のカバー２０を取り付けるためのフレームが例示されている。フレームは複数の柱状体６１によって構成されている。カバー２０はこのフレームに設けられたヒンジに対して取り付けられ、開閉機構を有するように設置される。これにより装置のメンテナンス時などに、筺体に近づくことが可能となる。図６に示すようなフレーム構造は、複数の柱状体６１が互いに連結される部分（継ぎ目）において柱状体６１同士の相対位置が変わらないように、互いに強固に締結されていなければならないが、これを達成するために、柱状体６１の継ぎ目に、図７に例示するような筋交い構造４０を設けることが望ましい。
【００２２】
図８は、図７に例示するような筋交い構造に代えて、或いは併用して、多孔吸引機構３２を柱状体の接続部に設置した例を示す図である。図５に例示した多孔板吸音機構３２を用いて、直方体（音響エネルギー吸収構造体３１）を形成し、この直方体をカバー内空間の８つの頂点に設置する。また、その設置の際には、柱状体６１の接続部分であって、２つの柱状部材の内側面に直方体を設置する。また、直方体は少なくとも２つの柱状体６１を支持すると共に、その両者を固定するように配置される。図８は、上下方向に長手方向を持つ柱状体と、前後方向に長手方向を持つ柱状体との間、上下方向に長手方向を持つ柱状体と、左右方向に長手方向を持つ柱状体との間、及び前後方向に長手方向を持つ柱状体と、左右方向に長手方向を持つ柱状体との間のそれぞれに音響エネルギー吸収構造体３１を設けた例を示している。防音カバーの８つの角部のそれぞれに３つの音響エネルギー吸収構造体３１を設置すると、２４個の音響エネルギー吸収構造体３１によって音響定在波を吸収することが可能となる。
【００２３】
また、音響エネルギー吸収構造体３１をアルミニウムやステンレス鋼のような硬質な金属部材で形成することによって、音響定在波の吸収と防音カバーの高剛性化の両立を実現することができ、音響等に由来する荷電粒子線装置への振動の伝播を、比較的簡単な構造で高度に抑制することが可能となる。音響エネルギー吸収構造体３１は、筋交いとして２以上の柱状部材の相対角の変動を抑制することができるため、上述のような耐震性の向上の実現が可能となる。
【００２４】
なお、防音カバーの内側に向かって設けられる開口は少なくとも１つあれば、音響定在波の吸収を行うことが可能であるが、図５に例示するように複数の開口を設け、多孔部材とすると共に、複数の開口について空洞部３２ｄを設けることが望ましい。このようにすることにより多孔板吸音機構３２が筋交い構造４０の機能を有しながら効果的にカバー２０内部空間の音響定在波を抑制することができる。このときも、多孔板吸音機構３２の吸音面がカバー内空間の頂点を構成する３つの面それぞれに平行となるように設定するのがよい．
図９は図５に示した多孔板吸音機構３２を複数（本例の場合、３つ）組み合わせることによって、フレーム締結部材５０を構成した例を示したものである。このようにして構成した上でフレームを抜き差しして装着できる孔を複数設け、ここにフレームを形成する柱状体６１を差し込むことによって、防音カバーのフレームを構成する。フレーム締結部材５０は３つの音響エネルギー吸収構造体から構成されているため、音響定在波を効果的に吸収できることはもちろんのこと、複数の柱状体６１の筋交いとしても機能するため、音響定在波を含む装置の振動要因を比較的簡単な構成で抑制することが可能となる。図８の例では、多孔板吸音機構３２を筋交い４０の代用とすることでフレーム同士の締結の機能を持たせたが、図９の例では、予めフレーム締結部材５０を多孔板吸音機構３２で構成しておいて、これにフレームをはめ込むことで、音響定在波の抑制と耐震性向上の両立に基づく、高度な画像障害の抑制を実現している。
【００２５】
また、音響定在波が発生する個所と、筋交いを設けるべき個所はほぼ同じであるため、両者の機能を併せ持つ音響エネルギー吸収構造体３１を適正な位置に設置することによって、２つの現象に対する対策を１つの部材（音響エネルギー吸収構造体３１）で実現することができ、更に重量増の抑制も可能となるため、結果として外乱に強い防音カバーの提供が可能となる。
【符号の説明】
【００２６】
１０    荷電粒子線装置
１１    筐体
１１ａ  カラム
１１ｂ  イオンポンプ
１１ｃ  試料室
１２    試料搬送装置
１３    架台
１４    除振ダンパ
２０    防音カバー
２１    フレーム
３０    カバー内角部
３１    圧力駆動型音響エネルギー吸収構造体
３２    多孔板吸音機構
３２ａ  面板部
３２ｂ  開口部
３２ｃ  隔壁
３２ｄ  空洞部
４０  筋交い構造
５０  フレーム締結部材
６１  柱状体
【図１】
2017050046.tif 000003
【図２】
2017050046.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2017050046.tif 000010
【図９】
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