JP2002350525A - Resonance frequency control mechanism of loop gap resonator - Google Patents
Resonance frequency control mechanism of loop gap resonatorInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電子スピン共鳴
(ESR)装置に用いられるループギャップ共振器にお
ける共振周波数調整機構の改良に関する。The present invention relates to an improvement in a resonance frequency adjusting mechanism in a loop gap resonator used in an electron spin resonance (ESR) device.
【0002】[0002]
【従来の技術】図1は、特公平3−79670号公報に
記載されているループギャップ共振器および共振周波数
調整機構を示している。ループギャップ共振器は、図1
に示すように、ループ状の電極1をループの軸心にほぼ
平行なギャップ2により切断した構造を持ち、外部の図
示しないアンテナ回路との結合を介して供給されるマイ
クロ波電流が電極1の表面を流れる。このとき、ループ
電極1がインダクタンスL、ギャップ2がキャパシタン
スCとなってLC共振器が構成される。2. Description of the Related Art FIG. 1 shows a loop gap resonator and a resonance frequency adjusting mechanism described in Japanese Patent Publication No. 3-79670. The loop gap resonator is shown in FIG.
As shown in FIG. 1, the loop-shaped electrode 1 has a structure cut by a gap 2 substantially parallel to the axis of the loop, and a microwave current supplied through coupling with an external antenna circuit (not shown) is applied to the electrode 1. Flow over the surface. At this time, the loop electrode 1 becomes the inductance L, and the gap 2 becomes the capacitance C, thereby forming an LC resonator.
【0003】このループギャップ共振器の共振周波数
は、ループ長(ループの径)とギャップの大きさ、すな
わちループ電極1の形状によって決定されるが、ループ
電極1の形状を変えずに共振周波数を変える方法とし
て、図1に示されているように、誘電体などでできた静
電容量調整板3をギャップ2に挿入することが行なわれ
ている。これは、誘電体をギャップに挿入することによ
りキャパシタンスCを変え、共振周波数を変化させるも
ので、誘電体を矢印方向に移動させてギャップ内の誘電
体挿入量を変化させることにより、共振周波数を連続的
に変化させることが可能である。[0003] The resonance frequency of this loop gap resonator is determined by the loop length (diameter of the loop) and the size of the gap, that is, the shape of the loop electrode 1. As a changing method, as shown in FIG. 1, a capacitance adjusting plate 3 made of a dielectric or the like is inserted into the gap 2. This is to change the resonance frequency by changing the capacitance C by inserting a dielectric into the gap, and to change the resonance frequency by moving the dielectric in the direction of the arrow to change the amount of the dielectric inserted in the gap. It can be changed continuously.
【0004】このような構成において、ループギャップ
共振器の電磁界分布は図2に示すような形になってい
る。このような電磁界分布のもとで、周波数調整のた
め、誘電体板を図1に示されるようにギャップ2の途中
まで挿入すると、電界が誘電体の部分に集中し、ギャッ
プ2の誘電体板の無い部分で電界が弱まるため、共振器
内の電磁界分布の上下対称性がくずれると共に、電磁界
分布自体も静電容量調整板3の移動と共に変化する結果
となる。In such a configuration, the electromagnetic field distribution of the loop gap resonator has a shape as shown in FIG. Under such an electromagnetic field distribution, when the dielectric plate is inserted halfway into the gap 2 as shown in FIG. 1 for frequency adjustment, the electric field concentrates on the dielectric portion and the dielectric material in the gap 2 Since the electric field is weakened in the portion without the plate, the vertical symmetry of the electromagnetic field distribution in the resonator is broken, and the electromagnetic field distribution itself changes with the movement of the capacitance adjusting plate 3.
【0005】このような現象は、ESRイメージング装
置など、ループギャップ共振器内部のマイクロ波磁界の
空間強度分布を基準にして測定を行なう装置では、きわ
めて不都合な現象であった。このような不都合を解決す
る目的で新たに提案されたのが、特開平9−18481
4号公報に開示されているループギャップ共振器、およ
びその共振周波数調整機構である。[0005] Such a phenomenon is extremely inconvenient in an apparatus such as an ESR imaging apparatus that performs measurement based on a spatial intensity distribution of a microwave magnetic field inside a loop gap resonator. Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-18481 proposes a new method for solving such inconvenience.
No. 4 discloses a loop gap resonator and a resonance frequency adjusting mechanism thereof.
【0006】図3(a)は、共振器内部の電磁界分布の
対称性を改良したループギャップ共振器、図3(b)
は、その等価回路を示している。ループギャップ共振器
は、所定幅、所定長さの薄板電極の中央部を円筒状に曲
げてループ部1を形成させると共に、薄板電極の両端部
が、ギャップの部分で対向したギャップ延長電極4とし
て、ループの外側へ向けて平行に突き出るように折り曲
げ加工されている。FIG. 3A shows a loop gap resonator in which the symmetry of the electromagnetic field distribution inside the resonator is improved, and FIG.
Indicates an equivalent circuit thereof. The loop gap resonator forms a loop portion 1 by bending a central portion of a thin plate electrode having a predetermined width and a predetermined length into a cylindrical shape, and also forms a gap extension electrode 4 in which both ends of the thin plate electrode face each other at a gap portion. Are bent so as to protrude in parallel toward the outside of the loop.
【0007】このような対向した2つのギャップ延長電
極4の間に形成されたギャップ2内に誘電体などででき
た静電容量調整板3が挿入されることによって、ループ
ギャップ共振器の共振周波数調整機構が形成される。静
電容量調整板3は、銅などの導電体でできた支持体5の
先端部に、図示しないねじなどの固定部材によって固定
されており、図示しない駆動機構でこの支持板5を前進
または後退させることにより、ギャップ2内への静電容
量調整板3の挿入量が調整され、キャパシタンスCが制
御される。静電容量調整板3とギャップ部2をこのよう
な構造にすることにより、共振周波数調整に伴うループ
ギャップ共振器内部の電磁界分布の対称性の歪みを大幅
に改善することが可能になった。By inserting the capacitance adjusting plate 3 made of a dielectric or the like into the gap 2 formed between the two opposing gap extending electrodes 4, the resonance frequency of the loop gap resonator is increased. An adjustment mechanism is formed. The capacitance adjusting plate 3 is fixed to a distal end portion of a support 5 made of a conductor such as copper by a fixing member such as a screw (not shown), and the support plate 5 is moved forward or backward by a driving mechanism (not shown). By doing so, the amount of insertion of the capacitance adjusting plate 3 into the gap 2 is adjusted, and the capacitance C is controlled. With such a structure of the capacitance adjusting plate 3 and the gap portion 2, it is possible to greatly improve the distortion of the symmetry of the electromagnetic field distribution inside the loop gap resonator due to the adjustment of the resonance frequency. .
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
構造を持ったループギャップ共振器では、ループ電極1
と静電容量調整板3とが共に宙に浮いた形になっている
ために、共振回路と接地との間に浮遊容量を発生し、そ
の浮遊容量の分だけ、静電容量調整板3とギャップ延長
電極4とで構成されるキャパシタンスCが下駄を履くた
め、キャパシタンスCを小さな値に調整することができ
ず、結果的に、ループギャップ共振器の共振周波数fを
広い範囲で可変させることができないという問題があっ
た。However, in a loop gap resonator having such a structure, the loop electrode 1
And the capacitance adjustment plate 3 are both floating in the air, so that a stray capacitance is generated between the resonance circuit and the ground, and the capacitance adjustment plate 3 Since the capacitance C composed of the gap extension electrode 4 and the gap C wears clogs, the capacitance C cannot be adjusted to a small value. As a result, the resonance frequency f of the loop gap resonator can be varied over a wide range. There was a problem that it was not possible.
【0009】また、この問題を回避して、広い範囲でル
ープギャップ共振器の共振周波数fを可変できるように
するためには、キャパシタンスCの絶対値を大きくし
て、浮遊容量の影響を十分無視できるようにすること、
すなわち、ギャップ2を広くし、より分厚い静電容量調
整板3をギャップ2に挿入できるようにすることが必要
になるが、そのような構成にすると、今度はループ電極
1のインダクタンスLの値が小さくなってしまう。ルー
プギャップ共振器の検出感度は、ループギャップ共振器
のQ値に比例し、ループギャップ共振器のQ値は、ルー
プ電極1のインダクタンスLの値に比例する(Q∝ω
L、ただしω=2πf)ので、ループ電極1のインダク
タンスLの値が小さくなることは、ループギャップ共振
器の検出感度が低下することを意味する。ループギャッ
プ共振器の検出感度が低下すると、ESRイメージング
画像の画質の低下を招くという問題につながってしま
う。In order to avoid this problem and make the resonance frequency f of the loop gap resonator variable over a wide range, the absolute value of the capacitance C is increased and the effect of stray capacitance is sufficiently ignored. To be able to
In other words, it is necessary to widen the gap 2 so that a thicker capacitance adjusting plate 3 can be inserted into the gap 2. With such a configuration, the value of the inductance L of the loop electrode 1 is reduced. It will be smaller. The detection sensitivity of the loop gap resonator is proportional to the Q value of the loop gap resonator, and the Q value of the loop gap resonator is proportional to the value of the inductance L of the loop electrode 1 (Q∝ω
L, where ω = 2πf), a decrease in the value of the inductance L of the loop electrode 1 means that the detection sensitivity of the loop gap resonator decreases. A decrease in the detection sensitivity of the loop gap resonator leads to a problem that the image quality of the ESR imaging image is reduced.
【0010】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、ループギャップ共振器の検出感
度を向上させながら、しかも、より広い周波数範囲で共
振周波数fを制御することのできるループギャップ共振
器の共振周波数調整機構を提供することにある。The present invention has been made in view of the above points, and has as its object to control the resonance frequency f in a wider frequency range while improving the detection sensitivity of a loop gap resonator. It is an object of the present invention to provide a mechanism for adjusting the resonance frequency of a loop gap resonator.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明にかかるループギャップ共振器の共振周波数
調整機構は、ループギャップ共振器のギャップ内に、両
面に少なくとも誘電体層を備え、それ自身は接地された
導電体板を挿入すると共に、該導電体板を前記ギャップ
内で移動させることにより、共振周波数を調整すること
を特徴としている。In order to achieve this object, a resonance frequency adjusting mechanism for a loop gap resonator according to the present invention comprises at least a dielectric layer on both sides in a gap of the loop gap resonator, and The antenna itself is characterized in that the resonance frequency is adjusted by inserting a grounded conductive plate and moving the conductive plate within the gap.
【0012】また、前記誘電体層の表面に、導電物質層
を設けたことを特徴としている。[0012] Further, a conductive material layer is provided on the surface of the dielectric layer.
【0013】また、前記導電体板は、ループギャップ共
振器の中心軸からの距離が変化する方向に往復動するよ
うに作られていることを特徴としている。Further, the conductive plate is characterized in that it is made to reciprocate in a direction in which the distance from the center axis of the loop gap resonator changes.
【0014】また、ループ状の電極をループの軸心にほ
ぼ平行なギャップにより切断した構造を持つループギャ
ップ共振器と、該ギャップをループギャップ共振器の外
へ延長するために前記ループ状の電極の切断部分に設け
られた一対の延長電極と、該一対の延長電極の間に、両
面に少なくとも誘電体層を備え、それ自身は接地された
導電体板を配置すると共に、該導電体板をループギャッ
プ共振器の中心軸からの距離が変化する方向に往復動さ
せる移動機構とを備えたことを特徴としている。Further, a loop gap resonator having a structure in which a loop-shaped electrode is cut by a gap substantially parallel to the axis of the loop, and the loop-shaped electrode for extending the gap outside the loop gap resonator A pair of extension electrodes provided in the cut portion of the, and between the pair of extension electrodes, at least a dielectric layer is provided on both surfaces, and a conductor plate that is itself grounded is arranged. A moving mechanism that reciprocates in a direction in which the distance from the center axis of the loop gap resonator changes.
【0015】また、前記誘電体層の表面に、導電物質層
を設けたことを特徴としている。Further, a conductive material layer is provided on the surface of the dielectric layer.
【0016】[0016]
【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4(a)は、本発明にかかる
ループギャップ共振器の共振周波数調整機構の一実施
例、図4(b)は、その要部の拡大図、図4(c)は、
その等価回路を示している。図4において、図1および
図3と同一部分には同一符号を付している。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 4A is an embodiment of the resonance frequency adjusting mechanism of the loop gap resonator according to the present invention, FIG. 4B is an enlarged view of a main part thereof, and FIG.
The equivalent circuit is shown. 4, the same parts as those in FIGS. 1 and 3 are denoted by the same reference numerals.
【0017】図中1は、ループギャップ共振器のループ
部である。ループギャップ共振器は、所定幅、所定長さ
の薄板電極の中央部を円筒状に曲げてループ部1を形成
させると共に、薄板電極の両端部が、ギャップの部分で
対向したギャップ延長電極4として、ループの外側へ向
けて平行に突き出るように折り曲げ加工されている。In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a loop portion of a loop gap resonator. The loop gap resonator forms a loop portion 1 by bending a central portion of a thin plate electrode having a predetermined width and a predetermined length into a cylindrical shape, and also forms a gap extension electrode 4 in which both ends of the thin plate electrode face each other at a gap portion. Are bent so as to protrude in parallel toward the outside of the loop.
【0018】このような対向した2つのギャップ延長電
極4の間に形成されたギャップ2内に、銅などの導電体
で作られ、それ自身は接地電位に設定された静電容量調
整板6が挿入される。これにより、ループギャップ共振
器の共振周波数調整機構が形成される。この静電容量調
整板6の両面には、ギャップ延長電極4との間の静電容
量を高める目的で、例えばアルミナなどのセラミックで
作られた誘電体7が層状に貼り付けられている。そし
て、図示しない駆動機構で、この静電容量調整板6を前
進または後退させることにより、ギャップ2内への静電
容量調整板6の挿入量が調整され、キャパシタンスCが
制御される。In the gap 2 formed between the two opposed gap extension electrodes 4, there is provided a capacitance adjusting plate 6 made of a conductor such as copper and itself set to a ground potential. Inserted. Thereby, a resonance frequency adjusting mechanism of the loop gap resonator is formed. Dielectrics 7 made of ceramics such as alumina are attached in layers to both surfaces of the capacitance adjusting plate 6 for the purpose of increasing the capacitance between the capacitance adjusting plate 6 and the gap extension electrode 4. Then, by moving the capacitance adjusting plate 6 forward or backward by a driving mechanism (not shown), the insertion amount of the capacitance adjusting plate 6 into the gap 2 is adjusted, and the capacitance C is controlled.
【0019】本実施例では、静電容量調整板6とギャッ
プ部2を、このような誘電体と導電体による三層のサン
ドイッチ構造にすることにより、分割コンデンサーを形
成させ、導体路を経由して静電容量調整板6を接地電位
に設定する。その結果、従来のループギャップ共振器の
共振周波数調整機構では下駄を履いていた浮遊容量を無
くすことができ、キャパシタンスCの下限値をより小さ
くでき、ループギャップ共振器の共振周波数fを、従来
の値よりも高い周波数範囲まで可変させることが可能に
なった。In this embodiment, the capacitance adjusting plate 6 and the gap 2 are formed in a three-layer sandwich structure of such a dielectric and a conductor, thereby forming a divided capacitor and passing through a conductor path. To set the capacitance adjusting plate 6 to the ground potential. As a result, it is possible to eliminate the stray capacitance, which has clogged in the resonance frequency adjusting mechanism of the conventional loop gap resonator, to reduce the lower limit value of the capacitance C, and to reduce the resonance frequency f of the loop gap resonator. It has become possible to vary up to a frequency range higher than the value.
【0020】また、下駄を履いていた浮遊容量が無くな
った分、キャパシタンスCの値を小さくできるので、ル
ープ電極1のインダクタンスLの値を大きく取れ、同じ
共振周波数fで比較した場合、ループギャップ共振器の
Q値を上げることができた。その結果、ループギャップ
共振器の検出感度を向上させながら、しかも、より広い
周波数範囲で共振周波数fを制御することのできるルー
プギャップ共振器の共振周波数調整機構を提供すること
が可能になった。Also, since the value of the capacitance C can be reduced by the amount of the stray capacitance that has worn the clogs, the value of the inductance L of the loop electrode 1 can be increased, and when compared at the same resonance frequency f, the loop gap resonance The Q value of the vessel could be increased. As a result, it has become possible to provide a resonance frequency adjustment mechanism of the loop gap resonator that can control the resonance frequency f in a wider frequency range while improving the detection sensitivity of the loop gap resonator.
【0021】尚、本発明には、さまざまな変形例が可能
である。例えば、セラミックなどの誘電体層7の代わり
に、銅などでできた静電容量調整板6の表面に、誘電体
の絶縁膜8を介して、銅や金などの導電物質層9を形成
させ、該導電物質層9と絶縁膜8と静電容量調整板6と
による多層構造のコンデンサーを構成させても良い。そ
の場合は、導電物質層9とギャップ延長電極4との間の
短絡を防止する必要があるので、少なくとも導電物質層
9の表面、またはギャップ延長電極4の表面に絶縁膜を
塗布して、両者を絶縁された関係にしておく必要がある
ことは言うまでもない。The present invention can have various modifications. For example, a conductive material layer 9 such as copper or gold is formed on the surface of a capacitance adjusting plate 6 made of copper or the like via a dielectric insulating film 8 instead of the dielectric layer 7 such as a ceramic. Alternatively, a capacitor having a multilayer structure including the conductive material layer 9, the insulating film 8, and the capacitance adjusting plate 6 may be formed. In this case, it is necessary to prevent a short circuit between the conductive material layer 9 and the gap extending electrode 4. Therefore, at least a surface of the conductive material layer 9 or a surface of the gap extending electrode 4 is coated with an insulating film, so that both of them can be prevented. Need to be kept in an insulated relationship.
【0022】[0022]
【発明の効果】以上述べたように、本発明のループギャ
ップ共振器の共振周波数調整機構によれば、ループギャ
ップ共振器のギャップ内に、両面に少なくとも誘電体層
を備え、それ自身は接地された導電体板を挿入すると共
に、該導電体板を前記ギャップ内で移動させることによ
り、共振周波数fを調整するようにしたので、ループギ
ャップ共振器の検出感度を向上させながら、しかも、よ
り広い周波数範囲で共振周波数fを制御することのでき
るループギャップ共振器の共振周波数調整機構を提供す
ることが可能になった。As described above, according to the resonance frequency adjusting mechanism of the loop gap resonator of the present invention, at least the dielectric layers are provided on both sides in the gap of the loop gap resonator, and the dielectric layer itself is grounded. By inserting the conductor plate and moving the conductor plate in the gap, the resonance frequency f is adjusted, so that the detection sensitivity of the loop gap resonator is improved, and the width is wider. It has become possible to provide a resonance frequency adjustment mechanism of a loop gap resonator capable of controlling the resonance frequency f in a frequency range.
【図1】ループギャップ共振器の共振周波数調整機構の
原理を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of a resonance frequency adjusting mechanism of a loop gap resonator.
【図2】ループギャップ共振器の共振電磁界の分布を示
す図である。FIG. 2 is a diagram showing a distribution of a resonance electromagnetic field of a loop gap resonator.
【図3】従来のループギャップ共振器の共振周波数調整
機構を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a resonance frequency adjusting mechanism of a conventional loop gap resonator.
【図4】本発明にかかるループギャップ共振器の共振周
波数調整機構の一実施例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an embodiment of a resonance frequency adjusting mechanism of the loop gap resonator according to the present invention.
【図5】本発明にかかるループギャップ共振器の共振周
波数調整機構の別の実施例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing another embodiment of the resonance frequency adjusting mechanism of the loop gap resonator according to the present invention.
1・・・ループ部、2・・・ギャップ部、3・・・静電容量調整
板、4・・・ギャップ延長電極、5・・・支持体、6・・・静電
容量調整板、7・・・誘電体層、8・・・絶縁膜、9・・・導電
物質層。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Loop part, 2 ... Gap part, 3 ... Capacitance adjustment plate, 4 ... Gap extension electrode, 5 ... Support body, 6 ... Capacitance adjustment plate, 7 ... dielectric layer, 8 ... insulating film, 9 ... conductive material layer.
Claims (5)
面に少なくとも誘電体層を備え、それ自身は接地された
導電体板を挿入すると共に、該導電体板を前記ギャップ
内で移動させることにより、共振周波数を調整すること
を特徴とするループギャップ共振器の共振周波数調整機
構。In a gap of a loop gap resonator, at least a dielectric layer is provided on both sides, and a grounded conductive plate is inserted therein, and the conductive plate is moved in the gap. And a resonance frequency adjusting mechanism for adjusting a resonance frequency of the loop gap resonator.
たことを特徴とする請求項1記載のループギャップ共振
器の共振周波数調整機構。2. The resonance frequency adjusting mechanism for a loop gap resonator according to claim 1, wherein a conductive material layer is provided on a surface of said dielectric layer.
中心軸からの距離が変化する方向に往復動するように作
られていることを特徴とする請求項1または2記載のル
ープギャップ共振器の共振周波数調整機構。3. The loop gap resonator according to claim 1, wherein the conductor plate is reciprocated in a direction in which a distance from a center axis of the loop gap resonator changes. Resonance frequency adjustment mechanism of the vessel.
なギャップにより切断した構造を持つループギャップ共
振器と、該ギャップをループギャップ共振器の外へ延長
するために前記ループ状の電極の切断部分に設けられた
一対の延長電極と、該一対の延長電極の間に、両面に少
なくとも誘電体層を備え、それ自身は接地された導電体
板を配置すると共に、該導電体板をループギャップ共振
器の中心軸からの距離が変化する方向に往復動させる移
動機構とを備えたことを特徴とするループギャップ共振
器の共振周波数調整機構。4. A loop gap resonator having a structure in which a loop-shaped electrode is cut by a gap substantially parallel to the axis of the loop, and the loop-shaped electrode extends the gap out of the loop gap resonator. A pair of extension electrodes provided in the cut portion of the, and between the pair of extension electrodes, at least a dielectric layer is provided on both surfaces, and a conductor plate that is itself grounded is arranged. A moving mechanism for reciprocating in a direction in which the distance from the center axis of the loop gap resonator changes.
たことを特徴とする請求項4記載のループギャップ共振
器の共振周波数調整機構。5. The resonance frequency adjusting mechanism for a loop gap resonator according to claim 4, wherein a conductive material layer is provided on a surface of said dielectric layer.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080805 |