特許 6713443 接続治具

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6713443

(24)【登録日】2020年6月5日

(45)【発行日】2020年6月24日

(54)【発明の名称】接続治具

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/16 20060101AFI20200615BHJP

   F25B 41/00 20060101ALI20200615BHJP

   F16F 15/02 20060101ALI20200615BHJP

   F16J 3/04 20060101ALI20200615BHJP

   F16J 15/52 20060101ALI20200615BHJP

【ＦＩ】

   H01J37/16

   F25B41/00 H

   F16F15/02 M

   F16J3/04 C

   F16J15/52 Z

【請求項の数】3

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2017-231737(P2017-231737)

(22)【出願日】2017年12月1日

(65)【公開番号】特開2019-102269(P2019-102269A)

(43)【公開日】2019年6月24日

【審査請求日】2019年6月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】000231235

【氏名又は名称】大陽日酸株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001634

【氏名又は名称】特許業務法人 志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 琢司

(72)【発明者】

【氏名】山中 良浩

【審査官】 小林 直暉

(56)【参考文献】

【文献】 登録実用新案第３２０００６３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 伊藤琢司、山中良浩，走査透過型電子顕微鏡搭載用の小型無冷媒希釈冷凍機，大陽日酸技報，日本，大陽日酸，２０１４年，No.33，第1-2頁

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｆ１５／００−１５／３６

Ｆ１６Ｊ３／００−３／０６

１５／１６−１５／３２

１５／３２４−１５／３２９６

１５／４６−１５／５３

Ｈ０１Ｊ３７／００−３７／０２

３７／０５

３７／０９−３７／１８

３７／２１

３７／２４−３７／２４４

３７／２５２−３７／２９５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

振動を減衰する防振台の上に固定される分析装置と前記分析装置で発生する光線を検出する検出素子を備える冷凍機とを接続する治具であって、
前記冷凍機は、前記検出素子が先端に設けられたコールドヘッドをさらに備え、
前記治具は、内部の圧力が同一であり、伸縮方向の断面積が同一である２以上のベローズと、前記２以上のベローズのそれぞれの端部同士の間の距離を一定に維持するように前記２以上のベローズを支持する支持部材とを備え、
前記２以上のベローズのうち、いずれか一つのベローズの内部で前記コールドヘッドがベローズの軸方向に沿って配置されるように、前記２以上のベローズが前記分析装置と前記冷凍機とを接続し、
前記２以上のベローズの互いの伸縮方向に加わる力を打ち消し合うように、前記２以上のベローズが前記分析装置又は前記冷凍機のいずれか一方を固定し、
前記コールドヘッドが配置されたベローズの内部が真空状態であるときに、前記コールドヘッドが前記分析装置内の試料に向かって前記軸方向に沿って延在する、接続治具。

【請求項2】

前記２以上のベローズは、伸縮方向が同一方向となるように離間して設けられる一対の
ベローズであり、
前記支持部材は前記一対のベローズの外側の端部同士の間の距離を一定に維持し、
前記一対のベローズの間に、前記分析装置又は前記冷凍機のいずれか一方を固定する、
請求項１に記載の接続治具。

【請求項3】

前記支持部材が、前記一対のベローズの外側の端部同士を接続する連結棒を１以上有す
る、請求項２に記載の接続治具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、接続治具に関する。

【背景技術】

【0002】

電子顕微鏡等の分析装置は、試料の検出、観察及び記録等の様々な用途で産業界及び学術界で利用されている。分析装置が形成する試料像は機械的振動の影響により、画質等が劣化しやすいことが知られている。試料像の劣化を防止できることから、分析装置は機械的振動を減衰する防振台の上に固定されることが多い。

【0003】

一般の分析装置は感度及び分解能の観点から、蛍光Ｘ線等の光線を検出する検出素子を低温に維持しながら利用される。そのため、分析装置は検出素子を冷却するための冷凍機と組み合わせて利用されることが多い（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１０−２４６５２３号公報

【非特許文献】

【0005】

【非特許文献1】伊藤琢司及び山中良浩、「走査透過型電子顕微鏡搭載用の小型無冷媒希釈冷凍機」、大陽日酸技報、Ｎｏ．３３（２０１４）．

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上述の冷凍機を用いて分析装置を冷却しようとすると、冷凍機が発する機械的振動が分析装置に伝播してしまう。その結果、冷凍機が発する機械的振動の影響を分析装置が受けて、分析装置の試料像の画質が低下する。

【0007】

非特許文献１に記載のＴＥＳ−ＳＴＥＭ分析システムにおいては、機械的振動による影響を受けやすい分析装置（ＳＴＥＭ）と、機械的振動を発する冷凍機（ＤＲ Ｕｎｉｔ）とを、金属ベローズを用いて接続している。ＴＥＳ−ＳＴＥＭ分析システムでは分析精度の観点から、試料等からの蛍光Ｘ線等を冷凍機で冷却された検出素子を真空中に置く必要がある。その際、ＤＲ Ｕｎｉｔが発する機械的振動の伝播を阻止するには、金属ベローズの使用が不可欠である。

【0008】

ところが、分析装置が防振台の上に固定されており、一方の冷凍機は地面等にしっかりと固定されている。そのため、冷凍機による検出素子の冷却の際に、金属ベローズの内部を真空状態にすると金属ベローズを収縮させる負荷が発生し、分析装置が冷凍機側に引き寄せられる。その結果、分析装置が鉛直方向に対して傾き、分析装置と冷凍機との間に不要な応力が働いた状態となる。よって、非特許文献１に記載のＴＥＳ−ＳＴＥＭ分析システムにあっては、分析装置が本来の性能を発揮できず、分析装置の分解能及び検出感度が低下する可能性がある。

【0009】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、冷凍機が発する機械的振動が分析装置に伝播しにくく、分析装置が本来の性能を発揮できる接続治具の提供を課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を備える。
［１］ 振動を減衰する防振台の上に固定される分析装置と前記分析装置で発生する光線を検出する検出素子を備える冷凍機とを接続する治具であって、内部の圧力が同一であり、伸縮方向の断面積が同一である２以上のベローズと、前記２以上のベローズのそれぞれの端部同士の間の距離を一定に維持するように、前記２以上のベローズを支持する支持部材と、を備え、前記２以上のベローズのうち、いずれか一つのベローズを介して前記分析装置と前記冷凍機とを接続するとともに、前記２以上のベローズの互いの伸縮方向に加わる力を打ち消し合うように、前記２以上のベローズが前記分析装置又は前記冷凍機のいずれか一方を固定する、接続治具。
［２］ 前記２以上のベローズは、伸縮方向が同一方向となるように離間して設けられる一対のベローズであり、前記支持部材は前記一対のベローズの外側の端部同士の間の距離を一定に維持し、前記一対のベローズの間に、前記分析装置又は前記冷凍機のいずれか一方を固定する、［１］の接続治具。
［３］ 前記支持部材が、前記一対のベローズの外側の端部同士を接続する連結棒を１以上有する、［２］の接続治具。

【発明の効果】

【0011】

本発明の接続治具によれば、冷凍機が発する機械的振動の分析装置への伝播を軽減しながら、分析装置が本来の性能を発揮できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明を適用した一実施形態である第１の実施形態に係る接続治具の構成の一例を説明するための模式図である。

【図2】本発明を適用した一実施形態である第２の実施形態に係る接続治具の構成の一例を説明するための模式図である。

【図3】本発明を適用した一実施形態である第３の実施形態に係る接続治具の構成の一例を説明するための上面図である。

【図4】本発明を適用した一実施形態である他の実施形態に係る接続治具の構成の一例を説明するための模式図である。

【図5】本発明を適用した一実施形態である他の実施形態に係る接続治具の構成の一例を説明するための模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明を適用した一実施形態の接続治具について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

【0014】

＜第１の実施形態＞
まず、本発明を適用した一実施形態である第１の実施形態について説明する。
図１は、第１の実施形態に係る接続治具１１の構成の一例を説明するための模式図である。図１に示すように、接続治具１１は、分析装置２０と冷凍機３０とを接続する治具である。

【0015】

分析装置２０は、図示略の防振台の上に固定されている。防振台は振動を減衰できる形態であれば特に限定されない。分析装置２０は防振台の上に固定されていることにより、画質が良好な試料像を形成できる。
分析装置２０内には試料５０が載置されている。分析装置２０内では試料５０から蛍光Ｘ線等の光線５１が発せられる。

【0016】

冷凍機３０は、コールドヘッド３１と、コールドヘッド３１の先端に設けられた検出素子３２とを備える。コールドヘッド３１は、冷凍機３０と第１のベローズ１の内部で第１のベローズ１の軸方向に沿って配置されている。
検出素子３２は分析装置２０で発生する光線５１を検出できる形態であれば特に限定されない。本実施形態では、検出素子３２は、コールドヘッド３１の先端で冷却される。第１のベローズ１の内側は真空状態にすることで、コールドヘッド３１及び検出素子３２が外部から断熱され、光線５１が減衰することなく移動する。これにより、試料５０から発せられる光線５１を検出素子３２で検出できる。
冷凍機３０の具体例としては、希釈冷凍機、核断熱消磁冷凍機（ＡＤＲ）、^３Ｈｅ冷凍機、ＧＭ冷凍機及びパルス管冷凍機等が例示される。

【0017】

図１に示すように、接続治具１１は、一対のベローズ１，２と、支持部材３とを備え概略構成されている。
以下に接続治具１１の各構成要素に関して詳しく説明を行う。

【0018】

一対のベローズ１，２は、内部の圧力が同一であり、伸縮方向の断面積が同一である２以上のベローズとして、第１のベローズ１と第２のベローズ２とを備える。
第１の実施形態においては、一対のベローズ１，２は伸縮方向が同一方向となるように離間して設けられる。これによりベローズ１，２の互いの伸縮方向に加わる力を打ち消し合うことができる。

【0019】

第１のベローズ１は、分析装置２０と冷凍機３０とを接続する伸縮管である。第１のベローズ１は、第１の端部５と第２の端部６とを有する。
第１の実施形態においては、第１のベローズ１の第１の端部５は、分析装置２０に固定される。第１のベローズ１の第２の端部６は冷凍機３０に固定されるとともに後述する支持部材３が備える連結棒４と連結される。

【0020】

第１の実施形態においては、第２のベローズ２は分析装置２０と連結棒４とを連結する伸縮管である。第２のベローズ２は、第１の端部７と第２の端部８とを有する。第２のベローズ２の第１の端部７は分析装置２０に固定されている。これにより、第２のベローズ２は分析装置２０を固定する。第２のベローズ２の第２の端部８は、連結棒４と連結される。

【0021】

支持部材３は、一対のベローズ１，２の外側の端部同士、すなわち第１のベローズ１の第２の端部６及び第２のベローズ２の第２の端部８の間の距離Ｌ_１を一定に維持するように、一対のベローズ１，２を支持する。これにより、一対のベローズ１，２のうちのいずれかが伸縮すると、一対のベローズ１，２の内側の端部同士が、伸縮方向の同軸上で移動できる。

【0022】

本実施形態では、支持部材３が連結棒４を有する。連結棒４は、一対のベローズ１，２の外側の端部同士を接続する。連結棒４は第１の端部９と第２の端部１０とを有する。
連結棒４は第１のベローズ１の第２の端部６を、第１の端部９で固定する。さらに連結棒４は、第２のベローズ２の第２の端部８を連結棒４の第２の端部１０で固定する。これにより、支持部材３が距離Ｌ_１を一定に維持するように、一対のベローズ１，２を支持している。
連結棒４は、一対のベローズ１，２が伸縮する際の応力で形状及び長さが変化しない、剛直な材質及び形態であることが好ましい。これにより、支持部材３が距離Ｌ_１を一定に維持しやすくなる。

【0023】

（作用効果）
以上説明した構成を備える第１の実施形態の接続治具１１は、一対のベローズ１，２の間に、分析装置２０を配置する。冷凍機３０は第１のベローズ１によって分析装置２０と接続されるとともに、第２のベローズ２によって連結棒４に連結される。これにより、冷凍機３０の発する機械的振動は第１のベローズ１及び第２のベローズ２によって吸収できるため、冷凍機３０の機械的振動が分析装置２０に伝播しにくくなる。
さらに一対のベローズ１，２の内部が真空状態になると一対のベローズ１，２を収縮させる負荷が発生するが、その力は連結棒４によって支えられるため、分析装置２０と冷凍機３０の間に応力は発生しない。
以上より、分析装置が傾いて不要な応力が働く状態とならず、本来の性能を発揮できる。

【0024】

＜第２の実施形態＞
次に、本発明を適用した一実施形態である第２の実施形態について説明する。第２の実施形態の説明において、第１の実施形態で説明した構成と同一の構成については、同一の語及び同一の符号を用いてその説明を省略する。

【0025】

図２は、第２の実施形態に係る接続治具４１の構成の一例を説明するための模式図である。図２に示すように、接続治具４１は、分析装置２０と冷凍機３０とを接続する治具である。接続治具４１は、一対のベローズ１，２と、支持部材３とを備え概略構成されている。
以下に接続治具４１の各構成要素に関して詳しく説明を行う。

【0026】

第２の実施形態においては、第１のベローズ１の第１の端部５は、冷凍機３０に固定される。第１のベローズ１の第２の端部６は分析装置２０に固定される。第１のベローズ１の第２の端部６は連結棒４と連結される。

【0027】

第２の実施形態においては、第２のベローズ２は冷凍機３０と連結棒４とを連結する伸縮管である。具体的には、第２のベローズ２の第１の端部７が冷凍機３０に固定されている。
第２のベローズ２の第２の端部８は、連結棒４と連結される。
第２の実施形態において支持部材３は、第１のベローズ１の第２の端部６及び第２のベローズ２の第２の端部８の間の距離Ｌ_２を一定に維持するように、一対のベローズ１，２を支持する。なお、第２の実施形態においても、連結棒４は第１のベローズ１の第２の端部６を第１の端部９で固定し、第２のベローズ２の第２の端部８を第２の端部１０で固定する。

【0028】

（作用効果）
以上説明した構成を備える第２の実施形態の接続治具４１は、一対のベローズ１，２の間に、冷凍機３０を配置する。分析装置２０は第１のベローズ１によって冷凍機３０と接続されるとともに連結棒４に連結される。さらに分析装置２０は連結棒４を介して第２のベローズ２と連結される。これにより、冷凍機３０の発する機械的振動を第１のベローズ１及び第２のベローズ２によって吸収できるため、冷凍機３０の機械的振動が分析装置２０に伝播しにくくなる。
さらに第２の実施形態の接続治具４１は、一対のベローズ１，２の内部が真空状態になると一対のベローズ１，２を収縮させる負荷が発生するが、その力は連結棒４によって支えられるため、分析装置２０と冷凍機３０の間に応力は発生しない。
よって、第２の実施形態の接続治具においても、冷凍機が発する機械的振動が分析装置に伝播しにくく、分析装置が傾いて不要な応力が働く状態とならず、本来の性能を発揮できる。

【0029】

＜第３の実施形態＞
次に、本発明を適用した一実施形態である第３の実施形態について説明する。第３の実施形態の説明において、第１の実施形態で説明した構成と同一の構成については、同一の語及び同一の符号を用いてその説明を省略する。

【0030】

図３は、第３の実施形態に係る接続治具６１の構成の一例を説明するための上面図である。図３に示すように、接続治具６１は、第１のベローズ１と、第２のベローズ２と、第３のベローズ６３と、支持部材７３とを備え概略構成されている。
以下に接続治具６１の各構成要素に関して詳しく説明を行う。

【0031】

第３の実施形態においては、第１のベローズ１の第１の端部５は、分析装置２０に固定される。第１のベローズ１の第２の端部６は冷凍機３０に固定される。また第１のベローズ１の第２の端部６は支持部材７３に固定される。
第２のベローズ２の第１の端部７は、分析装置２０に固定される。第２のベローズ２の第２の端部８は支持部材７３に固定される。
第３のベローズ６３の第１の端部６７は、分析装置２０に固定される。第３のベローズ６３の第２の端部６８は支持部材７３に固定される。
第１のベローズ１、第２のベローズ２、第３のベローズ６３は違いに伸縮方向に加わる力を打ち消すように分析装置２０を固定している。

【0032】

支持部材７３は第１のベローズ１、第２のベローズ２、第３のベローズ６３のそれぞれの端部同士の間の距離を一定に維持するように、第１のベローズ１、第２のベローズ２、第３のベローズ６３を支持する。本実施形態では支持部材７３が連結棒４を３本有する。これらの連結棒４が三角形状に配置されることにより、第１のベローズ１の第２の端部６と第２のベローズ２の第２の端部８との距離と、第２のベローズ２の第２の端部８と第３のベローズ６３の第２の端部６８との距離と、第３のベローズ６３の第２の端部６８と第１のベローズ１の第２の端部６との距離とが一定に維持されている。

【0033】

（作用効果）
以上説明した構成を備える第３の実施形態の接続治具６１によっても第１の実施形態又は第２の実施形態と同様の効果が得られる。

【0034】

＜その他の実施形態＞
図４，５は本発明を適用した一実施形態である他の実施形態に係る接続治具の構成の一例を説明するための模式図である。
第１又は第２の実施形態では、冷凍機３０が備えるコールドヘッド３１と、検出素子３２とがベローズ内に配置される場合を例とした。しかし、図４，５に示す接続治具７１，８１のようにコールドヘッド９１及び検出素子３２がベローズ内に配置されてなくてもよい。すなわち接続治具７１，８１によって分析装置２０と接続される冷凍機９０では、コールドヘッド９１のベローズの伸縮方向の長さがコールドヘッド３１より短い。このように、コールドヘッド９１がベローズ内に配置されていない場合でも、同様の作用効果を奏する。

【0035】

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明はこれらの特定の実施の形態に限定されない。また、本発明は特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が加えられてよい。
例えば、上述した第１の実施形態又は第２の実施形態において、支持部材３は、複数の連結棒４を有してもよい。支持部材３が複数の連結棒４を有する場合、第１のベローズ１の中心軸及び第２のベローズ２の中心軸の少なくとも一方を対称軸として互いに対称となる位置に、支持部材３は複数の連結棒４を有することが好ましい。これにより、一対のベローズ１，２から複数の連結棒４に加わる伸縮力がそれぞれの連結棒に均等に分散され、分析装置２０がさらに確実に鉛直方向に維持される。
他にも、接続治具１１，４１は、分析装置２０又は冷凍機３０のいずれかの水平方向の移動距離を調節する位置調節機構を備えてもよい。かかる位置調節機構を接続治具１１，４１が備えると、接続治具１１，４１は検出素子３２と分析装置２０との間の距離を調整できる。その結果、接続治具１１，４１は検出素子３２の温度をより精密に制御でき、分析装置２０の分解能及び検出感度がさらに向上し、分析装置２０の測定精度も向上する。
上述の実施形態では、検出素子３２で試料から発せられる蛍光Ｘ線を検出する分析装置を例として説明した。しかし、分析装置は検出素子を冷却する必要があり、試料の分析を真空等の低圧力下で行なう形態であれば特に制限されず、その他の分析装置にも本願発明は適用できる。

【符号の説明】

【0036】

１…第１のベローズ、２…第２のベローズ、３，７３…支持部材、４…連結棒、５…第１のベローズの第１の端部、６…第１のベローズの第２の端部、７…第２のベローズの第１の端部、８…第２のベローズの第２の端部、９…連結棒の第１の端部、１０…連結棒の第２の端部、１１，４１，６１，７１，８１…接続治具、２０…分析装置、３０，９０…冷凍機、３１，９１…コールドヘッド、３２…検出素子、６３…第３のベローズ、６７…第３のベローズの第１の端部、６８…第３のベローズの第２の端部、Ｌ_１，Ｌ_２…一対のベローズの外側の端部同士の間の距離

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】