引言

蔡司 GeminiSEM 系列的安装要求里，振动这一项没有给 VC 曲线，而是按方向、按三个频段直接给出速度限值。水平方向在 10Hz 以下小于 5 μm/s，10 到 60Hz 小于 10 μm/s，60Hz 以上小于 14 μm/s；垂直方向对应 4、14、20 μm/s。测点定在样品室高度 1.0 到 1.5 m，取值方式为时域有效值。

这种写法带来两个直接后果。现场验收不能拿一条曲线去套，要按表逐段核对；用 VC 曲线做对照时，也不能把两边的数字并排比较，因为统计口径不同。很多争议出在第二步上。

本文把这张表拆开讲。数值怎么读，测点为什么放在样品室高度，超标之后按什么顺序排查与选方案，都按手册给出的条件来。场地本身有多少振动、该怎么先测一遍，方法见实验室楼板振动自查方法。

一、指标写成三段的原因

1.1 三个频段对应不同的激励来源

10Hz 以下的振动主要来自建筑与地面。楼板与梁的自振、邻近道路与轨道交通、人员走动与重型车辆经过，能量集中在这一段。10 到 60Hz 之间，泵组、风机、空调机组与冷水机组的转频及其谐波是主要来源，实验室所在楼层的设备间往往就落在这个区间。60Hz 以上多为管路振动、局部设备的高频分量，以及声场与结构的耦合。

频段与来源不是一一对应，现场经常出现跨段的峰值。这里给的是排查时的起点，不是结论。

1.2 限值随频率放宽

三个频段的限值逐段放宽，垂直方向从 4 到 14 再到 20 μm/s，水平方向从 5 到 10 再到 14 μm/s。这个走向反映的是设备的敏感度随频率下降，高频的位移幅值小，同样的速度值对应的位移更小，对成像的影响也弱一些。

判断依据： 不能因为高频限值宽松就认为高频不重要。60Hz 以上的限值放宽了，但这一段的激励源往往离设备更近，泵组与管路就在几米之内，实际超标的情况并不少见。

1.3 水平与垂直分开给

同一频段内，垂直方向的限值都比水平方向严。10Hz 以下垂直 4、水平 5，10 到 60Hz 垂直 14、水平 10，60Hz 以上垂直 20、水平 14。前两段垂直更严，第三段反过来。

这个分布与电子光学柱的结构有关。镜筒是竖直的，样品台在样品室内做平面移动，垂直方向的相对位移直接影响工作距离与焦面。到了高频段，水平方向的限值反而更紧，与样品台、光阑等部件的横向响应有关。

二、三段限值的具体数值

2.1 手册给出的原始表格

来源：ZEISS GeminiSEM Series Instruction Manual，文件编号 349500-8038-000，3.4 节 Installation Requirements。手册中水平方向写作 μm/s，垂直方向明确标注 rms，取值方式为时域测量，测点在样品室高度 1.0 到 1.5 m。

2.2 两个分界处存在台阶

垂直方向在 10Hz 处的台阶较大。同一个 5 μm/s 的峰值，中心频率在 9.8Hz 时超过限值，在 10.2Hz 时就落在宽松的一段里。测量分辨率： 这种情况要求用窄带谱判断峰值的中心频率，1/3 倍频程在 10Hz 附近的分辨率不足，会把跨段的能量摊到相邻两带上，两头都读不出真实峰值。

2.3 测点在样品室高度，不是地面

手册把测点定在样品室高度，范围 1.0 到 1.5 m，并且要求时域取值。这一条经常被忽略，现场只在地面测一次就下结论。

设备本体在部分频段会放大楼面振动。镜筒、样品室、外罩与管路的局部模态落在中高频，地面测到的 10 μm/s 传到样品室可能已经放大。结论： 地面测点合格，只说明楼板这一侧没问题，不能替代样品室高度的验收测量。隔振平台装好之后，复测点同样要回到样品室高度。

三、与 VC 曲线怎么对照

3.1 两种口径的统计方式不同

VC 曲线给的是 1/3 倍频程带宽内的速度有效值，按中心频率逐带给出限值，VC-D 为 6.25 μm/s，VC-E 为 3.12 μm/s。GeminiSEM 给的是三个宽带内的总有效值，1 到 10Hz 算一个数，10 到 60Hz 算一个数。

宽带值是把带内所有频率分量叠加后的结果。各分量互不相关时，合成值约等于各分量平方和的开方。带宽越宽，包含的分量越多，同样的单带水平合成出来的总有效值越大。两套数字放在一起比大小，没有意义。

3.2 逐带满足 VC-D 仍可能超限

按互不相关的近似合成估算。10 到 60Hz 内有 8 个 1/3 倍频程，中心频率从 10Hz 到 50Hz，若每一带都停在 VC-D 的 6.25 μm/s，合成后约为 17.7 μm/s，高于水平方向 10 μm/s 的限值。1 到 10Hz 内有 11 个带，同样条件下合成约 20 μm/s，与 4 和 5 μm/s 的限值差得更远。

这个估算说明一件事，逐带满足 VC-D 的楼面不一定满足 GeminiSEM 的要求。反过来，某个宽带读数超过 VC-D 的单带限值，也不等于场地不合格。可用做法： 验收按手册的三段限值判，VC 曲线只在横向比较不同场地、或与同楼层其它设备共用同一套隔振方案时作参考。VC 曲线的分级与适用设备见VC 曲线与电镜振动等级的对应关系。

3.3 公开资料里反映的实际等级

第三方隔振厂商公开的 GeminiSEM 安装报告里，隔振前的楼面实测多在 VC-E 到 VC-F，隔振后做到 VC-G。这些报告采用的判据仍是厂商的三段限值，VC 等级只是便于阅读的表达方式。

同一系列内不同型号的限值是同一张表。GeminiSEM 360、460、560 共用这份安装要求，选型时不按型号区分振动指标。透射电镜的要求比扫描电镜更严，差别在哪几项，见透射电镜与扫描电镜在振动要求上的差别。

四、同一张表里的其它环境项

4.1 温度、湿度与海拔

温度这一项与振动会互相伪装。热漂移造成的像移是缓慢的单调位移，振动造成的是高频抖动，两者在图像上的表现不同，但在低倍下容易混淆。判断顺序上，先看时间尺度，再看频谱。

4.2 杂散磁场

手册给出两条限值。直流分量 0.5 mG 每 5 分钟以内，交流分量在 10Hz 到 1kHz 之间峰峰值小于 1 mG。

磁场与振动是两条独立的传递路径，处理手段也不同。隔振平台对磁场没有作用，消磁装置对振动也没有作用。现场如果同时存在两类问题，测量要分开做，方案也要分开定。电子束受磁场干扰的表现与消磁器选型是另一个题目，本站另有文章讨论。

4.3 声学噪声

声学噪声通过两种方式影响成像。一是声场直接激励设备外罩与镜筒，形成结构振动；二是声场在样品室内形成压力波动。隔振平台处理不了这两条路径，需要从声源与围护结构入手。声学与振动的关系另有一篇专门讨论。

五、超标后的处置顺序

5.1 先定频段与方向

第一步不是选方案，是把超标的位置定下来。需要三个信息：哪个方向超标、峰值中心频率落在哪一段、这个峰值是稳态还是间歇出现。

间歇出现的峰值往往与设备运行状态相关。泵组启停、空调压缩机切换、邻近实验室开机，都会在谱图上留下间歇分量。连续测一段时间的瀑布图比单次采样更能说明问题。

5.2 按频段选隔振方式

来源：HERZ AVI 系列与 UNICORN HS 华山、GS 冈山系列的产品资料。气浮平台的固有频率标称值在 1.5 到 3Hz 之间，同负载与实际使用情况相关。

载荷口径： 选型按含隔振平台与配重的总重计算。AVI-200 的负载能力为 0 到 318 kg 或 0 到 455 kg（按型号分档），AVI-400 为 0 到 800 kg，AVI-600 为 0 到 1200 kg，可扩展至 1680 kg。两类方案的频段边界与判断依据见主动隔振与被动隔振的边界。

5.3 平台处理不了的两类激励

第一类是设备自身与附属设备产生的振动。真空泵、压缩机、循环水机如果与主机刚性连接或放在同一块楼板上，振动从设备内部或近场传入，隔振平台装在主机下面拦不住。处理办法是把泵组单独隔振，管路改成柔性连接。

第二类是声学激励。前面已经说过，声场走的是空气路径，与地基路径并行。声压级超标时先查声源与围护，不要先调隔振参数。

六、常见误区

6.1 三类常见误读

七、常见问题

问：GeminiSEM 的振动要求是不是 VC-D？

答：不是。手册给的是按方向、按三个频段的速度限值，水平方向为 5、10、14 μm/s，垂直方向为 4、14、20 μm/s，没有给 VC 等级。VC 曲线按 1/3 倍频程给限值，与这三个宽带值不是同一口径，不能直接换算或并排比较。

问：地面测到合格，为什么装机后还要做隔振？

答：手册的测点在样品室高度 1.0 到 1.5 m，取值方式为时域有效值。设备本体在部分频段会放大楼面振动，地面合格不等于样品室高度合格。另外泵组、气路与声学激励不在楼面测点的覆盖范围内。

问：10Hz 和 60Hz 两个分界处的限值为什么会跳变？

答：手册按段给限值，段边界处存在台阶，垂直方向在 10Hz 处由 4 跳到 14 μm/s，是幅度较大的一处。分析时要用窄带谱判断峰值中心频率落在哪一段，1/3 倍频程在分界附近会跨段，读不出真实峰值。

问：被动气浮平台能不能满足 GeminiSEM？

答：看超标频段。气浮平台的固有频率在 1.5 到 3Hz 之间，10Hz 以上隔振效率高且不需要供电；若超标峰值出现在 1 到 10Hz，需要主动方案或主动加被动的组合方案。

问：磁场这一项要不要和振动一起测？

答：要测，但要分开测、分开定方案。手册给的杂散磁场限值是直流分量 0.5 mG 每 5 分钟以内，交流分量在 10Hz 到 1kHz 之间峰峰值小于 1 mG。隔振平台对磁场没有作用，消磁装置对振动也没有作用。

八、结语

按这张表核场地，顺序是三步。先用窄带谱把超标的方向与频段定下来，再按频段选隔振方式，最后回到样品室高度复测。中间两步容易做反，先选方案再找问题，往往装完才发现峰值落在了方案覆盖不到的频段。

现场条件还会带来别的约束。楼面不能打孔、架空地板承重不足、设备连同平台超过楼板局部承载，这些会改变支承方式的选择，处理思路见免锚固条件下减振方案的确定方法。产品页里有各系列隔振模块与气浮平台的参数、负载分档与频段覆盖，可以按超标频段对照查看。

参考文献

1. ZEISS GeminiSEM Series Instruction Manual, en02, 349500-8038-000。（3.4 Installation Requirements，环境要求表）

2. IEST-RP-CC012.2, Considerations in Cleanroom Design. Institute of Environmental Sciences and Technology。（VC 曲线限值与测量频段）

3. 《建筑工程容许振动标准》GB 50868-2013。（精密仪器与显微镜的容许振动值）

4. 《工程隔振设计标准》GB 50463-2019。（隔振体系固有频率与传递率）

5. 第三方隔振厂商公开的 ZEISS GeminiSEM 安装报告（隔振前后实测数据与判据口径）。