JP2001281314A - 温度可変磁気共鳴装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】超臨界流体の試料温度を精密に制御するととも
に観測領域の試料温度を均一に保持することが可能であ
り、また、短時間に試料温度の変更を行うことのできる
温度可変磁気共鳴装置を提供する。 【構成】試料の磁気共鳴信号を検出するために上下方向
の中心軸を有する筒状に形成され、内部に加熱媒体とし
ての流体を収納した検出容器と、前記検出容器内の前記
流体内に配置され、前記試料を収納して測定するための
測定試料収納部７と、前記検出容器内の互いに異なる上
下方向位置に配置された複数の加熱器９，１１と、前記
加熱器のそれぞれに対応して複数設けられ、前記加熱器
またはその近傍の前記流体の温度を検出する温度検出器
１０，１２と、前記温度検出器により検出する温度をそ
れに対応する前記加熱器を駆動して所定温度に制御する
温度制御手段１４，１５とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、試料温度を所定
の温度に保持して磁気共鳴現象を測定する磁気共鳴装置
に関し、特に超臨界流体、または超臨界流体に溶存する
試料の物性測定を目的とする磁気共鳴装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】試料流体を超臨界状態としたいわゆる超
臨界流体の物性測定においては、測定試料は高圧、場合
によっては高温・高圧の環境下にあり、特定温度近傍の
微細な温度変化にともなって物性が大きく変化すること
が多い。例えば、図１は臨界点近傍における水の温度と
密度との関係である。水の臨界圧は２２．１ＭＰａ、臨
界温度は３７４℃である。図１から明らかなように、圧
力１０〜３０ＭＰａ、特に２５ＭＰａ以下の範囲で温度
に対する密度変化が非常に大きいことが示されている。
したがって超臨界環境にある流体試料の磁気共鳴測定に
おいては、高圧容器内の流体試料全般にわたり温度の精
密な制御が望まれるとともに、観測領域の試料温度偏差
を極限まで抑え得ることが望まれる。

【０００３】図２は、磁気共鳴試料の温度可変装置に関
わる従来技術の一例である。この温度可変装置はいわゆ
る送風二重管方式である。試料温度は、外部の空気ボン
ベ、工業用エア配管またはコンプレッサなどの送風源２
１から送られる空気または窒素等の不活性気体を通し、
気体温度を適切な温度に設定することで制御されてい
る。断熱槽２２には、寒剤２３が充填されており空気等
の冷却を行う。寒剤２３は、試料温度を室温以下に設定
する場合、または、温度制御の精度を高めるために使用
する。低温あるいは室温の気体は加熱器２５によって、
所要の低温または高温の一定温度に設定される。この温
度は、検出器２０の直前に配置された熱電対２６で電圧
として検知し、検出電圧を温度制御回路２４によって増
幅後、加熱器２５に負帰還することで、所要の一定温度
に保持されている。こうして一定温度に設定された気体
を試料の測定部に供給することで試料温度を定温に保持
している。

【０００４】なお検出器２０は磁気共鳴の分極磁場とな
る直流高磁場中に配置されている。この高磁場は、超伝
導磁石、常伝導磁石または永久磁石によって印加される
（図示せず）。送風管は熱効率を低下させないよう断熱
材に包まれている。検出器２０近傍では、さらに検出器
回路や分極磁場を形成する磁石回路に不要の温度変化を
与えないよう断熱性にすぐれた真空二重管２７による熱
遮蔽を行い試料温度の漏洩を防止している。検出器２０
近傍は高磁場にあるため強磁性材料を配置することがで
きない。

【０００５】また試料温度の設定精度を良くするには熱
電対を試料の観測領域近くに配置することが必要である
が、これは磁気共鳴の高周波磁場を乱すことになる。図
２で熱電対２６が検出器２０外に置かれているのはこれ
を避けるためである。これらの結果、試料は熱電対２６
をセンサーとする温度制御ループ外にあり、試料温度の
正確な制御は原理的に不能である。一定温度の熱冷風が
試料に供給されたとしても、送風圧によって送風熱量は
変わる。さらに試料の種類によって試料の熱容量は同一
でなく、試料ごとに温度が変わってしまうことも起こり
得る。

【０００６】このため、従来の送風二重管方式を用いた
場合には、測定試料の温度をあらかじめ直接測定し校正
しておくことが必要であり、さらに、装置が設置されて
いる環境を、測定時にも校正時と同一に保たねばならな
いという困難を伴う。さらに、そのような校正を行った
としても、熱冷風は試料の上方もしくは下方の一方から
のみ供給されるため、試料全域にわたり温度偏差の発生
を防ぐことは実質上できない。

【０００７】また試料温度を正確に知るため、熱冷風の
排気口３０に別の熱電対を加え、熱冷風の送風口および
排気口両側における温度を測定し、試料温度を校正し、
前述の原因による試料温度の誤差を補正したとしても、
煩わしい操作となるわりには精度向上が期待できない。
これら事情により、特に超臨界環境における磁気共鳴測
定に従来の温度可変技法はとうてい用いることができな
い。

【０００８】最近になり、超臨界流体の磁気共鳴測定を
目的とする温度可変装置も提案されるようになった。図
３は、そのような温度可変装置を備えた検出器の例を示
す図である。この検出器は、論文「M.K.Hoffman and M.
S.Conradi;"Nuclear Magnetic Resonance Probe for Su
per-critical Water",Rev,Sci,Instrum.,68(1),p.159,
1997」に記載されたものである。この検出器１００は、
試料管７中の試料の測定位置の上下に一対の上部加熱器
９および下部加熱器１１を配置し、加熱源を二分割して
上下より試料を加熱している。けれども試料温度につい
ては、軸方向すなわち上下方向の試料温度の測定が容易
になると述べるにとどまっている。

【０００９】この検出器１００の場合、封じられた高耐
圧の検出容器２内では気体の対流のため、上部は下部よ
りも高温の傾向にある。このため、上下に配置された上
部加熱器９および下部加熱器１１は直列接続され、かつ
上部加熱器９には可変抵抗を並列に接続している。その
上で検出容器２内の熱電対を上下動させ、試料の温度差
を測定しながら、上部発熱量を下部発熱量よりも低くな
るように可変抵抗を調整する。また対流による試料域の
温度変化を減少するためとして、検出器１００内部には
セラミックス片を充填している。このように、操作は煩
雑であり、試料領域の温度偏差を極小にする方法および
温度の均一度については記載されず、保証もされていな
い。

【００１０】図４は、高温・高圧核磁気共鳴測定検出器
にかかわる温度可変装置の他の例を示すものである。こ
れは、論文「M.de Langen and K.0.Prins,"NMR probe f
or high pressure and high temperature",Rev.Sci.Ins
trum. 66(11),November 1995」に記載されたものであ
る。以下にその動作を要約する。

【００１１】検出器４０の圧縮成型された断熱材４１内
に、チタン合金からなる高耐圧のシリンダ４２を配置
し、その内部空間に試料を導入する。全体は超伝導磁石
の軸方向に挿入され、磁場は図の上下方向にかかる。し
たがって、磁気共鳴信号検出の高周波コイル４３は磁場
と直交する方向に配置されている。試料空間は底部プラ
グ４４を締付ナット４５によりシリンダ４２に固定する
ことよって密封されている。シリンダ４２の外壁には溝
が設けられ、加熱器４６がその溝に埋め込まれている。

【００１２】第２の加熱器４７が、締付ナット４５に密
着するアルミニウムからなる底部ブロック４８の側面に
巻かれている。検出器４０の容器の底板５１は銅製で、
過熱および外部の超伝導磁石への熱漏洩を避けるため冷
却水が流されている。容器底面の温度は、底部ブロック
４８に配置された白金抵抗線４９と標準抵抗とを比較し
て、所定の温度に制御される。さらに、検出器４０の底
面と中央に設けられた差動熱電対５０，５０により、容
器中央部が底面と等温になるよう加熱器４６に加熱電力
を供給する。なお、検出器４０の側面は薄い銅材で包ま
れている。

【００１３】この検出器４０では、底面の底部ブロック
４８を所要温度に保ち、上部チタン合金のシリンダ４２
をこれと等温に保つよう温度が制御されるが、なお幾つ
かの問題が残されている。

【００１４】第１は温度設定の時間遅れが長いことであ
る。これは温度変動の平均化をチタン合金、アルミニウ
ムの金属ブロックに依存していることに基因する。金属
は熱伝導度は高いけれども、熱容量もまた大きい。金属
ブロックは比較的早い熱変動を平均化するには有用であ
るが、温度可変測定のときには、設定温度への到達時間
は長くなり、温度変更または掃引の周期の制限となる。

【００１５】第２は前記時間遅れと関連するが、温度変
更時に平衡に達するまでには、熱流にともない、検出器
内部に温度勾配を生じている。しかも内部温度分布を確
認する手段が与えられていない。３次元温度拡散は媒体
の分布のみならず、初期条件にも影響され、その校正は
複雑・困難である。しかも磁気共鳴測定における前述の
事情から、試料の測定位置に温度センサーを配置できな
いので、このような場合、熱平衡に達したと見なされる
まで、必要以上に待ち時間を設けることになる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、現在知
られている温度可変磁気共鳴装置用の検出器では、それ
ぞれに問題点があり、超臨界状態の測定試料の物性測定
において、試料の温度の設定精度を十分に高精度にする
ことができず、また、試料の温度の均一性も十分ではな
く、さらに、試料温度を変更しながら測定を行う際に
も、温度が安定するまでに時間がかかりすぎ測定作業の
作業能率が悪かった。

【００１７】本発明は、超臨界流体の試料温度を精密に
制御するとともに観測領域の試料温度を均一に保持する
ことが可能であり、また、短時間に試料温度の変更を行
うことのできる温度可変磁気共鳴装置を提供する。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の温度可変磁気共鳴装置は、試料の磁気共鳴
信号を検出するために上下方向の中心軸を有する筒状に
形成され、内部に加熱媒体としての流体を収納した検出
容器と、前記検出容器内の前記流体内に配置され、前記
試料を収納して測定するための測定試料収納部と、前記
検出容器内の互いに異なる上下方向位置に配置された複
数の加熱器と、前記加熱器のそれぞれに対応して複数設
けられ、前記加熱器またはその近傍の前記流体の温度を
検出する温度検出器と、前記温度検出器により検出する
温度をそれに対応する前記加熱器を駆動して所定温度に
制御する温度制御手段とを有するものである。

【００１９】また、本発明の温度可変磁気共鳴装置は、
試料の磁気共鳴信号を検出するために上下方向の中心軸
を有する筒状に形成され、内部に加熱媒体としての流体
を収納した検出容器と、前記検出容器内の前記流体内に
配置され、前記試料を収納して測定するための測定試料
収納部と、前記検出容器内の前記測定試料収納部の上方
位置に配置された上部加熱器と、前記検出容器内の前記
測定試料収納部の下方位置に配置された下部加熱器と、
前記上部加熱器またはその近傍の前記流体の温度を検出
する上部温度検出器と、前記下部加熱器またはその近傍
の前記流体の温度を検出する下部温度検出器と、前記上
部温度検出器により検出する温度を前記上部加熱器を駆
動して所定温度に制御するとともに、前記下部温度検出
器により検出する温度を前記下部加熱器を駆動して前記
所定温度に制御する温度制御手段とを有するものであ
る。

【００２０】また、上記の温度可変磁気共鳴装置におい
て、前記温度制御手段は、前記上部温度検出器により検
出した温度が前記設定温度に一致するように前記上部加
熱器を駆動し、かつ、前記下部温度検出器により検出し
た温度が前記上部温度検出器により検出した温度に一致
するように前記下部加熱器を駆動するものであることが
好ましい。

【００２１】また、上記の温度可変磁気共鳴装置におい
て、前記温度制御手段は、前記下部温度検出器により検
出した温度が前記設定温度に一致するように前記下部加
熱器を駆動し、かつ、前記上部温度検出器により検出し
た温度が前記下部温度検出器により検出した温度に一致
するように前記上部加熱器を駆動するものであることが
好ましい。

【００２２】また、上記の温度可変磁気共鳴装置におい
て、前記上部温度検出器は前記上部加熱器と一体に設け
られ、前記下部温度検出器は前記下部加熱器と一体に設
けられていることが好ましい。

【００２３】また、上記の温度可変磁気共鳴装置におい
て、前記検出容器の内面には、上下方向の熱交換襞が設
けられていることが好ましい。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を参照して説明する。図５は、本発明の温度可変磁気共
鳴装置における温度制御部および磁気共鳴検出器の主要
部を示す図である。本発明における温度制御部は、図５
に示すように二重帰還方式となっている。図６は、温度
可変磁気共鳴装置における検出器１の構成を示す図であ
る。検出器１は、図３に示した超臨界磁気共鳴の検出器
１００に対して、耐圧容器構造と加熱器の配置および検
出機能に関する同等の基本機能を備えており、さらに、
温度制御部を含めて、試料温度の設定精度および均一度
を格段に向上できるという新規な機能を備えている。以
下、図５および図６により、本発明の動作と構造を説明
する。

【００２５】図６の検出器１は、高耐圧、高耐熱の検出
容器２に、上部プラグ３が上部ナット４により固定さ
れ、下部プラグ５が下部ナット６により固定されて構成
される。この検出器１では、試料は、検出容器２の下部
に設けられた導入口（図示せず）から試料管７内に導入
される。検出容器２の内部では、試料は、気密を保ちな
がら自由に摺動できる加圧ピストン７２により試料管７
内に密閉されている。試料導入後、加圧ピストン７２を
外部から不活性ガスやオイルなどによって加圧し、試料
をその臨界圧を超える圧力まで加圧できる。不活性ガス
にはアルゴン、窒素などが用いられる。なお、加圧ピス
トンにかえて加圧べローズを用いるようにしてもよい。

【００２６】一方、試料管７内の試料は、上下に配置さ
れた一対の加熱器、すなわち上部加熱器９および下部加
熱器１１によって臨界温度以上の温度に加熱できる。圧
力、温度ともに臨界点を超えれば流体はいわゆる超臨界
状態に達する。ちなみに、水の場合では、臨界圧は２
２．１ＭＰａ（２１８気圧）、臨界温度は３７４℃であ
り、二酸化炭素ガスでは、臨界圧は７．３７ＭＰａ（７
２．８気圧）、臨界温度は３１．１℃である。検出容器
２は、臨界温度および臨界圧に充分耐える材質・強度に
設計されることはあらためていうまでもない。

【００２７】検出器１は試料核スピンに分極磁場を印加
する外部磁石の磁場に挿入される。多くの場合、外部磁
石は超伝導磁石であり、検出器１はソレノイド内の常温
空間に挿入される。常伝導磁石または永久磁石を用いる
場合は、検出器１は磁極間隙の中に挿入される。検出器
１の加熱熱量が超伝導磁石に漏洩するときは、冷媒とし
ての液体ヘリウムの消費量を増加させる。常伝導磁石の
磁極片に熱が漏洩する場合は、磁場の標動、磁場均一度
の変化など磁気共鳴測定に好ましくない影響を与える。
永久磁石使用の場合はこの傾向はいっそう大きい。

【００２８】これに対しては、例えば、検出器１の検出
容器２外周に配水管を設け、これに常温あるいは恒温の
水を循環して検出器１内部からの熱漏洩を除去し、磁石
の温度変化を防止することも有効である。また、このこ
とは、検出容器２の内壁から外部に向かうほぼ均一な熱
伝導を促し、後述の上部加熱器９および下部加熱器１１
の制御により試料温度を定温に保つことが可能になって
いる。

【００２９】超臨界状態にある試料は、化学的活性が極
めて高くなることがあるので、試料管７は、それに充分
耐えられる特殊なセラミックス、アルミナ等、安定な材
料でつくられ、試料管台座７１に固定配置されている。
試料管台座７１は、通気窓を備えた接合部材によって下
部プラグ５に固定されている。また、試料管台座７１の
外周面と検出容器２の内面との間には間隙が設けられて
いる。このため、下部プラグ５に設けられた導入孔５２
から導入された高圧の不活性気体は、検出容器２内に一
様な圧力となるように拡散される。

【００３０】試料管７の内部にはセラミックロッド７３
が挿入されている。セラミックロッド７３は、加圧ピス
トン７２による加圧によって試料管７内をなめらかに摺
動でき、試料の大部分を温度が均一な観測領域に配置で
きるよう設計されている。一方、試料管台座７１上部の
検出容器２内の空間には不活性気体が充填されている
が、試料管７に隔てられて測定試料と接することはな
い。

【００３１】下部プラグ５に設けられた導入孔５２か
ら、不活性気体を高圧導入すれば、加圧ピストン７２を
経由して、試料管７内の試料と検出容器２内の不活性ガ
スは等しく加圧される。このため、試料管７は高耐圧に
する必要はなく、管壁の厚さを適切に薄くして小型に仕
上げることができる。これにより、試料管７外面に配置
した磁気共鳴の検出コイル８を小型にすることができ、
試料容積に対するいわゆる占積率の低下を避けるのに有
効である。また、試料管７を薄く仕上げることにより、
試料管７の熱容量を小さくできる。試料管７の温度制御
は、熱容量の低い不活性気体によるので、試料管７の温
度を気体温度に充分に等しくするには試料管７の熱容量
は小さい方がよい。

【００３２】ここで分極磁場に超伝導磁石を用いる場合
は、磁場は検出器１の軸方向（上下方向）に印加される
ので、共鳴信号はこれと直交する方向に誘起する。した
がって、検出コイル８は試料管７の軸方向に直交した共
鳴による高周波磁場を検出するよういわゆるサドル型
（ヘルムホルツ型）に配置されている。検出された共鳴
信号は同軸ケーブルにより、上部プラグ３の貫通端子を
通し外部同調回路に伝送される。

【００３３】試料温度を可変制御する加熱器として、測
定位置の試料の上下に上部加熱器９および下部加熱器１
１を配置している。そして、上部加熱器９には上部加熱
器９の温度を検出するための上部温度検出器１０が、下
部加熱器１１には下部加熱器１１の温度を検出するため
の下部温度検出器１２が設けられている。これらの加熱
器としては例えば電熱ヒーターが使用でき、温度検出器
としては熱電対による検出器が使用できる。

【００３４】図５に示すように、上部温度検出器１０お
よび下部温度検出器１２からの温度検出信号（熱電対起
電力）は上部プラグ３より外部に導かれ、それぞれ上部
加熱器９および下部加熱器１１を制御する上部温度制御
部１４および下部温度制御部１５の信号入力端子に接続
される。試料管７に封入された試料の超臨界磁気共鳴を
測定するときは、前述のように、検出器１の上部が下部
よりも高温になる傾向がある。このため、上部温度検出
器１０の温度検出信号を上部温度制御部１４の信号入力
として入力し、この上部温度制御部１４の基準入力に
は、温度制御の目標値となる基準電圧を加える。基準電
圧は、基準電圧発生部１３で変更可能に発生され、試料
の目標温度に対応する値に設定されている。

【００３５】上部温度制御部１４は両入力の差電圧を増
幅し、これに比例する電力を上部加熱器９に供給し加熱
駆動する。この負帰還ループの制御動作によって、上部
温度を所定の温度に設定することができる。設定誤差す
なわち制御の定常偏差は、上部温度制御部１４のループ
ゲインを高くする、あるいは積分制御を併用する等の通
常の制御技術を使用することで減少させることができ、
高精度で所定の温度に設定することが可能である。

【００３６】下部温度制御部１５は、基準入力として上
部温度検出器１０の温度検出信号を入力する。そして信
号入力には下部温度検出器１２の温度検出信号を入力す
る。下部温度制御部１５の制御動作は上部温度制御部１
４と同様であり、下部加熱器１１には、上部温度検出器
１０と下部温度検出器１２の温度検出信号が等しくなる
ような駆動電力が供給される。こうして、本発明によれ
ば、検出容器２内の流体試料全般にわたり温度を制御で
きるとともに、観測領域を挟む上部および下部の温度が
等しくなるように制御することができる。その結果、測
定試料を含む適切に広い空間の温度勾配を著しく減少さ
せることができ、測定試料の温度もまた均一化される。

【００３７】超臨界流体試料を試料管７内の下部から上
部に貫流させて測定する場合は、試料から周囲への熱の
漏洩により試料上部の温度が低下する傾向となる。その
場合は、前述の場合とは逆に、下部温度制御部１５の基
準入力として基準電圧発生部１３からの基準電圧を入力
し、上部温度制御部１４の基準入力には下部温度検出器
１２からの温度検出信号を入力する。これによって、試
料を挟む上方から下方にわたる領域を均一な温度分布で
高精度の設定温度に制御することができる。

【００３８】以上説明したように、検出容器２内部の伝
熱媒体として流体を用いることにより、その流動性と対
流とによって伝熱速度は向上し、温度制御の時間遅れも
著しく減少する。また、容器内部には対流気体の流動に
適当な空間を設けるが、限られた空間内部では気体の撹
拌は充分ではないことも起こる。このような場合には、
容器内壁面に小さいが温度偏差が生じる。

【００３９】このような温度偏差を平均化し、減少する
ために、検出容器２の内壁面には熱伝導度の良い金属を
適切な厚みをもって配置し、かつ、外壁との間に適切な
厚さの熱絶縁層を挟むことが有効である。可能であれ
ば、容器の内部空間に、熱伝導度が高く且つ熱容量の大
きい金属層と熱絶縁層とを複数層重ねて配置してもよ
い。これによって、内壁表面における容器の内周方向お
よび軸方向の熱移動は、外壁方向への熱漏洩よりも容易
になり、内表面の温度偏差は平滑化される。

【００４０】内部空間の温度偏差が減少するにつれて、
温度勾配に依存する気体の流動は減少し、気体流動によ
る温度偏差補正機能は低下する。これを補うのが前述の
容器内壁面の金属層である。この機能をさらに向上する
には、適切な厚みしたがって熱容量を備える金属壁に加
えて、その内面と熱媒体としての流体との接触面積を増
大することも有益である。内部金属層（金属壁）の内面
上下方向に、金属襞（フィン）を設けると、流体の熱対
流を促進するとともに、内壁と流体との熱交換機能を向
上させることができる。

【００４１】以上の実施の形態においては、加熱器およ
び温度検出器の組を試料測定位置の上部と下部にそれぞ
れ設けるようにしたが、このように２組の加熱器および
温度検出器を設けるだけでなく、さらに多くの組の加熱
器および温度検出器を設けるようにしてもよい。例え
ば、３組あるいは４組の加熱器および温度検出器を設け
てもよい。そして、その複数組の加熱器および温度検出
器に対応させて温度制御部を設け、それぞれの位置の温
度が等しくなるように温度制御を行う。

【００４２】また、以上の実施の形態においては、温度
検出器を加熱器と一体に設け、温度検出器によりそれぞ
れの加熱器の出力温度を検出するようにしているが、温
度検出器を加熱器の近傍位置に設け加熱器近傍の流体の
温度を検出するようにしてもよい。

【００４３】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下のような効果を奏する。

【００４４】検出容器内の互いに異なる上下方向位置に
配置された複数組の加熱器と温度検出器を設けるように
したので、試料の測定領域を含む広い領域を均一な温度
分布でかつ高精度の設定温度に制御することができる。
また、流体を介して加熱制御を行うようにしたので、温
度制御の時間遅れを著しく減少させることができ、試料
の設定温度を変更しながら行う測定も能率よく実行する
ことができる。

【００４５】検出容器内の互いに異なる上下方向位置に
配置された２組の加熱器と温度検出器を設けるようにし
たので、最小限の加熱器と温度検出器を配置して、試料
の測定領域を含む広い領域を均一な温度分布でかつ高精
度の設定温度に制御することができる。また、流体を介
して加熱制御を行うようにしたので、温度制御の時間遅
れを著しく減少させることができ、試料の設定温度を変
更しながら行う測定も能率よく実行することができる。

【００４６】検出容器内の互いに異なる上下方向位置に
配置された２組の加熱器と温度検出器のそれぞれに対し
て、温度制御手段により温度制御を行うようにしたの
で、試料の温度分布傾向に対して最適の制御方式を選択
でき、広範囲の磁気共鳴測定において均一な温度分布で
かつ高精度の試料温度の制御を行うことができる。

【００４７】検出容器の内面に上下方向の熱交換襞を設
けるようにしたので、流体の熱対流を促進するととも
に、内壁と流体との熱交換機能を向上させることがで
き、さらに均一な温度分布を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、高圧条件下における水の温度と密度と
の関係を示す図である。

【図２】図２は、磁気共鳴試料の温度可変装置に関わる
従来技術の一例である。

【図３】図３は、超臨界流体の磁気共鳴測定を目的とす
る温度可変装置の従来技術の一例である。

【図４】図４は、超臨界流体の磁気共鳴測定を目的とす
る温度可変装置の従来技術の他の例である。

【図５】図５は、本発明の温度可変磁気共鳴装置におけ
る温度制御部および磁気共鳴検出器の主要部を示す図で
ある。

【図６】図６は、温度可変磁気共鳴装置における検出器
の構成を示す図である。

【符号の説明】

１…検出器 ２…検出容器 ３…上部プラグ ４…上部ナット ５…下部プラグ ６…下部ナット ７…試料管 ８…検出コイル ９…上部加熱器 １０…上部温度検出器 １１…下部加熱器 １２…下部温度検出器 １３…基準電圧発生部 １４…上部温度制御部 １５…下部温度制御部 ２０…検出器 ２１…送風源 ２２…断熱槽 ２３…寒剤 ２４…温度制御回路 ２５…加熱器 ２６…熱電対 ２７…真空二重管 ３０…排気口 ４０…検出器 ４１…断熱材 ４２…シリンダ ４３…高周波コイル ４４…底部プラグ ４５…締付ナット ４６…加熱器 ４７…第２の加熱器 ４８…底部ブロック ４９…白金抵抗線 ５０…差動熱電対 ５１…底板 ５２…導入孔 ７１…試料管台座 ７２…加圧ピストン ７３…セラミックロッド

フロントページの続き (72)発明者 相澤 崇史 宮城県仙台市宮城野区苦竹４丁目２番１号 東北工業技術研究所内 (72)発明者 生島 豊 宮城県仙台市宮城野区苦竹４丁目２番１号 東北工業技術研究所内 (72)発明者 八名 純三 東京都渋谷区恵比寿３丁目43番２号 日機 装株式会社内 (72)発明者 山崎 博実 東京都渋谷区恵比寿３丁目43番２号 日機 装株式会社内 (72)発明者 中川 和雄 東京都日野市栄町４丁目３番55号

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】試料の磁気共鳴信号を検出するために上下
   方向の中心軸を有する筒状に形成され、内部に加熱媒体
   としての流体を収納した検出容器（２）と、 前記検出容器（２）内の前記流体内に配置され、前記試
   料を収納して測定するための測定試料収納部（７）と、 前記検出容器（２）内の互いに異なる上下方向位置に配
   置された複数の加熱器（９，１１）と、 前記加熱器（９，１１）のそれぞれに対応して複数設け
   られ、前記加熱器（９，１１）またはその近傍の前記流
   体の温度を検出する温度検出器（１０，１２）と、 前記温度検出器（１０，１２）により検出する温度をそ
   れに対応する前記加熱器（９，１１）を駆動して所定温
   度に制御する温度制御手段（１４，１５）とを有する温
   度可変磁気共鳴装置。
2. 【請求項２】試料の磁気共鳴信号を検出するために上下
   方向の中心軸を有する筒状に形成され、内部に加熱媒体
   としての流体を収納した検出容器（２）と、 前記検出容器（２）内の前記流体内に配置され、前記試
   料を収納して測定するための測定試料収納部（７）と、 前記検出容器（２）内の前記測定試料収納部（７）の上
   方位置に配置された上部加熱器（９）と、 前記検出容器（２）内の前記測定試料収納部（７）の下
   方位置に配置された下部加熱器（１１）と、 前記上部加熱器（９）またはその近傍の前記流体の温度
   を検出する上部温度検出器（１０）と、 前記下部加熱器（１１）またはその近傍の前記流体の温
   度を検出する下部温度検出器（１２）と、 前記上部温度検出器（１０）により検出する温度を前記
   上部加熱器（９）を駆動して所定温度に制御するととも
   に、前記下部温度検出器（１２）により検出する温度を
   前記下部加熱器（１１）を駆動して前記所定温度に制御
   する温度制御手段（１４，１５）とを有する温度可変磁
   気共鳴装置。
3. 【請求項３】請求項２に記載した温度可変磁気共鳴装置
   であって、 前記温度制御手段（１４，１５）は、前記上部温度検出
   器（１０）により検出した温度が前記設定温度に一致す
   るように前記上部加熱器（９）を駆動し、かつ、前記下
   部温度検出器（１２）により検出した温度が前記上部温
   度検出器（１０）により検出した温度に一致するように
   前記下部加熱器（１１）を駆動するものである温度可変
   磁気共鳴装置。
4. 【請求項４】請求項２に記載した温度可変磁気共鳴装置
   であって、 前記温度制御手段（１４，１５）は、前記下部温度検出
   器（１２）により検出した温度が前記設定温度に一致す
   るように前記下部加熱器（１１）を駆動し、かつ、前記
   上部温度検出器（１０）により検出した温度が前記下部
   温度検出器（１２）により検出した温度に一致するよう
   に前記上部加熱器（９）を駆動するものである温度可変
   磁気共鳴装置。
5. 【請求項５】請求項２〜４のいずれか１項に記載した温
   度可変磁気共鳴装置であって、 前記上部温度検出器（１０）は前記上部加熱器（９）と
   一体に設けられ、前記下部温度検出器（１２）は前記下
   部加熱器（１１）と一体に設けられている温度可変磁気
   共鳴装置。
6. 【請求項６】請求項１〜５のいずれか１項に記載した温
   度可変磁気共鳴装置であって、 前記検出容器（２）の内面には、上下方向の熱交換襞が
   設けられている温度可変磁気共鳴装置。