JP2002207072A

JP2002207072A - Ｎｍｒ装置の送受信回路

Info

Publication number: JP2002207072A
Application number: JP2001001641A
Authority: JP
Inventors: Junichi Matsukura; 松倉順一
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 2001-01-09
Filing date: 2001-01-09
Publication date: 2002-07-26

Abstract

(57)【要約】【課題】電力増幅器の出力を、その使用頻度にかかわら
ず常に熱的に安定化させ、しかも、電力増幅器で発生す
るノイズが受信系に洩れ込むことをも防止することがで
きるＮＭＲ装置の送受信回路を提供する。【解決手段】電力増幅器を常時ブランキング・オフの状
態で使用すると共に、電力増幅器と送受信切替器との間
に、少なくとも受信器がＮＭＲ信号を受信する時間帯
に、電力増幅器と送受信切替器との間を遮断するスイッ
チ回路を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＮＭＲ装置の送受
信回路に関し、より詳しくは、高周波パルスを出力する
電力増幅器と、電力増幅器のパルス出力を受けて試料に
高周波磁界パルスを印加すると共に、試料から放出され
るＮＭＲ信号を検出する検出器と、検出器からのＮＭＲ
信号を受信する受信器と、電力増幅器と検出器と受信器
との間の接続のかなめに位置し、電力増幅器から高周波
パルスが出力される時間帯には、電力増幅器と検出器の
間を接続し、検出器と受信器の間、および電力増幅器と
受信器の間を遮断すると共に、試料からＮＭＲ信号が放
出される時間帯には、検出器と受信器との間を接続し、
電力増幅器と検出器の間、および電力増幅器と受信器の
間を遮断する送受信切替器とを備えたＮＭＲ装置の送受
信回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＮＭＲ装置は、静磁場中に置かれた試料
内の所定の原子核にＲＦパルスを印加し、その所定時間
後に発生するＮＭＲ信号を検出する分析装置である。図
１に、ＮＭＲ装置のＲＦ系の概念図を示す。図中１は発
振器である。発振器１は、観測したい所定の原子核の共
鳴周波数に合わせた周波数の高周波信号を発振する。発
振器１から発振された高周波信号は、波形整形器２へ送
られ、連続波、あるいはパルス波形や関数波形など所定
の波形に整形される。また、レベル・コントロールも同
時に行なわれる。

【０００３】波形整形器２によって整形された高周波信
号は、電力増幅器３へと入力される。電力増幅器３に
は、後段の検出器５の種類に応じて、数十ワット出力の
ものから数キロワット出力のものまでが用いられる。電
力増幅器３で増幅された高周波信号は、送受信切替器４
を通して、静磁場内（図示せず）に置かれた検出器５へ
と印加される。検出器５の内部には、図示しない測定試
料が置かれていて、電力増幅器３で増幅された高周波信
号の磁界成分が、測定試料内の所定の原子核の歳差運動
を励起する。

【０００４】送受信切替器４は、電力増幅器３と検出器
５と受信器７との間の接続のかなめに位置し、電力増幅
器３から高周波パルスが出力される時間帯には、電力増
幅器３と検出器５との間を接続し、検出器５と受信器７
との間、および電力増幅器３と受信器７との間を遮断す
ると共に、試料からＮＭＲ信号が放出される時間帯に
は、検出器５と受信器７との間を接続し、電力増幅器３
と検出器５との間、および電力増幅器３と受信器７との
間を遮断する役割を果たしている。

【０００５】検出器５へ印加された高周波電力が途切れ
た後、所定の時間が経過すると、測定試料から弱いＮＭ
Ｒ信号が放出され、観測信号として検出器５によって検
出される。検出器５によって検出された観測信号は、送
受信切替器４を経て、前置増幅器６でいったん増幅され
た後、受信器７に到達する。その後、受信器７で充分に
増幅された観測信号は、ＡＤ変換器８でデジタル信号化
され、ホストコンピューター９でフーリエ変換などの処
理を経て、ディスプレイ上にＮＭＲスペクトルとして表
示される。

【０００６】パルス発生器１０は、ホストコンピュータ
ー９で制御され、ＲＦ系全体の同期をとる役割を果たし
ている。例えば、発振器１から出力された連続波の高周
波信号を任意のパルス幅のパルス波形に波形整形する場
合、波形整形器２へ任意のパルス幅のゲート信号を送
り、連続波をパルス波形に整形する。また、電力増幅器
３から出力される高周波電力を検出器５に印加し、印加
後、所定時間後に放出されるＮＭＲ信号を前置増幅器６
側に取り出す際には、送受信切替器４の切替のタイミン
グを制御する。いわばＮＭＲパルスシーケンスに応じ、
ＮＭＲ分光計を制御する機能を有している。

【０００７】通常、ＮＭＲ装置に用いられる電力増幅器
３は、ブランキング機能を有している。ブランキング機
能とは、電力増幅器３内の能動素子（トランジスターや
ＦＥＴ）のバイアス電圧を制御して、増幅機能を停止さ
せる機能のことである。電力増幅器３が高周波信号の増
幅を行なう時間帯には、当然、ブランキング機能をオフ
にしているが、電力増幅器３が高周波信号の増幅を行な
わない時間帯には、このブランキング機能をオンにする
ことにより、電力増幅器３内の能動素子のバイアス電圧
を制御して、電力増幅器３の増幅機能を停止させてい
る。これは、送受信切替器４の入出力端子間のアイソレ
ーションが完全でないことが原因となって、電力増幅器
３で発生するノイズ成分が送受信切替器４を介して受信
器７に洩れ込むことを未然に防止するためである。

【０００８】測定試料のＮＭＲ信号を受信する場合に
は、送受信切替器４は、検出器５と受信器７との間を接
続し、電力増幅器３と検出器５との間、および電力増幅
器３と受信器７との間を遮断する受信モードになるが、
実際には、電力増幅器３と検出器５との間、および電力
増幅器３と受信器７との間は、完全に遮断された訳では
なく、送受信切替器４の持っているアイソレーション量
だけ遮断されているに過ぎない。従って、電力増幅器３
の出力ノイズ量と送受信切替器４のアイソレーション量
の和がサーマルノイズ以上となれば、受信器７へのノイ
ズの洩れ込みが起きる。

【０００９】実際、電力増幅器３の個々の性能にもよる
が、ブランキング機能を働かせた場合、電力増幅器３の
出力ノイズレベルは概ねサーマルノイズ＋２０ｄＢ程度
で済むが、ブランキング機能を働かさなければ、サーマ
ルノイズ＋電力増幅器３の増幅度分のノイズが出力され
てしまう。従って、電力増幅器３のブランキング機能を
働かせなければ、受信器７へのノイズの洩れ込みを低減
させることはほとんど不可能であると言える。

【００１０】このような、ＮＭＲパルスシーケンスに応
じたブランキング機能のオン／オフ制御もまた、パルス
発生器１０により行なわれる。

【００１１】図２は、簡単なシングルパルスの場合を例
にして、ＮＭＲパルスシーケンスとブランキングの関係
をタイムチャートに示したものである。図中、（ａ）
は、ＮＭＲパルスシーケンスのタイムチャートである。
時間１の高周波パルスで測定試料中の原子核の歳差運動
を励起させ、時間２で検出器５のデッドタイムを経て、
時間３で測定試料から放出されるＮＭＲ信号を検出器５
を介して取り込む。

【００１２】また、（ｂ）は、電力増幅器３のブランキ
ングの状態を示すタイムチャートである。時間１では、
波形整形器２から送られてくる高周波パルスを増幅し
て、検出器５に印加させなければならないため、当然、
ブランキング機能はオフとする。通常、ブランキング機
能のオフ制御は、電力増幅器３の入力端子に高周波信号
が入力される数μｓｅｃ手前で行なうことで、パルス波
形の立ち上がり時間が遅れないようにしている。時間１
で高周波パルスを増幅した後は、ブランキング機能をオ
ンにして、電力増幅器３の増幅機能を停止させ、電力増
幅器３からの出力ノイズを低減させる。

【００１３】また、（ｃ）は、送受信切替器４の切替状
態を示すタイムチャートである。電力増幅器３から高周
波パルスが出力される時間１、および検出器５のデッド
タイム期間である時間２では、送受信切替器４は、電力
増幅器３と検出器５の間を接続し、検出器５と受信器７
との間、および電力増幅器３と受信器７との間を遮断す
る送信モードに設定される。また、検出器５からＮＭＲ
信号が出力される時間３では、送受信切替器４は、検出
器５と受信器７との間を接続し、電力増幅器３と検出器
５との間、および電力増幅器３と受信器７との間を遮断
する受信モードに設定される。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、電力増幅器
３のブランキング機能を頻繁にオン／オフ制御すると、
電力増幅器３の出力安定性が低下する場合がある。例え
ば、電力増幅器３が休んでいる時間（ブランキング・オ
ンの状態）が圧倒的に長く、電力増幅器３が働いている
時間（ブランキング・オフの状態）が圧倒的に短い場合
は、電力増幅器３が充分に冷えているため、熱的に安定
し、電力増幅器３の出力も恒常値を保つ。ところが、電
力増幅器３が頻繁に働くような使い方をすると、電力増
幅器３の内部の能動素子が発熱して、電力増幅器３全体
がしだいに熱を持ち、能動素子へのアイドリング電流が
変化して、電力増幅器３の出力電力値が徐々に低下する
といった問題が発生する場合がある。

【００１５】本発明は、上述した点に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、電力増幅器３の出力を、その使
用頻度にかかわらず常に熱的に安定化させ、しかも、電
力増幅器３で発生するノイズが受信系に洩れ込むことを
も防止することができるＮＭＲ装置の送受信回路を提供
することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明にかかるＮＭＲ装置の送受信回路は、高周波
パルスを出力する電力増幅器と、電力増幅器のパルス出
力を受けて試料に高周波磁界パルスを印加すると共に、
試料から放出されるＮＭＲ信号を検出する検出器と、検
出器からのＮＭＲ信号を受信する受信器と、電力増幅器
と検出器と受信器との間の接続のかなめに位置し、電力
増幅器から高周波パルスが出力される時間帯には、電力
増幅器と検出器との間を接続し、検出器と受信器との
間、および電力増幅器と受信器との間を遮断すると共
に、試料からＮＭＲ信号が放出される時間帯には、検出
器と受信器との間を接続し、電力増幅器と検出器との
間、および電力増幅器と受信器との間を遮断する送受信
切替器と、電力増幅器と送受信切替器との間に設けら
れ、少なくとも受信器がＮＭＲ信号を受信する時間帯
に、電力増幅器と送受信切替器の間を遮断するスイッチ
回路とを備えたことを特徴としている。

【００１７】また、前記電力増幅器は、高周波パルスを
出力する時間帯のみならず、高周波パルスを出力しない
時間帯にも、ブランキング・オフの状態で使用されるこ
とを特徴としている。

【００１８】また、前記スイッチ回路は、ダイオード、
コンデンサー、およびインダクターをその構成要素に含
むゲート制御回路であることを特徴としている。

【００１９】また、前記スイッチ回路は、半導体スイッ
チをその構成要素に含むゲート制御回路であることを特
徴としている。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態を説明する。図３は、本発明にかかるＮＭＲ
装置の送受信回路の一実施例である。図３において、図
１と同一部分には同一符号を付している。図中１は発振
器である。発振器１は、観測したい所定の原子核の共鳴
周波数に合わせた周波数の高周波信号を発振する。発振
器１から発振された高周波信号は、波形整形器２へ送ら
れ、連続波、あるいはパルス波形や関数波形など所定の
波形に整形される。また、レベル・コントロールも同時
に行なわれる。

【００２１】波形整形器２によって整形された高周波信
号は、電力増幅器３へと入力される。電力増幅器３に
は、後段の検出器５の種類に応じて、数十ワット出力の
ものから数キロワット出力のものまでが用いられる。電
力増幅器３で増幅された高周波信号は、電力増幅器３と
送受信切替器４の間を任意のタイミングで遮断できるス
イッチ回路１１、および送受信切替器４を通して、静磁
場内（図示せず）に置かれた検出器５へと印加される。
検出器５の内部には、図示しない測定試料が置かれてい
て、電力増幅器３で増幅された高周波信号の磁界成分
が、測定試料内の所定の原子核の歳差運動を励起する。

【００２２】送受信切替器４は、電力増幅器３と検出器
５と受信器（図示せず）との間の接続のかなめに位置
し、電力増幅器３から高周波パルスが出力される時間帯
には、電力増幅器３と検出器（図示せず）との間を接続
し、検出器５と受信器（図示せず）との間、および電力
増幅器３と受信器（図示せず）との間を遮断すると共
に、試料からＮＭＲ信号が放出される時間帯には、検出
器５と受信器（図示せず）との間を接続し、電力増幅器
３と検出器５との間、および電力増幅器３と受信器（図
示せず）との間を遮断する役割を果たしている。

【００２３】尚、送受信切替器４および検出器５の後段
に位置する前置増幅器、受信器、ＡＤ変換器、およびホ
ストコンピューターについては、図１と全く同一である
ので、図３に書き示すこと、およびその説明を行なうこ
とを省略する。

【００２４】さて、パルス発生器１０は、ホストコンピ
ューター（図示せず）で制御され、ＲＦ系全体の同期を
とる役割を持っている。例えば、発振器１から出力され
た連続波の高周波信号を任意のパルス幅のパルス波形に
波形整形する場合、波形整形器２へ任意のパルス幅のゲ
ート信号を送り、連続波をパルス波形に整形する。ま
た、電力増幅器３から出力される高周波電力を検出器５
に印加し、印加後、所定時間後に放出されるＮＭＲ信号
を前置増幅器（図示せず）側に取り出す際には、送受信
切替器４の切替のタイミングを制御する。いわばＮＭＲ
パルスシーケンスに応じ、ＮＭＲ分光計を制御する機能
を有している。

【００２５】このような構成において、本発明の特徴
は、電力増幅器３に対して、パルス発生器１０からのブ
ランキング機能のオン／オフ制御を取りやめ、電力増幅
器３を常にブランキング・オフの状態で使用するように
したことである。これにより、電力増幅器３の内部の能
動素子に、常にバイアス電圧が供給されるようになるの
で、電力増幅器３が熱的に恒温状態となって安定し、そ
の結果、能動素子へのアイドリング電流が変化したり電
力増幅器３の出力電力値が徐々に低下したりするといっ
た問題は解消される。

【００２６】尚、電力増幅器３を常にブランキング・オ
フの状態で使用すると、波形整形器２や電力増幅器３の
サーマルノイズが増幅され、送受信切替器４を介して受
信系に洩れ込む恐れがある。そこで、電力増幅器３と送
受信切替器４との間に、電力増幅器３と送受信切替器４
との間の接続を任意のタイミングで遮断できるスイッチ
回路１１を設け、少なくとも受信系がＮＭＲ信号を受信
する時間帯には、電力増幅器３と送受信切替器４との間
の接続を遮断するようにした。これにより、ＮＭＲ信号
を受信中には、波形整形器２や電力増幅器３が送受信切
替器４から遮断されるので、送受信切替器４を介して波
形整形器２や電力増幅器３のノイズが受信系に洩れ込む
といった問題は解消される。

【００２７】このような、ＮＭＲパルスシーケンスに応
じたスイッチ回路１１のオン／オフ制御もまた、パルス
発生器１０により行なわれる。

【００２８】図４は、簡単なシングルパルスの場合を例
にして、本発明におけるＮＭＲパルスシーケンスとブラ
ンキングの関係をタイムチャートに示したものである。
図中、（ａ）は、ＮＭＲパルスシーケンスのタイムチャ
ートである。時間１の高周波パルスで測定試料中の原子
核の歳差運動を励起させ、時間２で検出器５のデッドタ
イムを経て、時間３で測定試料から放出されるＮＭＲ信
号を検出器５を介して取り込む。

【００２９】また、（ｂ）は、電力増幅器３のブランキ
ングの状態を示すタイムチャートである。時間１では、
波形整形器２から送られてくる高周波パルスを増幅し
て、検出器５に印加しなければならないため、当然、ブ
ランキング機能はオフの状態である。しかし、本実施例
ではそれのみならず、高周波パルスの増幅が終了した時
間２および時間３においても、ブランキング機能をオフ
の状態のまま維持して、電力増幅器３の内部の能動素子
を熱平衡の状態に保ち、電力増幅器３からの出力レベル
を安定化させるようにする。

【００３０】また、（ｃ）は、スイッチ回路１１の導通
状態を示すタイムチャートである。時間１では、電力増
幅器３から送られてくる高周波パルスを通過させて、検
出器５に印加させなければならないため、当然、導通状
態は通過モードとする。通常、スイッチ回路１１の導通
状態は、電力増幅器３の出力端子から高周波信号が出力
される数μｓｅｃ手前で通過モードにすることで、パル
ス波形の立ち上がり時間が遅れないようにする。時間１
で高周波パルスを通過させた後は、導通状態を遮断モー
ドにして、電力増幅器３からのサーマルノイズの通過を
遮断し、送受信切替器４への出力ノイズを低減させる。

【００３１】また、（ｄ）は、送受信切替器４の切替状
態を示すタイムチャートである。電力増幅器３から高周
波パルスが出力される時間１、および検出器５のデッド
タイム期間である時間２では、送受信切替器４は、電力
増幅器３と検出器５との間を接続し、検出器５と受信器
７との間、および電力増幅器３と受信器７との間を遮断
する送信モードに設定される。また、検出器５からＮＭ
Ｒ信号が出力される時間３では、送受信切替器４は、検
出器５と受信器７との間を接続し、電力増幅器３と検出
器５との間、および電力増幅器３と受信器７との間を遮
断する受信モードに設定される。

【００３２】さて、上記スイッチ回路１１には、さまざ
まな回路が適用できる。図５は、電力増幅器３と送受信
切替器４の間の接続を任意のタイミングで遮断できるス
イッチ回路１１の一実施例を示したものである。図中、
Ｃ₁とＣ₂は、ＤＣ電流をカットするためのコンデンサー
である。また、Ｄ₁、・・・・・・、Ｄ_nは、１個ないし複数個
のダイオードである。各ダイオードの一端は、コンデン
サーＣ₁とコンデンサーＣ₂によってＤＣ的に遮断された
高周波線路側に接続され、他端はアース側に接続されて
いる。また、これらのダイオードは、それぞれアース側
に向けて順方向となるように接続されている。これらの
ダイオードとしては、高周波に対して低損失な特性を持
ったピンダイオードなどが、主に使用される。また、Ｃ
Ｈ₁は、チョークコイル（インダクター）である。一端
はダイオードＤ₁とダイオードＤ_nの接続点に、また他端
は図示しないバイアス回路に、それぞれ接続されてい
る。

【００３３】このような構成において、検出器５からの
微弱なＮＭＲ信号を受信系が受信する時間帯には、波形
整形器２や電力増幅器３のサーマルノイズが送受信切替
器４のアイソレーションの壁を越えて受信系に洩れ込む
のを防止するために、図示しないバイアス回路からダイ
オードＤ₁、・・・・・・、Ｄ_nに対して正のバイアス電圧を印
加して、ダイオードの導通状態をオンの状態にする。こ
れにより、波形整形器２や電力増幅器３のサーマルノイ
ズは、ダイオードを通ってアース側に流れ、送受信切替
器４側（RF out側）には流れない。結果的に、サーマル
ノイズが送受信切替器４のアイソレーションの壁を越え
て受信系に洩れ込むことはない。

【００３４】また逆に、電力増幅器３から高周波パルス
を検出器５に印加する時間帯には、図示しないバイアス
回路からダイオードＤ₁、・・・・・・、Ｄ_nに対して逆のバイ
アス電圧を印加して、ダイオードの導通状態をオフの状
態にする。これにより、電力増幅器３から出力された高
周波信号は、ダイオードを通ることなく送受信切替器４
側（RF out側）に流れ、アース側には流れない。結果的
に、高周波パルスは、送受信切替器４を介して検出器５
に効率良く印加され、検出器５内に設置された測定試料
中の所定の原子核の歳差運動を励起させることができ
る。

【００３５】尚、上記バイアス回路の制御が、ホストコ
ンピューターによりタイミングを制御された図３のパル
ス発生器１０からのパルス信号によって行なわれること
は、既に述べた通りである。

【００３６】図５で示したスイッチ回路１１には、さま
ざまな変形例が考えられる。例えば、図６に示すよう
に、ダイオードを複数個直列に配列しても良い。また、
入出力端子間のアイソレーションを向上させるために、
例えば、図７に示すように、図５のようなスイッチ回路
を複数段直列に結合させることも考えられる。

【００３７】また、図８は、電力増幅器３と送受信切替
器４の間の接続を任意のタイミングで遮断できるスイッ
チ回路１１の別の実施例を示したものである。図中、Ｃ
₁とＣ₂は、ＤＣ電流をカットするためのコンデンサーで
ある。また、Ｄ₁、・・・・・・、Ｄ_nは、１個ないし複数個の
ダイオードである。これらのダイオードとしては、高周
波に対して低損失な特性を持ったピンダイオードなど
が、主に使用される。

【００３８】図示しないバイアス回路から供給されるバ
イアス電圧は、チョークコイル（インダクター）ＣＨ₁
を介してダイオードＤ₁とダイオードＤ_nの接続点に印加
されるようになっている。また、ダイオードＤ₁は、こ
の接続点から高周波の入力端子側（RF in側）に向けて
順方向になるように接続され、ダイオードＤ_nは、この
接続点から高周波の出力端子側（RF out側）に向けて順
方向になるように接続されている。

【００３９】また、チョークコイル（インダクター）Ｃ
Ｈ₂は、一端がコンデンサーＣ₁とダイオードＤ₁との接
続点に接続され、他端はアースに接続されている。ま
た、チョークコイル（インダクター）ＣＨ₃は、一端が
コンデンサーＣ₂とダイオードＤ _nとの接続点に接続さ
れ、他端はアースに接続されている。

【００４０】このような構成において、検出器５からの
微弱なＮＭＲ信号を受信系が受信する時間帯には、波形
整形器２や電力増幅器３のサーマルノイズが送受信切替
器４のアイソレーションの壁を越えて受信系に洩れ込む
のを防止するために、図示しないバイアス回路からダイ
オードＤ₁、・・・・・・、Ｄ_nに対して逆のバイアス電圧を印
加して、ダイオードの導通状態をオフの状態にする。こ
れにより、波形整形器２や電力増幅器３のサーマルノイ
ズは、チョークコイル（インダクター）を通ってアース
側に流れ、送受信切替器４側（RF out側）には流れな
い。結果的に、サーマルノイズが送受信切替器４のアイ
ソレーションの壁を越えて受信系に洩れ込むことはな
い。

【００４１】また逆に、電力増幅器３から高周波パルス
を検出器５に印加する時間帯には、図示しないバイアス
回路からダイオードＤ₁、・・・・・・、Ｄ_nに対して正のバイ
アス電圧を印加して、ダイオードの導通状態をオンの状
態にする。これにより、電力増幅器３から出力された高
周波信号は、ダイオードを通って送受信切替器４側（RF
out側）に流れ、アース側には流れない。結果的に、高
周波パルスは、送受信切替器４を介して検出器５に効率
良く印加され、検出器５内に設置された測定試料中の所
定の原子核の歳差運動を励起させることができる。

【００４２】尚、上記バイアス回路の制御が、ホストコ
ンピューターによりタイミングを制御された図３のパル
ス発生器１０からのパルス信号によって行なわれること
は、既に述べた通りである。

【００４３】図８で示したスイッチ回路１１には、さま
ざまな変形例が考えられる。例えば、図９に示すよう
に、ダイオードＤ₁、・・・・・・、Ｄ_nを高周波入力端子（RF
in）に向けて順方向になるように配列されたもののみ
に限定しても良い。また逆に、図１０に示すように、ダ
イオードＤ₁、・・・・・・、Ｄ_nを高周波出力端子（RF out）
に向けて順方向になるように配列されたもののみに限定
しても良い。

【００４４】また、図１１に示すように、チョークコイ
ル（インダクター）ＣＨ₁の一端とチョークコイル（イ
ンダクター）ＣＨ₂の一端をそれぞれバイアス回路に接
続し、他端をコンデンサーＣ₁とダイオードＤ₁の接続点
およびコンデンサーＣ₂とダイオードＤ_nの接続点に接続
すると共に、チョークコイル（インダクター）ＣＨ₃の
一端をダイオードＤ₁とダイオードＤ_nの接続点に接続
し、他端をアースに接続しても良い。この場合は、ダイ
オードの向きが、図８の場合とは逆方向になる。

【００４５】また、入出力端子間のアイソレーションを
向上させるために、例えば、図１２に示すように、図８
のようなスイッチ回路を複数段直列に結合させることも
考えられる。

【００４６】また、図１３は、電力増幅器３と送受信切
替器４の間の接続を任意のタイミングで遮断できるスイ
ッチ回路１１の更に別の実施例を示したものである。図
中、ＳＷ₁は、外部からの切替信号によって動作する切
替スイッチで、例えば、高速で動作する半導体スイッチ
などが用いられる。また、Ｒ₁は、一端をアースに接続
された終端抵抗器である。

【００４７】このような構成において、検出器５からの
微弱なＮＭＲ信号を受信系が受信する時間帯には、波形
整形器２や電力増幅器３のサーマルノイズが送受信切替
器４のアイソレーションの壁を越えて受信系に洩れ込む
のを防止するために、切替スイッチＳＷ₁を終端抵抗器
Ｒ₁側へ導通するように、切替信号を制御する。これに
より、波形整形器２や電力増幅器３のサーマルノイズ
は、切替スイッチＳＷ₁と終端抵抗器Ｒ₁とを通ってアー
ス側に流れ、送受信切替器４側（RF out側）には流れな
い。結果的に、サーマルノイズが送受信切替器４のアイ
ソレーションの壁を越えて受信系に洩れ込むことはな
い。

【００４８】また逆に、電力増幅器３から高周波パルス
を検出器５に印加する時間帯には、切替スイッチＳＷ₁
を終端抵抗器Ｒ₁とは反対の側へ導通するように、切替
信号を制御する。これにより、電力増幅器３から出力さ
れた高周波信号は、切替スイッチＳＷ₁を通って送受信
切替器４側（RF out側）に流れ、アース側には流れな
い。結果的に、高周波パルスは、送受信切替器４を介し
て検出器５に効率良く印加され、検出器５内に設置され
た測定試料中の所定の原子核の歳差運動を励起させるこ
とができる。

【００４９】尚、上記切替スイッチＳＷ₁の制御が、ホ
ストコンピューターによりタイミングを制御された図３
のパルス発生器１０からのパルス信号によって行なわれ
ることは、既に述べた通りである。

【００５０】図１３で示したスイッチ回路１１には、さ
まざまな変形例が考えられる。例えば、図１４に示すよ
うに、２つの切替スイッチＳＷ₁、ＳＷ₂とフィルター回
路ＦＬ₁とを備え、両スイッチを互いに同期させて切り
替えることにより、検出器５からの微弱なＮＭＲ信号を
受信系が受信する時間帯には、フィルター回路ＦＬ₁を
介して高周波入力端子（RF in）と高周波出力端子（RF
out）の間を導通させるようにし、逆に、電力増幅器３
から高周波パルスを検出器５に印加する時間帯には、フ
ィルター回路ＦＬ₁を介さずに高周波入力端子（RF in）
と高周波出力端子（RF out）の間を直接導通させるよう
にしても良い。

【００５１】これにより、検出器５からの微弱なＮＭＲ
信号を受信系が受信する時間帯には、波形整形器２や電
力増幅器３のサーマルノイズを送受信切替器４から遮断
することができ、電力増幅器３から高周波パルスを検出
器５に印加する時間帯には、高周波パルスを効率良く送
受信切替器４に向けて通過させることができる。

【００５２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明のＮＭＲ装置
の送受信回路によれば、電力増幅器を常時ブランキング
・オフの状態で使用すると共に、電力増幅器と送受信切
替器との間に、少なくとも受信器がＮＭＲ信号を受信す
る時間帯に、電力増幅器と送受信切替器との間を遮断す
るスイッチ回路を設けたので、電力増幅器の出力を、そ
の使用頻度にかかわらず常に熱的に安定化させることが
でき、しかも、電力増幅器で発生するノイズが受信系に
洩れ込むことをも防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のＮＭＲ装置の送受信回路を示す図であ
る。

【図２】従来のＮＭＲ装置の送受信回路のタイムチャー
トを示す図である。

【図３】本発明にかかるＮＭＲ装置の送受信回路の一実
施例を示す図である。

【図４】本発明にかかるＮＭＲ装置の送受信回路のタイ
ムチャートを示す図である。

【図５】本発明に用いられるスイッチ回路の一実施例を
示す図である。

【図６】本発明に用いられるスイッチ回路の一実施例を
示す図である。

【図７】本発明に用いられるスイッチ回路の一実施例を
示す図である。

【図８】本発明に用いられるスイッチ回路の一実施例を
示す図である。

【図９】本発明に用いられるスイッチ回路の一実施例を
示す図である。

【図１０】本発明に用いられるスイッチ回路の一実施例
を示す図である。

【図１１】本発明に用いられるスイッチ回路の一実施例
を示す図である。

【図１２】本発明に用いられるスイッチ回路の一実施例
を示す図である。

【図１３】本発明に用いられるスイッチ回路の一実施例
を示す図である。

【図１４】本発明に用いられるスイッチ回路の一実施例
を示す図である。

【符号の説明】

１・・・発振器、２・・・波形整形器、３・・・電力増幅器、４・
・・送受信切替器、５・・・検出器、６・・・前置増幅器、７・・
・受信器、８・・・ＡＤ変換器、９・・・ホストコンピュータ
ー、１０・・・パルス発生器、１１・・・スイッチ回路。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高周波パルスを出力する電力増幅器と、電
力増幅器のパルス出力を受けて試料に高周波磁界パルス
を印加すると共に、試料から放出されるＮＭＲ信号を検
出する検出器と、検出器からのＮＭＲ信号を受信する受
信器と、電力増幅器と検出器と受信器との間の接続のか
なめに位置し、電力増幅器から高周波パルスが出力され
る時間帯には、電力増幅器と検出器との間を接続し、検
出器と受信器との間、および電力増幅器と受信器との間
を遮断すると共に、試料からＮＭＲ信号が放出される時
間帯には、検出器と受信器との間を接続し、電力増幅器
と検出器との間、および電力増幅器と受信器との間を遮
断する送受信切替器と、電力増幅器と送受信切替器との
間に設けられ、少なくとも受信器がＮＭＲ信号を受信す
る時間帯に、電力増幅器と送受信切替器の間を遮断する
スイッチ回路とを備えたことを特徴とするＮＭＲ装置の
送受信回路。
【請求項２】前記電力増幅器は、高周波パルスを出力す
る時間帯のみならず、高周波パルスを出力しない時間帯
にも、ブランキング・オフの状態で使用されることを特
徴とする請求項１記載のＮＭＲ装置の送受信回路。
【請求項３】前記スイッチ回路は、ダイオード、コンデ
ンサー、およびインダクターをその構成要素に含むゲー
ト制御回路であることを特徴とする請求項１または２記
載のＮＭＲ装置の送受信回路。
【請求項４】前記スイッチ回路は、半導体スイッチをそ
の構成要素に含むゲート制御回路であることを特徴とす
る請求項１または２記載のＮＭＲ装置の送受信回路。