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JP2006258313A - Pulse tube refrigerating machine and device mounted therewith - Google Patents

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JP2006258313A JP2005072595A JP2005072595A JP2006258313A JP 2006258313 A JP2006258313 A JP 2006258313A JP 2005072595 A JP2005072595 A JP 2005072595A JP 2005072595 A JP2005072595 A JP 2005072595A JP 2006258313 A JP2006258313 A JP 2006258313A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pulse tube refrigerating machine in which frequency-adjustable vibration is generated to give no influence to the vibration to be generated in the pulse tube refrigerating machine and achieve a smaller size, and to provide a device mounted with the same. <P>SOLUTION: The pulse tube refrigerating machine 1 comprises a refrigerating machine body 1a having a vibration type compressor 2 in which a pair of pistons 2a are arranged opposing each other, a frequency detecting control part 7 for detecting a regional commercial power source frequency and controlling change-over of the driving frequency of the vibration type compressor 2 corresponding to the commercial power source frequency, and a driving power source part 6 for supplying AC driving power with the changed-over driving frequency to drive the vibration type compressor 2. The device mounted the pulse tube refrigerating machine is mounted with the pulse tube refrigerating machine 1. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、機械振動による影響を排除するためのパルス管冷凍機およびパルス管冷凍機搭載装置に関する。   The present invention relates to a pulse tube refrigerator and a pulse tube refrigerator mounting device for eliminating the influence of mechanical vibration.

パルス管冷凍機は寒冷を発生する機能を有し、各種装置に応用されている。このようなパルス管冷凍機の応用の一例として、EDS(Energy Dispersive X-ray Fluorescence Spectrometer:エネルギー分散型X線分光法。EDXと略されることもある)を用いるエネルギー分散型半導体X線検出器(EDS検出器)の冷却システムへの適用が検討されている。このようなパルス管冷凍機を用いるエネルギー分散型半導体X線検出器の従来技術が例えば、特許文献1に開示されている。   The pulse tube refrigerator has a function of generating cold and is applied to various devices. As an example of the application of such a pulse tube refrigerator, an energy dispersive semiconductor X-ray detector using an EDS (Energy Dispersive X-ray Fluorescence Spectrometer: sometimes abbreviated as EDX). Application of (EDS detector) to a cooling system is being studied. For example, Patent Document 1 discloses a conventional technique of an energy dispersive semiconductor X-ray detector using such a pulse tube refrigerator.

ここに従来技術のEDS検出器、および、このEDS検出器を搭載するエネルギー分散型半導体X線検出器(以下単に試料分析装置という)について図を参照しつつ説明する。図7は従来技術のEDS検出器を搭載する試料分析装置の説明図、図8はEDS検出器の説明図である。図7で示す試料分析装置1000’は、EDS検出器10’、電子顕微鏡20、試料室30、本体40、連結管50、防振スタンド60、錘70、圧力変換バルブユニット80、コンプレッサ90、高圧ヘリウム配管100、低圧ヘリウム配管110、コントローラ120を備える。   A conventional EDS detector and an energy dispersive semiconductor X-ray detector (hereinafter simply referred to as a sample analyzer) on which the EDS detector is mounted will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is an explanatory diagram of a sample analyzer equipped with a conventional EDS detector, and FIG. 8 is an explanatory diagram of the EDS detector. A sample analyzer 1000 ′ shown in FIG. 7 includes an EDS detector 10 ′, an electron microscope 20, a sample chamber 30, a main body 40, a connecting pipe 50, a vibration isolation stand 60, a weight 70, a pressure conversion valve unit 80, a compressor 90, a high pressure. A helium pipe 100, a low-pressure helium pipe 110, and a controller 120 are provided.

続いて各部構成について説明する。
EDS検出器10’は、さらに図8で示すように、クライオスタット11、小型ガス循環式冷凍機12、コールドフィンガー13、X線検出素子部14、移動部15を備える。
Next, the configuration of each part will be described.
As shown in FIG. 8, the EDS detector 10 ′ further includes a cryostat 11, a small gas circulation refrigerator 12, a cold finger 13, an X-ray detection element unit 14, and a moving unit 15.

クライオスタット11は、さらに本体部11a、筒状部11b、および、X線窓11cを備える。L字状の筒である本体部11aには水平な筒状部11bが連接され、さらに筒状部11bには、X線窓11cが設けられている。このX線窓11cは真空を保持できる強度を持ち、かつ試料から放出された特性X線を透過する機能を有している。このようなクライオスタット11内は使用時にその内部が外気と遮断されるとともに、図示しない真空ポンプ等により真空に保持される。   The cryostat 11 further includes a main body portion 11a, a cylindrical portion 11b, and an X-ray window 11c. A horizontal cylindrical portion 11b is connected to the main body portion 11a, which is an L-shaped cylinder, and an X-ray window 11c is provided in the cylindrical portion 11b. The X-ray window 11c has a strength capable of maintaining a vacuum and has a function of transmitting characteristic X-rays emitted from the sample. The inside of the cryostat 11 is shut off from the outside air during use and is kept in a vacuum by a vacuum pump (not shown).

小型ガス循環式冷凍機12は、さらに冷凍部本体12aおよび冷熱部12bを備え、クライオスタット11の本体部11aの上端部に冷凍部本体12aが設けられ、また、冷凍部本体12aから冷熱部12bがクライオスタット11の内部に延設されている。小型ガス循環式冷凍機12は例えば圧縮機と膨張機とが分離されたGM(ギフォード・マクマホンサイクル)方式のパルス管冷凍機である。この場合、冷凍部本体12aは膨張機であり、この冷凍部本体12aには連結管50を介して圧縮機であるコンプレッサ90(図7参照)からヘリウムガスが供給されている。なお、この小型ガス循環式冷凍機12に対するヘリウムガスの供給構造については後述する。   The small gas circulation refrigerator 12 further includes a refrigeration unit main body 12a and a cooling / heating unit 12b. A refrigeration unit main body 12a is provided at the upper end of the main body 11a of the cryostat 11, and the refrigeration unit main body 12a has a cooling / heating unit 12b. It extends inside the cryostat 11. The small gas circulation refrigerator 12 is, for example, a GM (Gifford-McMahon cycle) type pulse tube refrigerator in which a compressor and an expander are separated. In this case, the refrigeration unit body 12a is an expander, and helium gas is supplied to the refrigeration unit body 12a from a compressor 90 (see FIG. 7), which is a compressor, via a connecting pipe 50. A structure for supplying helium gas to the small gas circulation refrigerator 12 will be described later.

コールドフィンガー13は、図8で示すように、銅など熱伝導性の優れた素材を用いて、例えば略L字状に形成されている。コールドフィンガー13は、クライオスタット11の本体部11aおよびこれに連設された水平の筒状部11bにわたる空間内に設けられる。コールドフィンガー13の一端側は小型ガス循環式冷凍機12の冷熱部12bと熱的に結合されている。   As shown in FIG. 8, the cold finger 13 is formed, for example, in a substantially L shape using a material having excellent thermal conductivity such as copper. The cold finger 13 is provided in a space that extends over the main body portion 11a of the cryostat 11 and the horizontal cylindrical portion 11b that is connected to the main body portion 11a. One end side of the cold finger 13 is thermally coupled to the cooling unit 12b of the small gas circulation refrigerator 12.

X線検出素子部14は、さらにX線検出素子14a、温度センサ14bを備える。X線検出素子14aは、試料から放出される特性X線を検出し、検出信号として図示しない検出信号処理部へ出力する機能を有している。このX線検出素子14aの前面には、特性X線を透過させるためのX線窓11cが位置している。温度センサ14bは、X線検出素子14aの温度を検出し、温度信号としてコントローラ120(図7参照)へ出力する機能を有している。このようなX線検出素子部14は、コールドフィンガー13の先端側に熱的に結合された状態で設けられる。   The X-ray detection element unit 14 further includes an X-ray detection element 14a and a temperature sensor 14b. The X-ray detection element 14a has a function of detecting characteristic X-rays emitted from the sample and outputting them as detection signals to a detection signal processing unit (not shown). An X-ray window 11c for transmitting characteristic X-rays is located in front of the X-ray detection element 14a. The temperature sensor 14b has a function of detecting the temperature of the X-ray detection element 14a and outputting the detected temperature signal to the controller 120 (see FIG. 7). Such an X-ray detection element unit 14 is provided in a state of being thermally coupled to the tip side of the cold finger 13.

移動部15は、さらに、ガイドベース15a、ガイド部15b,15c、ガイドロッド15d、アクチュエータ15e、被ガイド部15fを備える。
ガイドベース15aは、図7において、電子顕微鏡20方向に延設され、電子顕微鏡20の胴部から突設する取付け部に取り付けられる。
ガイド部15b,15cは、ガイドベース15aに固定されている。
ガイドロッド15dは、ガイド部15b,15c内の軸受部を摺動自在に挿通されている。
アクチュエータ15eは、ガイドロッド15dを矢印F方向(前進方向)または矢印R方向(後退方向)へ移動させるように駆動する。
被ガイド部15fは、クライオスタット11の本体部11aおよびガイドロッド15dに取付け固定されている。これにより、EDS検出器10’は被ガイド部15fとともに移動するようになされ、ガイドロッド15dの移動に応じてEDS検出器10’を矢印F方向(前進方向)または矢印R方向(後退方向)へスライドするように移動させる。
コントローラ120は、図7に示すように、本体40の上面に載置され、EDS検出器10’(X線検出素子14a)の冷却およびその前方または後方への移動を制御する。
EDS検出器10’はこのようなものである。
The moving part 15 further includes a guide base 15a, guide parts 15b and 15c, a guide rod 15d, an actuator 15e, and a guided part 15f.
In FIG. 7, the guide base 15 a extends in the direction of the electron microscope 20 and is attached to an attachment portion protruding from the body portion of the electron microscope 20.
The guide portions 15b and 15c are fixed to the guide base 15a.
The guide rod 15d is slidably inserted in the bearing portions in the guide portions 15b and 15c.
Actuator 15e drives guide rod 15d to move in the direction of arrow F (forward direction) or in the direction of arrow R (reverse direction).
The guided portion 15f is fixedly attached to the main body portion 11a of the cryostat 11 and the guide rod 15d. As a result, the EDS detector 10 ′ moves together with the guided portion 15f, and moves the EDS detector 10 ′ in the direction of arrow F (forward direction) or in the direction of arrow R (reverse direction) in accordance with the movement of the guide rod 15d. Move to slide.
As shown in FIG. 7, the controller 120 is placed on the upper surface of the main body 40 and controls cooling of the EDS detector 10 ′ (X-ray detection element 14 a) and its movement forward or backward.
The EDS detector 10 'is like this.

図7に戻るが、電子顕微鏡20は、具体的には走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)である。
試料室30は、試料を載置するための仕切り空間である。この試料室30では、電子ビームや特性X線により操作者に悪影響を与えないようにするため、また、二次電子、反射電子および特性X線を確実に検出するため、外界と内部空間とを確実に隔離するようになされている。
本体40は、振動に強くするため、機械的に高剛性な材料により形成されている。さらに、図示しないが電源部など必要な機器を防振の上で収容している。
Returning to FIG. 7, the electron microscope 20 is specifically a scanning electron microscope (SEM).
The sample chamber 30 is a partition space for placing a sample. In the sample chamber 30, in order to prevent the operator from being adversely affected by the electron beam and the characteristic X-ray, and to reliably detect the secondary electrons, the reflected electrons, and the characteristic X-ray, the external environment and the internal space are separated. It is designed to ensure isolation.
The main body 40 is made of a mechanically high-rigidity material in order to be strong against vibration. Furthermore, although not shown, necessary devices such as a power supply unit are housed on a vibration-proof basis.

連結管50は、さらに本体部分51および可撓部分52を備え、本体部分51は圧力変換バルブユニット80と接続され、可撓部分52は冷凍部本体12aと接続される。連結管50は圧力変換バルブユニット80と冷凍部本体12aとの間の流路を確保し、所定の圧力に調整されたヘリウムガスを冷凍部本体12aに供給する。ここに可撓部分52を採用する理由は、EDS検出器10’が図7,図8で示すように矢印F方向または矢印R方向への移動に対処するための構成である。   The connecting pipe 50 further includes a main body portion 51 and a flexible portion 52. The main body portion 51 is connected to the pressure conversion valve unit 80, and the flexible portion 52 is connected to the refrigeration unit main body 12a. The connecting pipe 50 secures a flow path between the pressure conversion valve unit 80 and the refrigeration unit main body 12a, and supplies helium gas adjusted to a predetermined pressure to the refrigeration unit main body 12a. The reason why the flexible portion 52 is employed here is a configuration for the EDS detector 10 ′ to cope with movement in the direction of arrow F or arrow R as shown in FIGS. 7 and 8.

防振スタンド60は、本体40の近傍に立設され、連結管50の本体部分51を、棒状のスタンド本体61の上下方向に沿わせて固定部62によって固定保持させる。さらに連結管50の可撓部分52には、振動を抑止するための錘70が複数個(例えば図7では2個)装着されている。   The anti-vibration stand 60 is erected in the vicinity of the main body 40, and the main body portion 51 of the connecting pipe 50 is fixedly held by the fixing portion 62 along the vertical direction of the rod-shaped stand main body 61. Further, a plurality of weights 70 (for example, two in FIG. 7) for suppressing vibration are attached to the flexible portion 52 of the connecting pipe 50.

圧力変換バルブユニット80、コンプレッサ90、高圧ヘリウム配管100、低圧ヘリウム配管110は、小型ガス循環式冷凍機12に対するヘリウムガスの供給システムであり、圧力変換バルブユニット80およびコンプレッサ90は高圧ヘリウム配管100および低圧ヘリウム配管110を介して接続されている。   The pressure conversion valve unit 80, the compressor 90, the high pressure helium pipe 100, and the low pressure helium pipe 110 are helium gas supply systems to the small gas circulation refrigerator 12, and the pressure conversion valve unit 80 and the compressor 90 are the high pressure helium pipe 100 and The low pressure helium pipe 110 is connected.

続いて分析時の動作について説明する。図7で示す試料分析装置1000’の試料室30内にある試料ステージ(図示せず)に試料を載置し、扉を閉めて外界から隔離した後、コントローラ120の図示しない操作部から分析開始操作を行い、EDS検出器10’(X線検出素子14a)を矢印F方向(前進方向)へ移動させるようにアクチュエータ15eを駆動する。すると、EDS検出器10’が矢印方向F(前進方向)へ移動して試料へ前記X線検出素子14aを近づける。   Next, the operation during analysis will be described. A sample is placed on a sample stage (not shown) in the sample chamber 30 of the sample analyzer 1000 ′ shown in FIG. 7, and the analysis is started from an operation unit (not shown) of the controller 120 after the door is closed and isolated from the outside. The actuator 15e is driven so as to move the EDS detector 10 ′ (X-ray detection element 14a) in the direction of arrow F (forward direction). Then, the EDS detector 10 'moves in the arrow direction F (forward direction) to bring the X-ray detection element 14a closer to the sample.

続いて分析開始すると走査顕微鏡20の電子銃から電子ビームが出力され、試料から二次電子や反射電子が放出される。二次電子は検出器に印加された10KV(通常SEM観察に用いられる加速電圧)の正の電位に引かれて、また反射電子は自らのエネルギーで、いずれも検出器表面に塗布された蛍光面に衝突して光に変換され、この光は光電子倍増管(PMT)で増幅され、画像信号処理部で画像信号が生成されて出力される。この画像信号は観察用および撮影用のCRT等の表示部に出力される。   Subsequently, when analysis is started, an electron beam is output from the electron gun of the scanning microscope 20, and secondary electrons and reflected electrons are emitted from the sample. Secondary electrons are pulled to a positive potential of 10 KV (acceleration voltage normally used for SEM observation) applied to the detector, and reflected electrons are their own energy, both of which are phosphor screens applied to the detector surface. And is converted into light, the light is amplified by a photomultiplier tube (PMT), and an image signal is generated and output by an image signal processing unit. This image signal is output to a display unit such as a CRT for observation and photographing.

これと同時に、EDS検出器10’は、試料表面の微小部の元素分析を行う。コントローラ120は、先に説明した温度センサ14bから温度信号を入力し、所定温度を維持するように小型ガス循環式冷凍機12の温度制御を行う。X線検出素子14aは所定温度を維持する。このような状況下、走査顕微鏡20の電子銃からの電子ビームが試料に当たると、特性X線も試料から飛び出る。この特性X線は元素の種類により、それ固有の波長を有している。X線検出素子14aはこのような特性X線を検出して検出信号処理部へ出力する。検出信号処理部は例えばコンピュータであり、検出信号から試料に含まれている元素を検出し、例えば、スペクトル分布を表示するというものである。また、それぞれのエネルギーについて強度を測定し、標準強度と比べることによって定量分析も可能となる。
そして分析終了時に自動的にEDS検出器10’(X線検出素子14a)を矢印R方向(後退方向)へ移動させるようにアクチュエータ15eを駆動する。
試料分析装置1000’はこのようなものである。
At the same time, the EDS detector 10 ′ performs elemental analysis of a minute portion on the sample surface. The controller 120 inputs a temperature signal from the temperature sensor 14b described above, and controls the temperature of the small gas circulation refrigerator 12 so as to maintain a predetermined temperature. The X-ray detection element 14a maintains a predetermined temperature. Under such circumstances, when the electron beam from the electron gun of the scanning microscope 20 hits the sample, characteristic X-rays also jump out of the sample. This characteristic X-ray has its own wavelength depending on the type of element. The X-ray detection element 14a detects such characteristic X-rays and outputs them to the detection signal processing unit. The detection signal processing unit is, for example, a computer, detects an element contained in a sample from the detection signal, and displays, for example, a spectrum distribution. Moreover, quantitative analysis is also possible by measuring the intensity of each energy and comparing it with the standard intensity.
At the end of the analysis, the actuator 15e is driven so that the EDS detector 10 '(X-ray detection element 14a) is automatically moved in the direction of arrow R (retreat direction).
The sample analyzer 1000 ′ is like this.

この試料分析装置の特徴として、特にEDS検出器10’においては、圧力調整されたヘリウムガスを小型ガス循環式冷凍機12の冷凍部本体12aに供給するための連結管50の本体部分51が防振スタンド60のスタンド本体61に固定されるとともに、その先端の可撓部分52に防振用の錘70が設けられているので、連結管50の振動が抑止される。したがって、連結管50内を圧力調整されたヘリウムガスが流れても、連結管50の振動が抑制され、EDS検出器10’や電子顕微鏡20などへ振動が伝わらないこととなり、精度良く所定の検出・画像取得が行われる。   As a feature of this sample analyzer, particularly in the EDS detector 10 ′, the main body portion 51 of the connecting pipe 50 for supplying the pressure-adjusted helium gas to the freezer main body 12 a of the small gas circulation refrigerator 12 is prevented. Since it is fixed to the stand main body 61 of the shaking stand 60 and the vibration-proof weight 70 is provided at the flexible portion 52 at the tip thereof, the vibration of the connecting tube 50 is suppressed. Therefore, even if the pressure-adjusted helium gas flows in the connecting pipe 50, the vibration of the connecting pipe 50 is suppressed, and the vibration is not transmitted to the EDS detector 10 ′, the electron microscope 20, etc.・ Image acquisition is performed.

なお、同様の従来技術として、例えば、特許文献2に記載された発明が知られている。   As a similar conventional technique, for example, the invention described in Patent Document 2 is known.

特開平10−311877号公報 (段落番号0011〜0022,図1,図2)Japanese Patent Laid-Open No. 10-311877 (paragraph numbers 0011 to 0022, FIGS. 1 and 2) 実開平5−17584号公報 (段落番号0009〜0017,図1)Japanese Utility Model Publication No. 5-17584 (paragraph numbers 0009 to 0017, FIG. 1)

上記のように、特許文献1では、圧縮機と膨張機とが分離されたGM(ギフォード・マクマホンサイクル)方式の小型ガス循環式冷凍機12を採用し、膨張機(冷凍部本体12aおよび冷熱部12b)を試料分析装置1000’に搭載し、圧縮機(圧力変換バルブユニット80、コンプレッサ90、高圧ヘリウム配管100、低圧ヘリウム配管110によるヘリウムガスの供給システム)は試料分析装置1000’の横に配置し、連結管50を介して作動ガスであるヘリウムガスを供給し、膨張機の膨張仕事によりX線検出素子14aを冷却している。   As described above, in Patent Document 1, the GM (Gifford-McMahon cycle) type small gas circulation refrigerator 12 in which the compressor and the expander are separated is adopted, and the expander (refrigeration unit main body 12a and cooling unit). 12b) is mounted on the sample analyzer 1000 ', and the compressor (pressure conversion valve unit 80, compressor 90, high-pressure helium pipe 100, helium gas supply system using the low-pressure helium pipe 110) is arranged beside the sample analyzer 1000'. Then, helium gas which is a working gas is supplied through the connecting pipe 50, and the X-ray detection element 14a is cooled by the expansion work of the expander.

ここに、GM方式の小型ガス循環式冷凍機12のコンプレッサ90は、誘導モータを用いたレシプロ圧縮機またはスクロール圧縮機などのように、安価であるが大きな振動が発生するコンプレッサである。また、圧力変換バルブユニット80では回転モータ式またはソレノイドバルブ式が用いられており、電子顕微鏡20の防振機構(図示せず)の共振周波数(2〜4Hz)に近い運転周波数で切換えられるため、共振周波数に近い振動を発生する。これら振動が電子顕微鏡20へ伝わると、わずかの発生振動でも数万倍になる電子顕微鏡20の画像に悪影響を与える。また、X線検出でも影響を受ける。   Here, the compressor 90 of the GM small gas circulation refrigerator 12 is a low-cost compressor that generates large vibrations, such as a reciprocating compressor using an induction motor or a scroll compressor. Further, the pressure conversion valve unit 80 uses a rotary motor type or a solenoid valve type, and is switched at an operating frequency close to the resonance frequency (2 to 4 Hz) of a vibration isolation mechanism (not shown) of the electron microscope 20. Generates vibrations close to the resonance frequency. When these vibrations are transmitted to the electron microscope 20, even a slight generated vibration adversely affects the image of the electron microscope 20 that is several tens of thousands of times. It is also affected by X-ray detection.

そこでコンプレッサ90や圧力変換バルブユニット80の振動を伝達しないようにするため、特許文献1の装置では、上記のように連結管50の可撓部分52を介在させて、コンプレッサ90や圧力変換バルブユニット80で発生する振動を遮断するように構成している。さらに防振ウエイトである錘70を調節して固有振動数を変化させて共振を防止し、発生振動を低減しようとしている。   Therefore, in order to prevent the vibration of the compressor 90 and the pressure conversion valve unit 80 from being transmitted, in the apparatus of Patent Document 1, the flexible portion 52 of the connecting pipe 50 is interposed as described above, so that the compressor 90 and the pressure conversion valve unit are interposed. The vibration generated at 80 is cut off. Further, the vibration 70 is adjusted to change the natural frequency by adjusting the weight 70 so as to prevent resonance and reduce the generated vibration.

しかしながら、このような連結管50も、GM方式の小型ガス循環式冷凍機12の作動ガスの圧力(数MPa)に耐えるために比較的剛性の高い金属のフレキシブル管で構成せざるを得ないため、数Hz〜10Hzの周波数の振動発生源となる。そこで連結管50の低振動化のために質量を大きくして剛性を増す必要があり、重量物で大掛かりな装置になってしまっていた。また、取付長さや方向によって固有振動数が変化するため、発生力や変位を小さくすることには限界があった。
このような問題は特許文献2に記載された装置でも同様であった。
このように特許文献1,2では、検出精度を高めるためには、大型構造・重量物構造が回避できず、また、小型化すると除去できない振動により装置全体が振動し、例えば電子顕微鏡の画像やX線検出などで悪影響を与えるおそれがあった。
However, such a connecting pipe 50 must also be composed of a relatively flexible metal flexible pipe to withstand the pressure (several MPa) of the working gas of the GM-type small gas circulation refrigerator 12. It becomes a vibration generation source having a frequency of several Hz to 10 Hz. Therefore, in order to reduce the vibration of the connecting pipe 50, it is necessary to increase the mass and increase the rigidity, which has been a heavy equipment and a large-scale device. In addition, since the natural frequency varies depending on the mounting length and direction, there is a limit to reducing the generated force and displacement.
Such a problem is the same in the apparatus described in Patent Document 2.
As described above, in Patent Documents 1 and 2, in order to increase the detection accuracy, a large structure / heavy object structure cannot be avoided, and the entire apparatus vibrates due to vibration that cannot be removed if it is downsized. There was a risk of adverse effects such as X-ray detection.

また、図示しないが、冷凍機のかわりに液体窒素により冷却する方式を採用した場合は、振動が発生しないように思われるが、液体窒素注入から沸騰がおさまるまでの一定時間およびランダムに発生するバブリング(気泡発生)により、この期間では同様に電子顕微鏡の画像に悪影響を与えるおそれがあった。また、液体窒素方式は、液体窒素の補充を週に2回程度行う必要があり、液体窒素の消耗費と保管費および人件費などのランニングコストが高くなるという課題もあった。
このように従来技術では冷却時に発生する振動が、試料分析装置に悪影響を及ぼすという問題があった。また、この振動を抑えるため従来技術のような大型構成が採用されており、小型化が困難であるという問題もあった。
Although not shown in the figure, when a method of cooling with liquid nitrogen instead of a refrigerator is used, it seems that vibration does not occur, but bubbling that occurs randomly for a certain period of time from liquid nitrogen injection until boiling stops. Due to (bubble generation), the image of the electron microscope may be similarly adversely affected during this period. In addition, the liquid nitrogen method needs to be replenished about twice a week, and there is a problem that the running cost such as liquid nitrogen consumption cost, storage cost and labor cost becomes high.
Thus, in the prior art, there is a problem that vibration generated during cooling adversely affects the sample analyzer. In addition, a large configuration as in the prior art is adopted to suppress this vibration, and there is a problem that miniaturization is difficult.

そこで、本発明は上記した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、パルス管冷凍機の発生する振動に影響を受けないようにするとともに小型化も実現するため、発生する振動の周波数を調整可能とするパルス管冷凍機、および、このようなパルス管冷凍機を搭載したパルス管冷凍機搭載装置を提供することにある。   Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, and the purpose thereof is to prevent the vibration generated by the pulse tube refrigerator from being affected and to realize downsizing. It is an object of the present invention to provide a pulse tube refrigerator capable of adjusting the frequency and a pulse tube refrigerator mounting device equipped with such a pulse tube refrigerator.

上記課題を解決するため、本発明の請求項1に係る発明のパルス管冷凍機は、
一対のピストンを対向に配置した振動型圧縮機を有する冷凍機本体と、
地域の商用電源周波数を検出し、この商用電源周波数と一致するように前記振動型圧縮機の駆動周波数を切り換え制御する周波数検出制御部と、
切換えられた駆動周波数による交流駆動電力を供給して前記振動型圧縮機を駆動する駆動電源部と、
を備えることを特徴とする。
In order to solve the above problems, a pulse tube refrigerator of the invention according to claim 1 of the present invention provides:
A refrigerator main body having a vibration type compressor in which a pair of pistons are arranged opposite to each other;
A frequency detection control unit that detects a commercial power supply frequency in a region and switches and controls the drive frequency of the vibration type compressor so as to coincide with the commercial power supply frequency;
A drive power supply unit for driving the vibration type compressor by supplying AC drive power with the switched drive frequency;
It is characterized by providing.

また、本発明の請求項2に係る発明のパルス管冷凍機は、
請求項1に記載のパルス管冷凍機において、
前記冷凍機本体は、
ピストンおよびこのピストンを往復動させる駆動部を含むリニアモータと、リニアモータが内部に収容されるシリンダと、を備え、シリンダの内部でピストンを往復動させて圧縮空間を区画形成し、この圧縮空間内の流体を周期的に圧縮する振動型圧縮機と、
振動型圧縮機に連結される膨張機と、
膨張機に連結される位相制御部と、
を備えることを特徴とする。
The pulse tube refrigerator of the invention according to claim 2 of the present invention is
In the pulse tube refrigerator according to claim 1,
The refrigerator main body is
A linear motor including a piston and a drive unit that reciprocates the piston, and a cylinder in which the linear motor is housed, and the piston is reciprocated inside the cylinder to define a compression space. An oscillating compressor that periodically compresses the fluid inside;
An expander coupled to the vibratory compressor;
A phase control unit coupled to the expander;
It is characterized by providing.

また、本発明の請求項3に係る発明のパルス管冷凍機は、
請求項2に記載のパルス管冷凍機において、
前記冷凍機本体は、
振動型圧縮機と膨張器との間に連結される接続管を備えることを特徴とする。
The pulse tube refrigerator of the invention according to claim 3 of the present invention is
In the pulse tube refrigerator according to claim 2,
The refrigerator main body is
A connecting pipe connected between the vibration type compressor and the expander is provided.

また、本発明の請求項4に係る発明のパルス管冷凍機は、
請求項3に記載のパルス管冷凍機において、
前記接続管は弦巻状のバネ様部を備え、
前記振動型圧縮機のピストン駆動方向とバネ様部の中心軸方向とが略平行に配置されることを特徴とする。
The pulse tube refrigerator of the invention according to claim 4 of the present invention is
In the pulse tube refrigerator according to claim 3,
The connecting pipe includes a string-like spring-like portion,
The piston drive direction of the vibration type compressor and the central axis direction of the spring-like portion are arranged substantially in parallel.

本発明の請求項5に係る発明のパルス管冷凍機搭載装置は、
請求項1〜請求項4の何れか一項に記載のパルス管冷凍機を搭載するパルス管冷凍機搭載装置であって、
商用電源周波数と同じ動作周波数で各種信号処理を行う信号処理部を備え、
商用電源周波数、駆動周波数および動作周波数を一致させて信号処理部における振動の影響を低減させることを特徴とする。
The pulse tube refrigerator mounting device of the invention according to claim 5 of the present invention,
A pulse tube refrigerator mounting device on which the pulse tube refrigerator according to any one of claims 1 to 4 is mounted,
A signal processing unit that performs various signal processing at the same operating frequency as the commercial power supply frequency,
The commercial power supply frequency, the drive frequency, and the operating frequency are matched to reduce the influence of vibration in the signal processing unit.

また、本発明の請求項6に係る発明のパルス管冷凍機搭載装置は、
請求項1〜請求項4の何れか一項に記載のパルス管冷凍機を搭載するパルス管冷凍機搭載装置であって、
所定の動作周波数で各種信号処理を行う信号処理部を備え、
前記周波数検出制御部は信号処理部に接続され、地域の商用電源周波数を検出してこの商用電源周波数と一致するように信号処理部の動作周波数を切り換え制御するようになされ、商用電源周波数、駆動周波数および動作周波数を一致させて信号処理部における振動の影響を低減させることを特徴とする。
Further, the pulse tube refrigerator mounting device of the invention according to claim 6 of the present invention,
A pulse tube refrigerator mounting device on which the pulse tube refrigerator according to any one of claims 1 to 4 is mounted,
A signal processing unit that performs various signal processing at a predetermined operating frequency,
The frequency detection control unit is connected to the signal processing unit, detects the commercial power supply frequency in the region, and controls the operation frequency of the signal processing unit so as to match the commercial power supply frequency. The frequency and the operating frequency are matched to reduce the influence of vibration in the signal processing unit.

また、本発明の請求項7に係る発明のパルス管冷凍機搭載装置は、
請求項5または請求項6に記載のパルス管冷凍機を搭載するパルス管冷凍機搭載装置であって、
前記信号処理部は、商用電源周波数で振動する電源ノイズとともに、パルス管冷凍機の振動型圧縮機の機械振動により発生する駆動周波数と一致する振動ノイズを、信号から除去する電源ノイズ除去部を内蔵し、電源ノイズおよび振動ノイズが除去された信号に対して各種の処理を行うことを特徴とする。
Further, the pulse tube refrigerator mounting device of the invention according to claim 7 of the present invention,
A pulse tube refrigerator mounting device on which the pulse tube refrigerator according to claim 5 or 6 is mounted,
The signal processing unit has a built-in power supply noise removal unit that removes vibration noise that matches the drive frequency generated by mechanical vibration of the vibration type compressor of the pulse tube refrigerator, as well as power supply noise that vibrates at the commercial power supply frequency. In addition, various processes are performed on the signal from which power supply noise and vibration noise are removed.

以上のような本発明によれば、パルス管冷凍機の発生する振動に影響を受けないようにするとともに小型化も実現するため、発生する振動の周波数を調整可能とするパルス管冷凍機、および、このようなパルス管冷凍機を搭載したパルス管冷凍機搭載装置を提供することができる。   According to the present invention as described above, a pulse tube refrigerator capable of adjusting the frequency of the generated vibration, so as not to be affected by the vibration generated by the pulse tube refrigerator and to realize downsizing, and A pulse tube refrigerator mounting device equipped with such a pulse tube refrigerator can be provided.

続いて、本発明を実施するための最良の形態について、図を参照しつつ説明する。図1は試料分析装置の説明図である。図2はEDS検出器の説明図、図3はパルス管冷凍器の説明図、図4は試料分析用回路の回路ブロック図であり、図4(a)は電子顕微鏡の回路ブロック図、図4(b)はEDS検出器の回路ブロック図である。
なお、本形態では、パルス管冷凍機搭載装置の一具体例である試料分析装置を挙げて説明する。
Next, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram of a sample analyzer. 2 is an explanatory diagram of an EDS detector, FIG. 3 is an explanatory diagram of a pulse tube refrigerator, FIG. 4 is a circuit block diagram of a sample analysis circuit, FIG. 4A is a circuit block diagram of an electron microscope, and FIG. (B) is a circuit block diagram of an EDS detector.
In this embodiment, a sample analyzer which is a specific example of a pulse tube refrigerator mounting device will be described.

図1で示すような本形態の試料分析装置1000は、先に図7,図8を用いて説明した試料分析装置1000’とは、試料室30と本体40との間に防振機構130を介在させた点と、構成を改良したEDS検出器10を採用した点と、が相違する。
以下、相違点を重点的に説明し、他の構成は図7,図8を用いて説明した従来技術と同様であるとして同じ符号を付すとともにその重複する説明を省略する。
The sample analyzer 1000 of this embodiment as shown in FIG. 1 is different from the sample analyzer 1000 ′ described with reference to FIGS. 7 and 8 in that a vibration isolation mechanism 130 is provided between the sample chamber 30 and the main body 40. The point which intervened and the point which employ | adopted the EDS detector 10 which improved the structure differ.
Hereinafter, the differences will be described with emphasis, and other configurations will be denoted by the same reference numerals as those of the prior art described with reference to FIGS. 7 and 8, and redundant description thereof will be omitted.

EDS検出器10は、図2で示すように、クライオスタット11、パルス管冷凍機1(冷凍機本体1a・駆動電源部6・周波数検出制御部7)、コールドフィンガー13、X線検出素子部14、移動部15を備える。このように従来技術のGM方式の小型ガス循環方式冷凍機12を用いるEDS検出器10’に代えて、本形態のEDS検出器10は、振動型圧縮機2を搭載したパルス管冷凍機1を用いる点が相違する。EDS検出器10におけるパルス管冷凍機1以外の構成は図7,図8を用いて説明した従来技術と同様であるとして同じ符号を付すとともにその重複する説明を省略する。   As shown in FIG. 2, the EDS detector 10 includes a cryostat 11, a pulse tube refrigerator 1 (a refrigerator main body 1a, a drive power supply unit 6, a frequency detection control unit 7), a cold finger 13, an X-ray detection element unit 14, A moving unit 15 is provided. Thus, instead of the EDS detector 10 ′ using the GM-type small gas circulation type refrigerator 12 of the prior art, the EDS detector 10 of the present embodiment includes a pulse tube refrigerator 1 equipped with the vibration type compressor 2. The point of use is different. The components other than the pulse tube refrigerator 1 in the EDS detector 10 are denoted by the same reference numerals as those of the prior art described with reference to FIGS. 7 and 8, and redundant description thereof is omitted.

このパルス管冷凍機1について説明する。
パルス管冷凍機1は、図2,図3に示すように、振動型圧縮機2、接続管3、膨張機4、位相制御部5、駆動電源部6、周波数検出制御部7を備え、冷凍回路系の振動型圧縮機2、接続管3、膨張機4、位相制御部5からなる冷凍機本体1aと、電源系の駆動電源部6、周波数検出制御部7に分けることができる。
The pulse tube refrigerator 1 will be described.
2 and 3, the pulse tube refrigerator 1 includes a vibration type compressor 2, a connecting tube 3, an expander 4, a phase control unit 5, a drive power supply unit 6, and a frequency detection control unit 7, It can be divided into a refrigerator main body 1a composed of a circuit-type vibration compressor 2, a connecting pipe 3, an expander 4, and a phase control unit 5, a drive power supply unit 6 of a power supply system, and a frequency detection control unit 7.

振動型圧縮機2は、詳しくは、ピストン2aおよびこのピストン2aを往復動させる駆動部(図示せず)を含むリニアモータと、リニアモータが内部に収容されるシリンダ2bとを備える。一対のピストン2aがシリンダ2b内で向き合って対向している。
接続管3は、振動型圧縮機2と膨張機4との間に介在する。本形態では、振動型圧縮機2と膨張機4とを密接させて構成するため、短く形成される。
膨張機4は、詳しくは熱交換器4a、蓄冷器4b、冷却端4c、パルス管4dを備えている。
位相制御部5は、詳しくはイナータンスチューブ5aとバッファタンク5bとを備えている。
これらのような振動型圧縮機2、接続管3、膨張機4、位相制御部5により冷凍回路系が形成される。流路内には作動ガス(冷媒ガス)として、例えば、ヘリウムガスが封入されている。
Specifically, the vibration type compressor 2 includes a linear motor including a piston 2a and a drive unit (not shown) that reciprocates the piston 2a, and a cylinder 2b in which the linear motor is accommodated. A pair of pistons 2a face each other in the cylinder 2b.
The connecting pipe 3 is interposed between the vibration type compressor 2 and the expander 4. In this embodiment, since the vibration type compressor 2 and the expander 4 are in close contact with each other, they are formed short.
Specifically, the expander 4 includes a heat exchanger 4a, a regenerator 4b, a cooling end 4c, and a pulse tube 4d.
Specifically, the phase control unit 5 includes an inertance tube 5a and a buffer tank 5b.
The refrigeration circuit system is formed by the vibration type compressor 2, the connecting pipe 3, the expander 4, and the phase controller 5 as described above. For example, helium gas is sealed as working gas (refrigerant gas) in the flow path.

駆動電源部6は、商用電源を入力し、振動型圧縮機2が駆動する交流駆動電力を生成して供給する。
周波数検出制御部7は、商用電源を入力して商用電源周波数を検出し、駆動電源部6に対して検出した商用電源周波数と同じ駆動周波数の交流駆動電力を生成するように制御する。日本国内では、商用電源として東日本で50Hz、西日本で60Hzの電源周波数が使用されており、東日本で駆動電源部6は50Hzの交流駆動電力を生成し、西日本で60Hzの交流駆動電力を生成する。
この制御により駆動電源部6は、周波数検出制御部7が決定した周波数の交流駆動電力を出力し、振動型圧縮機2はピストン2aを振動させる。このピストン2aの振動周波数は交流駆動電力の駆動周波数、つまり商用電源周波数と一致する。
The drive power supply unit 6 receives commercial power and generates and supplies AC drive power driven by the vibration compressor 2.
The frequency detection control unit 7 inputs a commercial power supply, detects the commercial power supply frequency, and controls the drive power supply unit 6 to generate AC drive power having the same drive frequency as the detected commercial power supply frequency. In Japan, a power supply frequency of 50 Hz is used as a commercial power supply in eastern Japan and 60 Hz in western Japan. In eastern Japan, the drive power supply unit 6 generates 50 Hz alternating current drive power, and in Western Japan generates 60 Hz alternating current drive power.
By this control, the drive power supply unit 6 outputs AC drive power having a frequency determined by the frequency detection control unit 7, and the vibration type compressor 2 vibrates the piston 2a. The vibration frequency of the piston 2a matches the drive frequency of the AC drive power, that is, the commercial power supply frequency.

続いてパルス管冷凍機1の動作原理について説明する。パルス管冷凍機1の運転時に、駆動電源部6は、商用電源と一致する駆動周波数の交流駆動電力を供給すると、振動型圧縮機2のシリンダ2b内でピストン2aが往復動作することにより、シリンダ2b内の作動ガスが圧縮・膨張される。このような作動ガスは振動型圧縮機2から接続管3、熱交換器4a、蓄冷器4b、冷却端4c、パルス管4d、熱交換器4a、イナータンスチューブ5a、バッファタンク5bまで到達する。作動ガスは、振動型圧縮機2と位相制御部5との間の一連の系の中で往復動流として流れる。   Next, the operation principle of the pulse tube refrigerator 1 will be described. When driving the pulse tube refrigerator 1, the driving power source 6 supplies AC driving power having a driving frequency that matches that of the commercial power source, so that the piston 2 a reciprocates in the cylinder 2 b of the vibration compressor 2, thereby The working gas in 2b is compressed and expanded. Such working gas reaches the connecting pipe 3, the heat exchanger 4a, the regenerator 4b, the cooling end 4c, the pulse tube 4d, the heat exchanger 4a, the inertance tube 5a, and the buffer tank 5b from the vibration type compressor 2. The working gas flows as a reciprocating flow in a series of systems between the vibration compressor 2 and the phase controller 5.

ここで作動ガスは、位相制御部5のイナータンスチューブ5aとバッファタンク5bとの中を、ほぼ正弦波的に圧力振幅を伴って流れることにより、圧力変化と流量変化との間に位相差を発生させることができる。これら冷凍回路を電気回路に例えると、イナータンスチューブ5aはインダクタンス成分と抵抗成分、バッファタンク5bはキャパシタンス成分に相当する。このような位相制御部5は、作動ガスの圧力に対する流量の位相差を−90°から+90°まで変化させることができる。   Here, the working gas flows in the inertance tube 5a and the buffer tank 5b of the phase control unit 5 with a pressure amplitude substantially sinusoidally, thereby causing a phase difference between the pressure change and the flow rate change. Can be generated. When these refrigeration circuits are compared with electric circuits, the inertance tube 5a corresponds to an inductance component and a resistance component, and the buffer tank 5b corresponds to a capacitance component. Such a phase control unit 5 can change the phase difference of the flow rate with respect to the pressure of the working gas from −90 ° to + 90 °.

このようにパルス管冷凍機1の運転時には、パルス管4dおよび位相制御部5による位相制御効果により、パルス管4d内で作動ガスの圧力と流量との間に位相差が生じ、この圧力と流量とがなす仕事が冷却端4cでのPV仕事となり、冷却端4cに寒冷を発生する。この発生寒冷を低温PV仕事と呼ぶ。   As described above, when the pulse tube refrigerator 1 is operated, a phase difference is generated between the pressure and the flow rate of the working gas in the pulse tube 4d due to the phase control effect by the pulse tube 4d and the phase control unit 5, and the pressure and the flow rate. The work that is made becomes PV work at the cooling end 4c, and cold is generated at the cooling end 4c. This generated cold is called low-temperature PV work.

ここで、冷却端4cは前記のように蓄冷器4bとパルス管4dとの間に介装されている。パルス管冷凍機1の運転時には、振動型圧縮機2の圧縮工程で送り出された作動ガスは蓄冷器4bにおいて低温となってパルス管4dに流入し、パルス管4dの内部で断熱膨張してこれにより冷却端4cで吸熱し、作動ガスが位相制御部5に流出する。また、前記とは逆に作動ガスが位相制御部5からパルス管4dを通過して冷却端4cに還流する工程では、ほぼ一定体積で変化するため熱の発生または吸収は行わない。つまり冷却端4cでは発熱がなく吸熱のみなされ、寒冷を発生することとなる。この寒冷によりコールドフィンガー13を介してX線検出素子14aが冷却される。   Here, the cooling end 4c is interposed between the regenerator 4b and the pulse tube 4d as described above. During operation of the pulse tube refrigerator 1, the working gas sent out in the compression process of the vibration type compressor 2 becomes a low temperature in the regenerator 4b, flows into the pulse tube 4d, and adiabatically expands inside the pulse tube 4d. As a result, heat is absorbed at the cooling end 4 c, and the working gas flows out to the phase controller 5. Contrary to the above, in the process in which the working gas passes from the phase control unit 5 through the pulse tube 4d and recirculates to the cooling end 4c, since it changes at a substantially constant volume, no heat is generated or absorbed. That is, there is no heat generation at the cooling end 4c, only heat absorption is performed, and cold is generated. Due to this cooling, the X-ray detection element 14 a is cooled via the cold finger 13.

続いて、このような試料分析装置1000の動作について特に振動抑制の観点から詳しく説明する。なお、周波数検出制御部7は、装置設置時などで商用電源を入力して商用電源周波数を検出し、駆動電源部6に対して検出した商用電源周波数と同じ駆動周波数の交流駆動電力を生成するように制御を終了しているものとする。日本国内では、商用電源として東日本で50Hz、西日本で60Hzの電源周波数が使用されており、東日本で駆動電源部6は50Hzの交流駆動電力を生成し、西日本で60Hzの交流駆動電力を生成することとなる。   Next, the operation of the sample analyzer 1000 will be described in detail particularly from the viewpoint of vibration suppression. The frequency detection control unit 7 detects a commercial power supply frequency by inputting a commercial power supply when the apparatus is installed, and generates AC drive power having the same drive frequency as the detected commercial power supply frequency for the drive power supply unit 6. It is assumed that the control is finished as follows. In Japan, a power frequency of 50 Hz is used as a commercial power source in eastern Japan and 60 Hz in western Japan. In eastern Japan, the drive power supply unit 6 generates 50 Hz alternating current driving power, and in western Japan it generates 60 Hz alternating current driving power. It becomes.

分析を開始すると電子顕微鏡20およびEDS検出器10が稼働する。EDS検出器10ではX線検出素子14aを冷却するため、パルス管冷凍機1を稼働させる。この際、商用電源周波数と同じ交流駆動電力が供給されてピストン2aが往復動しているため、試料室30および電子顕微鏡20へ商用電源周波数と同じ周波数の機械振動が伝達される。この機械振動は、振動型圧縮機2のリニアモータとピストン振幅や質量、位相のアンバランスによる発生振動である。このような状態は従来技術よりも好ましくないように思われるがそうではない。機械的には電子顕微鏡20の防振機構130の共振周波数(2〜4Hz)から外れるため、機械的な共振が発生することなく、防振機構130でこの振動を制振して電子顕微鏡20およびEDS検出器10への機械振動が生じないようにすることができる。   When the analysis is started, the electron microscope 20 and the EDS detector 10 are operated. In the EDS detector 10, the pulse tube refrigerator 1 is operated to cool the X-ray detection element 14a. At this time, since the same AC drive power as the commercial power supply frequency is supplied and the piston 2a reciprocates, mechanical vibration having the same frequency as the commercial power supply frequency is transmitted to the sample chamber 30 and the electron microscope 20. This mechanical vibration is generated vibration due to an imbalance between the linear motor of the vibration type compressor 2 and the piston amplitude, mass, and phase. Such a situation seems less desirable than the prior art, but it is not. Mechanically, since it deviates from the resonance frequency (2 to 4 Hz) of the vibration isolation mechanism 130 of the electron microscope 20, this vibration is suppressed by the vibration isolation mechanism 130 without causing mechanical resonance, and the electron microscope 20 and Mechanical vibrations to the EDS detector 10 can be prevented from occurring.

このような状況下、電子顕微鏡20の信号処理部(本発明の信号処理部の一具体例である)では、図4(a)で示すように、電子銃部21から電子ビームが照射されると、集束レンズ22を経て走査コイル23に到達し、走査コイル23での磁場あるいは電場によりその軌道を変えて、対物レンズ・絞り24により電子線を一点に収束させることができる。この走査コイル23には走査制御部25が接続され、走査コイル23の偏向制御を行って試料表面をX,Yの2方向に走査している。走査制御部25はCRT表示部26にも接続され、CRT表示部26は走査位置に対応した表示を行う。この走査では垂直同期信号の同期周波数(本発明の信号処理部の動作周波数の一具体例である)が例えば電源周波数と同じ60Hzである場合、周波数検出制御部7が、商用電源周波数と同じ60Hzの駆動周波数の交流駆動電力を生成するように駆動電源部6を制御するため、垂直同期信号の同期周波数、電源周波数および交流駆動電力の駆動周波数が60Hzで一致し、特に垂直同期信号へ異なる周波数のノイズが混入しなくなって発生振動による画像の揺らぎをなくし、鮮明な画像を得ることができる。   Under such circumstances, the signal processing unit of the electron microscope 20 (which is a specific example of the signal processing unit of the present invention) emits an electron beam from the electron gun unit 21 as shown in FIG. Then, the beam reaches the scanning coil 23 via the focusing lens 22, the trajectory is changed by the magnetic field or electric field in the scanning coil 23, and the electron beam can be converged to one point by the objective lens / aperture 24. A scanning control unit 25 is connected to the scanning coil 23 and performs deflection control of the scanning coil 23 to scan the sample surface in two directions of X and Y. The scanning control unit 25 is also connected to a CRT display unit 26, and the CRT display unit 26 performs display corresponding to the scanning position. In this scanning, when the synchronizing frequency of the vertical synchronizing signal (which is a specific example of the operating frequency of the signal processing unit of the present invention) is, for example, 60 Hz, which is the same as the power supply frequency, the frequency detection control unit 7 has the same 60 Hz as the commercial power supply frequency. In order to control the drive power supply unit 6 so as to generate AC drive power with a drive frequency of 50 Hz, the synchronization frequency of the vertical synchronization signal, the power supply frequency, and the drive frequency of the AC drive power match at 60 Hz, and in particular, different frequencies to the vertical synchronization signal Therefore, it is possible to eliminate the fluctuation of the image due to the generated vibration and to obtain a clear image.

さらに、電子ビームが照射された試料から二次電子や反射電子が放射される。検出部27は、これら電子を検出して、検出信号を出力する。この検出信号には機械振動に起因する振動ノイズおよび電源ノイズが重畳されているが、周波数分布では電源周波数と一致する周波数(東日本で50Hz、西日本で60Hz)のみ著しく大きくなったノイズである。このようなノイズを含む検出信号が入力された画像信号処理部28では、画像信号処理部28に内蔵される電源ノイズ除去部(図示せず)が電源周波数に合致した周波数成分を除去する処理を行う。このような電源ノイズ除去部は、例えば、バンドパスフィルターやハイパスフィルターである。これにより、電源ノイズおよび振動ノイズが共に除去される。画像信号処理部28は、ノイズが除去された検出信号を用いて画像信号処理を行うため、この点でも鮮明な画像を得ることができる。
本発明者は、検証のため実験を行い、本形態の試料分析装置1000は倍率10万倍でも通常の液体窒素冷却の安定時(バブリングがない状態)における場合と画像に差がないことを確認した。
Further, secondary electrons and reflected electrons are emitted from the sample irradiated with the electron beam. The detection unit 27 detects these electrons and outputs a detection signal. Although vibration noise and power supply noise resulting from mechanical vibration are superimposed on this detection signal, only the frequency (50 Hz in eastern Japan, 60 Hz in western Japan) is significantly increased in the frequency distribution. In the image signal processing unit 28 to which such a detection signal including noise is input, a power source noise removing unit (not shown) built in the image signal processing unit 28 performs processing for removing frequency components that match the power source frequency. Do. Such a power supply noise removing unit is, for example, a band pass filter or a high pass filter. Thereby, both power supply noise and vibration noise are removed. Since the image signal processing unit 28 performs image signal processing using the detection signal from which noise has been removed, a clear image can be obtained in this respect as well.
The present inventor conducted an experiment for verification, and confirmed that the sample analyzer 1000 of the present embodiment has no difference in image from the case of normal liquid nitrogen cooling stable (no bubbling state) even at a magnification of 100,000 times. did.

同様にEDS検出器10でも、図4(b)で示すように、電子顕微鏡20の電子銃部21から電子ビームが試料に向けて照射されると、試料から特性X線が放射される。X線検出素子部14a(図2参照)は、特性X線を検出して、X線検出信号を出力する。このX線検出信号にも機械振動に起因する振動ノイズおよび電源ノイズが重畳されているが、周波数では電源周波数と一致する周波数(東日本で50Hz、西日本で60Hz)のみ著しく大きいノイズである。このようなノイズを含む検出信号を入力した検出信号処理部16では、検出信号処理部16に内蔵される電源ノイズ除去部が電源周波数に合致した周波数成分を除去する処理を行う。このような電源ノイズ除去部は、例えば、バンドパスフィルターやハイパスフィルターである。これにより、電源ノイズおよび振動ノイズが共に除去される。検出信号処理部16は、ノイズが除去されたX線検出信号を用いてスペクトル分析処理を行うため、発生振動による影響をなくした正確な処理を行うことができる。   Similarly, in the EDS detector 10, as shown in FIG. 4B, when the electron beam is irradiated from the electron gun unit 21 of the electron microscope 20 toward the sample, characteristic X-rays are emitted from the sample. The X-ray detection element unit 14a (see FIG. 2) detects characteristic X-rays and outputs an X-ray detection signal. Although vibration noise and power supply noise due to mechanical vibration are also superimposed on this X-ray detection signal, only the frequency that matches the power supply frequency (50 Hz in eastern Japan and 60 Hz in western Japan) is significantly large in frequency. In the detection signal processing unit 16 to which such a detection signal including noise is input, a power supply noise removal unit built in the detection signal processing unit 16 performs a process of removing a frequency component that matches the power supply frequency. Such a power supply noise removing unit is, for example, a band pass filter or a high pass filter. Thereby, both power supply noise and vibration noise are removed. Since the detection signal processing unit 16 performs the spectrum analysis process using the X-ray detection signal from which noise has been removed, the detection signal processing unit 16 can perform an accurate process that eliminates the influence of the generated vibration.

以上本形態について説明した。本形態ではその地域の商用周波数に合致するように選定する周波数検出制御部7を設け、パルス管冷凍機1の振動型圧縮機2のリニアモータの駆動周波数を変更できるようにした。これにより、機械振動の主成分は、商用電源周波数と一致したほぼ正弦波となり、電子顕微鏡の画像処理時には、電源ノイズとともに振動ノイズも除去することができる。   The present embodiment has been described above. In this embodiment, the frequency detection control unit 7 is selected so as to match the commercial frequency of the area so that the drive frequency of the linear motor of the vibration type compressor 2 of the pulse tube refrigerator 1 can be changed. As a result, the main component of mechanical vibration is a substantially sine wave that matches the commercial power supply frequency, and vibration noise can be removed together with power supply noise during image processing of an electron microscope.

なお、電子顕微鏡20の信号処理部を更に改良した形態とすることもできる。図5は他の試料分析用回路の回路ブロック図であり、図5(a)は電子顕微鏡の回路ブロック図、図5(b)はEDS検出器の回路ブロック図である。本形態では図4を用いて説明した形態と比較すると、走査制御部25に周波数検出制御部7を接続し、周波数検出制御部7が、商用電源を入力して商用電源周波数を検出し、走査制御部25に対して検出した商用電源周波数と同じ同期周波数の垂直同期信号を生成するように制御する。日本国内では、商用電源として東日本で50Hz、西日本で60Hzの電源周波数が使用されており、東日本で走査制御部25は50Hzの垂直同期信号を生成し、西日本で60Hzの垂直同期信号を生成する。   The signal processing unit of the electron microscope 20 can be further improved. FIG. 5 is a circuit block diagram of another sample analysis circuit, FIG. 5 (a) is a circuit block diagram of an electron microscope, and FIG. 5 (b) is a circuit block diagram of an EDS detector. In this embodiment, compared with the embodiment described with reference to FIG. 4, the frequency detection control unit 7 is connected to the scan control unit 25, and the frequency detection control unit 7 inputs the commercial power supply to detect the commercial power supply frequency and scans. Control unit 25 is controlled to generate a vertical synchronization signal having the same synchronization frequency as the detected commercial power supply frequency. In Japan, a power supply frequency of 50 Hz is used as a commercial power source in eastern Japan and 60 Hz in western Japan. In eastern Japan, the scanning control unit 25 generates a vertical synchronizing signal of 50 Hz and generates a vertical synchronizing signal of 60 Hz in western Japan.

このような信号処理部では、以下のような処理を行う。図5(a)で示すように、電子銃部21から電子ビームが照射されると、集束レンズ22を経て走査コイル23に到達し、走査コイル23での磁場あるいは電場によりその軌道を変えて、対物レンズ・絞り24により電子線を一点に収束させることができる。この走査コイル23には走査制御部25が接続され、走査コイル23の偏向制御を行って試料表面をX,Yの2方向に走査している。走査制御部25はCRT表示部26にも接続され、CRT表示部26は走査位置に対応して表示している。ここで周波数検出制御部7が、商用電源周波数と同じ周波数の駆動周波数の交流駆動電力を生成するように駆動電源部6を制御するとともに、商用電源周波数と同じ同期周波数の垂直同期信号を生成するように走査制御部25を制御する。このため走査制御部25の走査では垂直同期信号の同期周波数(本発明の信号処理部の動作周波数である)が例えば電源周波数と同じ(東日本で50Hz、西日本で60Hz)に変更され、垂直同期信号の同期周波数、電源周波数および交流駆動電力の駆動周波数が一致するため、特に垂直同期信号へ異なる周波数のノイズが混入しなくなって発生振動による画像の揺らぎをなくし、鮮明な画像を得ることができる。   Such a signal processing unit performs the following processing. As shown in FIG. 5A, when an electron beam is irradiated from the electron gun unit 21, it reaches the scanning coil 23 via the focusing lens 22, and its orbit is changed by the magnetic field or electric field in the scanning coil 23. The electron beam can be converged to one point by the objective lens / aperture 24. A scanning control unit 25 is connected to the scanning coil 23 and performs deflection control of the scanning coil 23 to scan the sample surface in two directions of X and Y. The scanning control unit 25 is also connected to a CRT display unit 26, and the CRT display unit 26 displays corresponding to the scanning position. Here, the frequency detection control unit 7 controls the drive power supply unit 6 so as to generate AC drive power having the same drive frequency as the commercial power supply frequency, and generates a vertical synchronization signal having the same synchronization frequency as the commercial power supply frequency. The scanning control unit 25 is controlled as described above. For this reason, in the scanning of the scanning control unit 25, the synchronizing frequency of the vertical synchronizing signal (the operating frequency of the signal processing unit of the present invention) is changed to, for example, the same as the power supply frequency (50 Hz in eastern Japan, 60 Hz in western Japan). Since the synchronization frequency, the power supply frequency, and the drive frequency of the AC drive power coincide with each other, noises of different frequencies are not mixed in the vertical synchronization signal, and the fluctuation of the image due to the generated vibration can be eliminated and a clear image can be obtained.

さらに、電子ビームが照射された試料から二次電子や反射電子が放射される。検出部27は、これら電子を検出して、検出信号を出力する。この検出信号には機械振動に起因する振動ノイズおよび電源ノイズが重畳されているが、周波数分布では電源周波数と一致する周波数(東日本で50Hz、西日本で60Hz)のみ著しく大きくなったノイズである。このようなノイズを含む検出信号が入力された画像信号処理部28では、画像信号処理部28に内蔵される電源ノイズ除去部(図示せず)が電源周波数に合致した周波数成分を除去する処理を行う。このような電源ノイズ除去部は、例えば、バンドパスフィルターやハイパスフィルターである。これにより、電源ノイズおよび振動ノイズが共に除去される。画像信号処理部28は、ノイズが除去された検出信号を用いて画像信号処理を行うため、この点でも鮮明な画像を得ることができる。
本発明者は、検証のため実験を行い、倍率10万倍でも通常の液体窒素冷却の安定時(バブリングがない状態)における場合と画像に差がないことを確認した。
Further, secondary electrons and reflected electrons are emitted from the sample irradiated with the electron beam. The detection unit 27 detects these electrons and outputs a detection signal. Although vibration noise and power supply noise resulting from mechanical vibration are superimposed on this detection signal, only the frequency (50 Hz in eastern Japan, 60 Hz in western Japan) is significantly increased in the frequency distribution. In the image signal processing unit 28 to which such a detection signal including noise is input, a power source noise removing unit (not shown) built in the image signal processing unit 28 performs processing for removing frequency components that match the power source frequency. Do. Such a power supply noise removing unit is, for example, a band pass filter or a high pass filter. Thereby, both power supply noise and vibration noise are removed. Since the image signal processing unit 28 performs image signal processing using the detection signal from which noise has been removed, a clear image can be obtained in this respect as well.
The inventor conducted an experiment for verification, and confirmed that there was no difference in image from the case of normal liquid nitrogen cooling when the liquid nitrogen cooling was stable (in the absence of bubbling).

同様にEDS検出器10でも、図5(b)で示すように、電子顕微鏡20の電子銃部21から電子ビームが試料に向けて照射されると、試料から特性X線が放射される。X線検出素子部14a(図2参照)は、特性X線を検出して、X線検出信号を出力する。このX線検出信号にも機械振動に起因する振動ノイズおよび電源ノイズが重畳されているが、周波数では電源周波数と一致する周波数(東日本で50Hz、西日本で60Hz)のみ著しく大きいノイズである。このようなノイズを含む検出信号を入力した検出信号処理部16では、検出信号処理部16に内蔵される電源ノイズ除去部が電源周波数に合致した周波数成分を除去する処理を行う。このような電源ノイズ除去部は、例えば、バンドパスフィルターやハイパスフィルターである。これにより、電源ノイズおよび振動ノイズが共に除去される。検出信号処理部16は、ノイズが除去されたX線検出信号を用いてスペクトル分析処理を行うため、発生振動による影響をなくした正確な処理を行うことができる。   Similarly, in the EDS detector 10, as shown in FIG. 5B, when an electron beam is irradiated from the electron gun unit 21 of the electron microscope 20 toward the sample, characteristic X-rays are emitted from the sample. The X-ray detection element unit 14a (see FIG. 2) detects characteristic X-rays and outputs an X-ray detection signal. Although vibration noise and power supply noise due to mechanical vibration are also superimposed on this X-ray detection signal, only the frequency that matches the power supply frequency (50 Hz in eastern Japan and 60 Hz in western Japan) is significantly large in frequency. In the detection signal processing unit 16 to which such a detection signal including noise is input, a power supply noise removal unit built in the detection signal processing unit 16 performs a process of removing a frequency component that matches the power supply frequency. Such a power supply noise removing unit is, for example, a band pass filter or a high pass filter. Thereby, both power supply noise and vibration noise are removed. Since the detection signal processing unit 16 performs the spectrum analysis process using the X-ray detection signal from which noise has been removed, the detection signal processing unit 16 can perform an accurate process that eliminates the influence of the generated vibration.

続いて、本発明の他の形態について、図を参照しつつ説明する。図6は他の形態の試料分析装置の説明図である。なお、本形態でもパルス管冷凍機搭載装置の一具体例として試料分析装置を挙げて説明する。本形態では、先に説明した試料分析装置と比較するとパルス管冷凍機1の構造が相違するものであり、図1で示したパルス管冷凍機では接続管3が殆どなく、振動型圧縮機2、膨張機4および位相制御部5を一体に形成したが、本形態では、振動型圧縮機2を他所に配置するため接続管3を長くするとともに、機械振動を伝えないようにする点が相違する。
以下、相違点を重点的に説明し、他の構成は図1〜図5,図7,図8を用いて説明した先の形態および従来技術と同様であるとして同じ符号を付すとともにその重複する説明を省略する。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 6 is an explanatory view of another type of sample analyzer. In this embodiment, a sample analyzer will be described as a specific example of the apparatus equipped with a pulse tube refrigerator. In this embodiment, the structure of the pulse tube refrigerator 1 is different from that of the sample analyzer described above, and the pulse tube refrigerator shown in FIG. The expander 4 and the phase control unit 5 are integrally formed, but the present embodiment is different in that the connection pipe 3 is lengthened and the mechanical vibration is not transmitted because the vibration type compressor 2 is disposed elsewhere. To do.
Hereinafter, the differences will be described with emphasis, and other configurations will be denoted by the same reference numerals as those in the previous embodiment and the prior art described with reference to FIGS. Description is omitted.

振動型圧縮機2は、図6で示すように、本体40上に配置されている。なお、図示しないが、本体40と振動型圧縮機2との間にも、図示しない防振機構を配置し、振動型圧縮機2からの機械振動を本体40へ伝えないようにしても良い。
接続管3は、図に示すように弦巻状のバネ様部3aが形成され、振動型圧縮機2から振動方向に対して垂直に伸びる管と、膨張機から振動方向に伸びる管とを接続している。このようにバネ様部3aは、接続管3の方向を変更する(図では90度変化させている)とともに、矢印A方向、つまり機械振動方向の振動を吸収する機能も有している。このバネ様部3aは直径を変化させることでバネ定数が変更でき、防振機構140の共振周波数を回避するように周波数の調整に利用することも可能である。
The vibration type compressor 2 is arranged on the main body 40 as shown in FIG. Although not shown, an anti-vibration mechanism (not shown) may be disposed between the main body 40 and the vibration type compressor 2 so that mechanical vibration from the vibration type compressor 2 is not transmitted to the main body 40.
As shown in the figure, the connecting pipe 3 is formed with a string-like spring-like portion 3a, and connects a pipe extending perpendicularly to the vibration direction from the vibration compressor 2 and a pipe extending from the expander in the vibration direction. ing. In this way, the spring-like portion 3a changes the direction of the connecting pipe 3 (changes by 90 degrees in the figure) and also has a function of absorbing vibration in the direction of arrow A, that is, in the mechanical vibration direction. The spring-like portion 3a can change its spring constant by changing its diameter, and can also be used to adjust the frequency so as to avoid the resonance frequency of the vibration isolation mechanism 140.

このような試料分析装置2000では、パルス管冷凍機1の振動型圧縮機2と膨張機4を分離するとともに振動絶縁する接続管3を介在させる構成とすることで、先の形態で得られる振動による影響を排除する効果に加え、電子顕微鏡20は、振動型圧縮機2からの機械振動の影響をさらに低減できる。また、振動型圧縮機2が別置されるためEDS検出器10の小型化が可能となり、膨張機4をよりX線検出素子14aの近傍に設置できるため、熱損失を小さくして、より効果的にX線検出器を冷却することができる。   In such a sample analyzer 2000, the vibration obtained in the previous embodiment can be obtained by interposing the connecting tube 3 that separates the vibration type compressor 2 and the expander 4 of the pulse tube refrigerator 1 and is vibration-insulated. In addition to the effect of eliminating the influence of, the electron microscope 20 can further reduce the influence of mechanical vibration from the vibration type compressor 2. Further, since the vibration type compressor 2 is provided separately, the EDS detector 10 can be reduced in size, and the expander 4 can be installed in the vicinity of the X-ray detection element 14a. Thus, the X-ray detector can be cooled.

以上、各形態について説明した。本形態では、試料分析装置、特にエネルギー分散型半導体X線検出器を例に挙げて説明したが、試料分析装置に限定する趣旨ではなく、パルス管冷凍機を搭載するとともに、各種の信号処理を行うようなパルス管冷凍機搭載装置での適用が可能である。
また、パルス管冷凍機の最適化を50〜60Hzの範囲で実施しておくことによりいずれの周波数が選定されても所要の冷凍能力が得られるようにしても良い。
In the above, each form was demonstrated. In this embodiment, a sample analyzer, particularly an energy dispersive semiconductor X-ray detector, has been described as an example. However, the present invention is not limited to the sample analyzer, and a pulse tube refrigerator is mounted and various signal processing is performed. It can be applied to a device equipped with a pulse tube refrigerator.
Further, by optimizing the pulse tube refrigerator in the range of 50 to 60 Hz, the required refrigeration capacity may be obtained regardless of which frequency is selected.

また、先の形態では、周波数検出制御部7は、ピストンの往復動の運転周波数を地域の電源周波数に合わせて自動に切換えるものとしたが、周波数検出制御部7に図示しない切換えスイッチを搭載して手動で切り替えるようにしてもよい。   In the previous embodiment, the frequency detection control unit 7 automatically switches the operation frequency of the reciprocating motion of the piston in accordance with the local power supply frequency. However, the frequency detection control unit 7 includes a changeover switch (not shown). May be switched manually.

以上、本発明によれば、一対のピストンを対向に配置した往復動圧縮機と、熱交換器、蓄冷器、パルス管からなる膨張機および位相制御部を備えたパルス管冷凍機の、前記往復動圧縮機の駆動周波数を地域の商用電源周波数と一致するように切り替える周波数検出制御部を設けたことで、冷凍機の発生力による発生振動の基本周波数を商用電源周波数と一致させることができる。   As described above, according to the present invention, the reciprocating compressor includes a reciprocating compressor in which a pair of pistons are arranged opposite to each other, a reciprocating compressor including a heat exchanger, a regenerator, an expander including a pulse tube, and a phase controller. By providing a frequency detection control unit that switches the driving frequency of the dynamic compressor so as to coincide with the commercial power supply frequency in the region, the fundamental frequency of vibration generated by the generated force of the refrigerator can be matched with the commercial power supply frequency.

これにより、電子顕微鏡の画像処理で用いられている電源ノイズのキャンセリング機能で発生振動の影響を軽減できるので、従来のGM冷凍機方式に比べて、コンパクトで良質な画像が得られる試料分析装置を構築することができる。また、GM冷凍機では必須であった圧縮機のオイルや気液分離フィルター、膨張機の摺動ピストンのメンテナンスもなくすことができるのでランニングコストの低減も可能である。   As a result, the influence of the generated vibration can be reduced by the power noise canceling function used in the image processing of the electron microscope, so that the sample analyzer can obtain a compact and high-quality image compared with the conventional GM refrigerator system. Can be built. Further, since maintenance of the compressor oil and gas-liquid separation filter and the sliding piston of the expander, which are essential in the GM refrigerator, can be eliminated, the running cost can be reduced.

また、液体窒素冷却で生じていた液体窒素補給後の安定化のための待ち時間、およびランダムに発生するバブリングの影響も皆無とすることができる。さらに、液体窒素の補給、及び補給作業をなくすことができるのでランニングコストの低減も可能である。   In addition, it is possible to eliminate the waiting time for stabilization after replenishment of liquid nitrogen that has been caused by cooling of liquid nitrogen and the influence of bubbling that occurs randomly. Furthermore, since the supply of liquid nitrogen and the supply work can be eliminated, the running cost can be reduced.

試料分析装置の説明図である。It is explanatory drawing of a sample analyzer. EDS検出器の説明図である。It is explanatory drawing of an EDS detector. パルス管冷凍器の説明図である。It is explanatory drawing of a pulse tube refrigerator. 試料分析用回路の回路ブロック図であり、図4(a)は電子顕微鏡の回路ブロック図、図4(b)はEDS検出器の回路ブロック図である。FIG. 4A is a circuit block diagram of an electron microscope, and FIG. 4B is a circuit block diagram of an EDS detector. 他の試料分析用回路の回路ブロック図であり、図5(a)は電子顕微鏡の回路ブロック図、図5(b)はEDS検出器の回路ブロック図である。FIG. 5A is a circuit block diagram of an electron microscope, and FIG. 5B is a circuit block diagram of an EDS detector. 他の形態の試料分析装置の説明図である。It is explanatory drawing of the sample analyzer of another form. 従来技術のEDS検出器を搭載する試料分析装置の説明図である。It is explanatory drawing of the sample analyzer which mounts the EDS detector of a prior art. EDS検出器の説明図である。It is explanatory drawing of an EDS detector.

符号の説明Explanation of symbols

1000,2000:試料分析装置
10:EDS検出器
11:クライオスタット
11a:本体部
11b:筒状部
11c:X線窓
1:パルス管冷凍機
1a:冷凍機本体
2:振動型圧縮機
2a:ピストン
2b:シリンダ
3:接続管
3a:バネ様部
4:膨張機
4a:熱交換器
4b:蓄冷器
4c:冷却端
4d:パルス管
5:位相制御部
5a:イナータンスチューブ
5b:バッファタンク
6:駆動電源部
7:周波数検出制御部
13:コールドフィンガー
14:X線検出素子部
14a:X線検出素子
14b:温度センサ
15:移動部
15a:ガイドベース
15b,15c:ガイド部
15d:ガイドロッド
15e:アクチュエータ
15f:被ガイド部
16:電源ノイズ除去部
17:検出信号処理部
20:電子顕微鏡
21:電子銃部
22:集束レンズ
23:走査コイル
24:対物レンズ
25:走査制御部
26:CRT表示部
27:検出部
28:画像信号処理部
30:試料室
40:本体
50:連結管
51:本体部分
52:可撓部分
60:防振スタンド
70:錘
80:圧力変換バルブユニット
90:コンプレッサ
100:高圧ヘリウム配管
110:低圧ヘリウム配管
120:コントローラ
130:防振機構
1000, 2000: Sample analyzer 10: EDS detector 11: Cryostat 11a: Main part 11b: Cylindrical part 11c: X-ray window 1: Pulse tube refrigerator 1a: Refrigerator main body 2: Vibratory compressor 2a: Piston 2b : Cylinder 3: Connection pipe 3a: Spring-like part 4: Expander 4a: Heat exchanger 4b: Regenerator 4c: Cooling end 4d: Pulse tube 5: Phase control part 5a: Inertance tube 5b: Buffer tank 6: Drive power supply Part 7: Frequency detection control part 13: Cold finger 14: X-ray detection element part 14a: X-ray detection element 14b: Temperature sensor 15: Moving part 15a: Guide base 15b, 15c: Guide part 15d: Guide rod 15e: Actuator 15f : Guided part 16: Power supply noise removing part 17: Detection signal processing part 20: Electron microscope 21: Electron gun part 22: Focusing lens 23: Running Coil 24: Objective lens 25: Scanning control unit 26: CRT display unit 27: Detection unit 28: Image signal processing unit 30: Sample chamber 40: Main body 50: Connecting tube 51: Main body portion 52: Flexible portion 60: Anti-vibration stand 70: Weight 80: Pressure conversion valve unit 90: Compressor 100: High pressure helium piping 110: Low pressure helium piping 120: Controller 130: Vibration isolation mechanism

Claims (7)

一対のピストンを対向に配置した振動型圧縮機を有する冷凍機本体と、
地域の商用電源周波数を検出し、この商用電源周波数と一致するように前記振動型圧縮機の駆動周波数を切り換え制御する周波数検出制御部と、
切換えられた駆動周波数による交流駆動電力を供給して前記振動型圧縮機を駆動する駆動電源部と、
を備えることを特徴とするパルス管冷凍機。
A refrigerator main body having a vibration type compressor in which a pair of pistons are arranged opposite to each other;
A frequency detection control unit that detects a commercial power supply frequency in a region and switches and controls the drive frequency of the vibration type compressor so as to coincide with the commercial power supply frequency;
A drive power supply unit for driving the vibration type compressor by supplying AC drive power with the switched drive frequency;
A pulse tube refrigerator comprising:
請求項1に記載のパルス管冷凍機において、
前記冷凍機本体は、
ピストンおよびこのピストンを往復動させる駆動部を含むリニアモータと、リニアモータが内部に収容されるシリンダと、を備え、シリンダの内部でピストンを往復動させて圧縮空間を区画形成し、この圧縮空間内の流体を周期的に圧縮する振動型圧縮機と、
振動型圧縮機に連結される膨張機と、
膨張機に連結される位相制御部と、
を備えることを特徴とするパルス管冷凍機。
In the pulse tube refrigerator according to claim 1,
The refrigerator main body is
A linear motor including a piston and a drive unit that reciprocates the piston, and a cylinder in which the linear motor is housed, and the piston is reciprocated inside the cylinder to define a compression space. An oscillating compressor that periodically compresses the fluid inside;
An expander coupled to the vibratory compressor;
A phase control unit coupled to the expander;
A pulse tube refrigerator comprising:
請求項2に記載のパルス管冷凍機において、
前記冷凍機本体は、
振動型圧縮機と膨張器との間に連結される接続管を備えることを特徴とするパルス管冷凍機。
In the pulse tube refrigerator according to claim 2,
The refrigerator main body is
A pulse tube refrigerator comprising a connecting tube connected between a vibration type compressor and an expander.
請求項3に記載のパルス管冷凍機において、
前記接続管は弦巻状のバネ様部を備え、
前記振動型圧縮機のピストン駆動方向とバネ様部の中心軸方向とが略平行に配置されることを特徴とするパルス管冷凍機。
In the pulse tube refrigerator according to claim 3,
The connecting pipe includes a string-like spring-like portion,
A pulse tube refrigerator, wherein a piston driving direction of the vibration type compressor and a central axis direction of the spring-like portion are arranged substantially in parallel.
請求項1〜請求項4の何れか一項に記載のパルス管冷凍機を搭載するパルス管冷凍機搭載装置であって、
商用電源周波数と同じ動作周波数で各種信号処理を行う信号処理部を備え、
商用電源周波数、駆動周波数および動作周波数を一致させて信号処理部における振動の影響を低減させることを特徴とするパルス管冷凍機搭載装置。
A pulse tube refrigerator mounting device on which the pulse tube refrigerator according to any one of claims 1 to 4 is mounted,
A signal processing unit that performs various signal processing at the same operating frequency as the commercial power supply frequency,
A pulse tube refrigerator mounting device characterized in that the influence of vibration in a signal processing unit is reduced by matching a commercial power supply frequency, a driving frequency, and an operating frequency.
請求項1〜請求項4の何れか一項に記載のパルス管冷凍機を搭載するパルス管冷凍機搭載装置であって、
所定の動作周波数で各種信号処理を行う信号処理部を備え、
前記周波数検出制御部は信号処理部に接続され、地域の商用電源周波数を検出してこの商用電源周波数と一致するように信号処理部の動作周波数を切り換え制御するようになされ、商用電源周波数、駆動周波数および動作周波数を一致させて信号処理部における振動の影響を低減させることを特徴とするパルス管冷凍機搭載装置。
A pulse tube refrigerator mounting device on which the pulse tube refrigerator according to any one of claims 1 to 4 is mounted,
A signal processing unit that performs various signal processing at a predetermined operating frequency,
The frequency detection control unit is connected to the signal processing unit, detects the commercial power supply frequency in the region, and controls the operation frequency of the signal processing unit so as to match the commercial power supply frequency. An apparatus for mounting a pulse tube refrigerator, wherein the frequency and the operating frequency are matched to reduce the influence of vibration in the signal processing unit.
請求項5または請求項6に記載のパルス管冷凍機を搭載するパルス管冷凍機搭載装置であって、
前記信号処理部は、商用電源周波数で振動する電源ノイズとともに、パルス管冷凍機の振動型圧縮機の機械振動により発生する駆動周波数と一致する振動ノイズを、信号から除去する電源ノイズ除去部を内蔵し、電源ノイズおよび振動ノイズが除去された信号に対して各種の処理を行うことを特徴とするパルス管冷凍機搭載装置。
A pulse tube refrigerator mounting device on which the pulse tube refrigerator according to claim 5 or 6 is mounted,
The signal processing unit has a built-in power supply noise removal unit that removes vibration noise that matches the drive frequency generated by mechanical vibration of the vibration type compressor of the pulse tube refrigerator, as well as power supply noise that vibrates at the commercial power supply frequency. And a pulse tube refrigerator mounting device that performs various types of processing on a signal from which power supply noise and vibration noise have been removed.
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