JP2002357649A - Sheet cavity resonator for electron spin resonance - Google Patents

Sheet cavity resonator for electron spin resonance

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JP2002357649A
JP2002357649A JP2002119250A JP2002119250A JP2002357649A JP 2002357649 A JP2002357649 A JP 2002357649A JP 2002119250 A JP2002119250 A JP 2002119250A JP 2002119250 A JP2002119250 A JP 2002119250A JP 2002357649 A JP2002357649 A JP 2002357649A
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JP
Japan
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cavity
cavity resonator
magnetic field
spin resonance
electron spin
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Application number
JP2002119250A
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Japanese (ja)
Inventor
Akio Nakanishi
昭男 中西
Akira Furuse
彰 古瀬
Kazuo Nakagawa
和雄 中川
Makoto Tokida
誠 常田
Atsushi Nukanobu
敦司 糠信
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikkiso Co Ltd
Hitachi Metals Ltd
Original Assignee
Nikkiso Co Ltd
Sumitomo Special Metals Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sheet cavity resonator for electron spin resonance enhanced in transmittance of high frequency modulation magnetic field so as to be suitable for external modulation method. SOLUTION: This cavity resonator of X-band rectangular parallelepiped TE102 mode is blocked at one end with a copper plate 12 and has, at the other end, a flange part 20 for connecting a guide plate 16 having a connecting hole 14 to a waveguide 18, wherein the cavity length L is set equal to the intra-tube wavelength of microwave. Groove parts 24 and 26 are provided on the cavity wall (E-face) on both side surfaces of the cavity resonator 10, and insert holes 22 and 22 for inserting a measuring sample tube are provided on the H-face of the cavity resonator 10. The cavity wall thickness t1 of the groove parts 24 and 26 is set to about the thickness of the surface skin effect of modulation frequency. Magnetic field modulation coils not shown are buried in the groove parts 24 and 26.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は電子スピン共鳴装置に
用いる空胴共振器に係り、特に電子スピン共鳴信号を高
感度に測定することができる電子スピン共鳴用薄板空胴
共振器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cavity resonator used in an electron spin resonance apparatus, and more particularly to a thin cavity resonator for electron spin resonance which can measure an electron spin resonance signal with high sensitivity.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、電子スピン共鳴装置においては、
検出感度を向上するため分極静磁界Bに周波数ωの変
調磁界を重畳し、共鳴時に現れる周波数ωの信号成分
のみを増幅・検出する方法が汎用されている。この際、
マイクロ波検波器を含む信号増幅器に多く分布する低周
波雑音を避けるためには、変調周波数ωはマイクロ波
空胴共振器の応答する範囲内でできるだけ高周波である
ことが望ましいことから、一般に変調周波数ωとして
100kHz程度が広く採用されている。この変調磁界
は空胴共振器内または空胴共振器外に配置された変調コ
イルに高周波電流を流すことによって発生され、前者を
(1)内部変調方式、後者を(2)外部変調方式と称し
て区別している。
2. Description of the Related Art Conventionally, in an electron spin resonance apparatus,
How superimposing the modulated magnetic field of frequency omega m polarization static magnetic field B to improve the detection sensitivity, for amplification and detection of only a signal component of the frequency omega m appearing at resonance is widely. On this occasion,
In order to avoid low frequency noise that is widely distributed in a signal amplifier including a microwave detector, the modulation frequency ω m is desirably as high as possible within the response range of the microwave cavity resonator. about 100kHz as a frequency ω m has been widely adopted. This modulation magnetic field is generated by passing a high-frequency current through a modulation coil disposed inside or outside the cavity resonator. The former is called (1) an internal modulation system, and the latter is called (2) an external modulation system. Are distinguished.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た100kHz変調を採用している(1)内部変調方式
には次のような問題点がある。すなわち、空胴共振器
内部に設けられた変調コイルのために共振空胴のQが低
下すること、このQの低下を極力抑えるため内部コイ
ルは効率の良い巻数・形状が制約されて実用化されてい
る巻数は僅か1〜2ターンしかないので過大な変調電流
を供給しなければならないこと、コイルが共振空胴内
壁を貫通するためマイクロ波の漏洩を生じるので細心な
操作が要求されること、および貫通部には過大な変調
電流によるコイルの温度上昇のためしばしば緩みを生じ
ること、等々の問題点である。
However, the following problems are involved in the above-mentioned 100 kHz modulation (1) internal modulation system. That is, the Q of the resonant cavity is reduced due to the modulation coil provided inside the cavity resonator, and the internal coil is put into practical use with the efficient number of turns and shapes restricted to minimize the decrease in Q. Since the number of turns is only one or two turns, an excessively large modulation current must be supplied.Because the coil penetrates the inner wall of the resonant cavity, microwave leakage occurs, requiring careful operation, In addition, there is a problem that the through portion is often loosened due to an increase in coil temperature due to an excessive modulation current, and the like.

【0004】また、(2)外部変調方式の場合には、変
調磁界が空胴共振器側壁を貫通するため、側壁に変調磁
界を妨げる方向に渦電流が発生し、以下の問題点があ
る。
(2) In the case of the external modulation method, since the modulation magnetic field penetrates the side wall of the cavity resonator, an eddy current is generated on the side wall in a direction obstructing the modulation magnetic field.

【0005】変調磁界の空胴共振器内部への透過が著
しく減少するという問題点。例えば、TE102直六面
体空胴共振器において側壁厚みを約1.2mmとすれ
ば、空胴共振器外部で発生された100kHz変調磁界
は空胴共振器内部では10−4以下にまで減衰してしま
う。このため、必要な変調強度を殆ど得ることができず
検出感度向上の制約となる。従って、過大な変調磁界を
空胴共振器外で発生させなければならないという問題点
も発生する。
There is a problem that the transmission of the modulation magnetic field into the cavity is significantly reduced. For example, if the side wall thickness is about 1.2 mm in the TE 102 rectangular hexahedral cavity, the 100 kHz modulated magnetic field generated outside the cavity is attenuated to 10 −4 or less inside the cavity. I will. For this reason, the required modulation intensity can hardly be obtained, which limits the improvement of the detection sensitivity. Accordingly, there is also a problem that an excessively large modulation magnetic field must be generated outside the cavity resonator.

【0006】空胴の振動に基因する雑音が生じるとい
う問題点。これは、磁場変調のための高周波磁場が空胴
共振器側壁を透過するとき側壁に渦電流が発生し、この
渦電流が印加静磁場と干渉し、空胴共振器に振動を惹起
するためである。この振動周波数は磁場変調周波数と等
しいため、感度に大きな影響を及ぼす。
[0006] A problem that noise is generated due to the vibration of the cavity. This is because an eddy current is generated on the side wall when a high-frequency magnetic field for modulating the magnetic field penetrates the side wall of the cavity, and this eddy current interferes with the applied static magnetic field and causes vibration in the cavity. is there. Since this vibration frequency is equal to the magnetic field modulation frequency, it has a great influence on the sensitivity.

【0007】変調周波数を低くするために発生する感
度低下の問題点。上記およびのために、現用の外部
変調方式では、殆ど変調周波数を10〜300Hz程度
に下げ、表皮効果の厚みを空胴共振器の側壁と同程度に
して、空胴共振器側壁における変調磁界の減衰を避けて
いる。しかしながら、この場合には、信号増幅器の低周
波雑音による感度の低下が避けられなくなるという問題
点があった。
[0007] The problem of sensitivity reduction caused by lowering the modulation frequency. In the above external modulation method, the modulation frequency is almost reduced to about 10 to 300 Hz and the thickness of the skin effect is made substantially equal to the side wall of the cavity. Avoids decay. However, in this case, there has been a problem that a decrease in sensitivity due to low-frequency noise of the signal amplifier cannot be avoided.

【0008】そこで、本発明の目的は、過大な変調電流
を必要としない点で内部変調方式よりも有利な外部変調
方式を採りあげ、変調磁界の空胴共振器内部への透過減
衰量を小さくでき、しかも空胴共振器の不要な振動を誘
起させずに高感度の電子スピン共鳴の測定を行うことが
できる外部変調方式に適した電子スピン共鳴用薄板空胴
共振器を提供するにある。
Therefore, an object of the present invention is to adopt an external modulation method which is more advantageous than the internal modulation method in that an excessive modulation current is not required, and to reduce the transmission attenuation of the modulation magnetic field into the cavity. It is an object of the present invention to provide a thin-plate cavity for electron spin resonance suitable for an external modulation system, which can perform highly sensitive measurement of electron spin resonance without causing unnecessary vibration of the cavity.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明に係る電子スピン
共鳴用薄板空胴共振器は、一端が導体により閉じられる
と共に、他端に導波管との接続のためのフランジを有す
る直六面体空胴共振器において、磁界と直交するよう配
置された一対の側壁面の金属部分の全部を高周波変調磁
界の表皮効果の厚さ程度に薄く構成することを特徴とす
る。
According to the present invention, there is provided a thin plate resonator for electron spin resonance, wherein one end is closed by a conductor, and the other end has a hexahedral cavity having a flange for connection with a waveguide. The body resonator is characterized in that all of the metal parts of the pair of side walls arranged so as to be orthogonal to the magnetic field are formed to be as thin as the skin effect of the high-frequency modulation magnetic field.

【0010】また、本発明に係る電子スピン共鳴用薄板
空胴共振器は、一端が導体により閉じられると共に、他
端に導波管との接続のためのフランジを有する直六面体
空胴共振器において、磁界と直交するよう配置された一
対の側壁面を高周波変調磁界の表皮効果の厚さよりも十
分に薄くした金属箔と、該金属箔を補強する絶縁材料板
を重ね合わせた合板により構成することもできる。
[0010] The thin-plate resonator for electron spin resonance according to the present invention is a straight hexahedral resonator having one end closed by a conductor and a flange at the other end for connection to a waveguide. A pair of side walls arranged perpendicular to the magnetic field, a plywood in which a metal foil in which the thickness of the skin effect of the high-frequency modulated magnetic field is sufficiently thinner and an insulating material plate for reinforcing the metal foil are laminated. Can also.

【0011】この場合、前者の側壁面の金属部分の全部
の厚さは30〜100μmが好適であり、後者の金属箔
の厚さは3〜30μmが好適である。
In this case, the thickness of the entire metal portion on the side wall surface is preferably 30 to 100 μm, and the thickness of the latter metal foil is preferably 3 to 30 μm.

【0012】[0012]

【作用】本発明に係る電子スピン共鳴用薄板空胴共振器
によれば、空胴共振器の磁界と直交するよう配置される
側壁面を変調周波数の前記表皮効果の厚み程度の厚さに
薄くした金属板で構成するか、あるいは前記表皮効果の
厚みよりも十分に薄い金属箔と補強用絶縁材料板を重ね
合わせた合板を用いた構成とすることにより、外部変調
方式でも高周波変調磁界は殆ど減衰することなく空胴共
振器内の試料に印加することができる。
According to the thin cavity resonator for electron spin resonance according to the present invention, the side wall surface arranged so as to be orthogonal to the magnetic field of the cavity resonator is thinned to a thickness of about the thickness of the skin effect of the modulation frequency. By using a metal plate or a plywood in which a metal foil and a reinforcing insulating material plate that are sufficiently thinner than the thickness of the skin effect are used, a high-frequency modulation magnetic field is hardly generated even in the external modulation method. It can be applied to the sample in the cavity without attenuation.

【0013】[0013]

【実施例】次に本発明に係る電子スピン共鳴用薄板空胴
共振器の実施例につき、添付図面を参照しながら以下詳
細に説明する。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a thin-plate cavity for electron spin resonance according to the present invention.

【0014】図1は本発明の一実施例を示す電子スピン
共鳴用薄板空胴共振器の外観斜視図であり、Xバンド直
六面体TE102モードの例である。図1において、参
照符号10は空胴共振器を示し、空胴共振器10の空胴
長さLはマイクロ波の管内波長に等しく選ばれ、空胴共
振器10の一端は銅板12をハンダ付けまたはロー付け
によって閉じられている。空胴共振器10の他端は、結
合孔14を有する導板16と図示しないマイクロ波回路
に接続される導波管18とを接続するためにフランジ部
20を備えている。導板16に設けられた結合孔14
は、測定条件に適した反射係数となるよう選ばれてい
る。また、空胴共振器10には他の電子スピン共鳴装置
と同様に、空胴共振器10のH面を貫いて測定試料管を
挿入するための挿入孔22,22が設けられている。
[0014] Figure 1 is an external perspective view of an electronic spin resonance thin cavity resonator showing an embodiment of the present invention, an example of X-band rectangular parallelepiped TE 102 mode. In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a cavity resonator, the cavity length L of the cavity resonator 10 is selected to be equal to the guide wavelength of the microwave, and one end of the cavity resonator 10 is soldered with a copper plate 12. Or it is closed by brazing. The other end of the cavity resonator 10 has a flange portion 20 for connecting the conductive plate 16 having the coupling hole 14 and the waveguide 18 connected to a microwave circuit (not shown). Connection hole 14 provided in conductive plate 16
Is selected to have a reflection coefficient suitable for the measurement conditions. Further, similarly to other electron spin resonance apparatuses, the cavity 10 is provided with insertion holes 22 for inserting a measurement sample tube through the H-plane of the cavity 10.

【0015】この実施例の特徴は、空胴共振器10の両
側面の空胴側壁(E面)に溝部24,26を設けている
ことである。この溝部24,26には、図示しない磁界
変調コイルが埋め込まれる。このとき、コイル幅Wは空
胴共振器10内の測定試料に印加される変調磁界の一様
性を損なわないよう、H面幅にほぼ等しく選ばれる。
The feature of this embodiment is that grooves 24 and 26 are provided on the cavity side walls (surface E) on both side surfaces of the cavity resonator 10. A magnetic field modulation coil (not shown) is embedded in the grooves 24 and 26. At this time, the coil width W is selected to be substantially equal to the H-plane width so as not to impair the uniformity of the modulation magnetic field applied to the measurement sample in the cavity resonator 10.

【0016】溝部24,26の空胴側壁の厚みtは、
変調周波数の表皮効果の厚み程度かまたは幾分薄く側壁
を残して刻まれる。表皮効果の厚みは空胴共振器10の
材質に依存するので、溝部24,26の空胴側壁の厚み
は、例えば銅の場合、30〜100μmもあれば良
い。尚、この程度の加工は現在では、機械加工でも電解
研磨等でも十分に可能な加工レベルである。加工後の強
度も導波管枠組みの中で刻まれたこの程度の寸法の溝部
24,26は実用上支障はないし、溝部24,26には
図示しない変調コイル・ユニットが固定されるので強度
的にも補強され問題はない。
The thickness t 1 of the cavity side walls of the grooves 24 and 26 is
The modulation frequency is engraved about the thickness of the skin effect or somewhat thinner leaving the side walls. The thickness of the skin effect depends on the material of the cavity resonator 10, the thickness t 1 of the cavity side wall of the groove 24, 26, for example, in the case of copper, it is sufficient even 30 to 100 [mu] m. It should be noted that this level of processing is currently at a processing level that can be sufficiently achieved by mechanical processing or electrolytic polishing. The grooves 24 and 26 of this size, which are cut in the waveguide frame, do not hinder the practical use, and the strength of the processing coil unit (not shown) is fixed in the grooves 24 and 26. There is no problem because it is reinforced.

【0017】このように構成された、例えば銅素材でt
が30〜100μm厚みの溝部24,26を有する空
胴共振器10を用いると、外部変調方式でも側壁を透過
する変調磁界の透過率は53〜28%であり、実用上支
障のない程度に変調磁界の減衰が抑えられる。
[0017] For example, a copper material having the structure
When the cavity resonator 10 having the grooves 24 and 26 having a thickness of 30 to 100 μm is used, the transmittance of the modulation magnetic field transmitted through the side wall even in the external modulation method is 53 to 28%, which is a practically acceptable level. The attenuation of the modulation magnetic field is suppressed.

【0018】Xバンドを対象とした上記実施例では、機
構強度を保つため空胴共振器10のE面の一部に薄層の
溝部24,26を設けているが、Kバンド、Qバンドの
ように、空胴共振器自体が小型になる場合には空胴共振
器10の側壁(E面)全面を薄板とし得ることは言うま
でもない。
In the above embodiment for the X band, thin grooves 24 and 26 are provided in a part of the E surface of the cavity resonator 10 in order to maintain the mechanical strength. As described above, when the cavity resonator itself becomes small, it goes without saying that the entire side wall (E surface) of the cavity resonator 10 can be made a thin plate.

【0019】図2は、本発明に係る電子スピン共鳴用薄
板空胴共振器の別の実施例を示す外観斜視図であり、X
バンド直六面体TE102モードの例である。なお、空
胴下側板32は説明の便宜上外して示してある。この空
胴共振器30の材質は最近多用されるプリント回路基板
用又はマイクロ波集積回路用セラミック基板であり、セ
ラミック基板上に形成された薄い導体箔34を空胴共振
器30の内壁とするよう構成されている。空胴下側板3
2に示すように、厚さTのセラミック基板上に厚みt
の導体箔34を形成する。空胴下側板32および対向す
る空胴上側板36には、それぞれ対向する位置に試料管
挿入用の挿入孔38,38が設けられ、空胴共振器30
の空胴長さLはマイクロ波の管内波長に等しく選ばれ、
空胴共振器30の一端は銅板または導体箔34を形成し
たセラミック基板40によって閉じられている。空胴共
振器30の他端は、結合孔44を有する導板46と図示
しないマイクロ波回路に接続される導波管18とを接続
するためにフランジ部42を備えている。この場合も、
前記実施例同様に導板46に設けられた結合孔44は測
定条件に適した反射係数となるよう選ばれる。尚、空胴
下側板32の端面48が金メッキ処理されており、空胴
共振器30の内壁も、導電率を高め、発錆によるQの低
下を防止するため同様に金メッキ処理が施されている。
FIG. 2 is an external perspective view showing another embodiment of a thin-plate cavity for electron spin resonance according to the present invention.
It is an example of a band hexahedral TE 102 mode. The cavity lower plate 32 is not shown for convenience of explanation. The material of the cavity 30 is a ceramic substrate for a printed circuit board or a microwave integrated circuit, which is frequently used recently, and the thin conductive foil 34 formed on the ceramic substrate is used as the inner wall of the cavity 30. It is configured. Cavity lower side plate 3
As shown in FIG. 2, on a ceramic substrate having a thickness T, a thickness t 2
Is formed. The cavity lower plate 32 and the opposing cavity upper plate 36 are provided with insertion holes 38, 38 for inserting sample tubes at opposing positions, respectively.
Is chosen equal to the microwave guide wavelength,
One end of the cavity resonator 30 is closed by a ceramic substrate 40 on which a copper plate or a conductive foil 34 is formed. The other end of the cavity 30 is provided with a flange portion 42 for connecting a conductive plate 46 having a coupling hole 44 and the waveguide 18 connected to a microwave circuit (not shown). Again,
The coupling hole 44 provided in the conductive plate 46 is selected so as to have a reflection coefficient suitable for the measurement conditions as in the above embodiment. The end face 48 of the lower cavity plate 32 is plated with gold, and the inner wall of the cavity 30 is also plated with gold in order to increase the electrical conductivity and prevent the Q from being lowered by rusting. .

【0020】このように構成される電子スピン共鳴用薄
板空胴共振器30に、例えば、厚さTが1.2mmのプ
リント基板用セラミック基板を用い、導体箔34の厚み
として30μmの銅箔を形成した場合で変調磁界は
68%の透過率が得られ、マイクロ波用セラミック基板
を用い導体箔34の厚みtが3〜20μmの場合で変
調磁界は殆ど減衰することなく空胴共振器30内の試料
に印加することができる。これらのセラミック基板によ
り、直六面体空胴共振器30を構成することは容易であ
り、市販素材を用いて低価格、高性能の電子スピン共鳴
用薄板空胴共振器を作ることができる。
[0020] Thus configured electron spin resonance for thin cavity resonator 30, for example, a ceramic substrate for printed circuit board thickness T is 1.2 mm, 30 [mu] m copper as the thickness t 2 of the conductive foil 34 modulated magnetic field in the case of forming the foil 68% transmittance is obtained, cavity resonance without thickness t 2 of the conductive foil 34 with a ceramic substrate for microwave modulated magnetic field in the case of 3~20μm is that most attenuated It can be applied to the sample in the vessel 30. It is easy to form the rectangular hexahedral cavity 30 by using these ceramic substrates, and a low-cost, high-performance thin cavity resonator for electron spin resonance can be manufactured using commercially available materials.

【0021】[0021]

【発明の効果】前述した実施例から明らかなように、本
発明に係る電子スピン共鳴用薄板空胴共振器によれば、
外部変調方式でも適切な高周波電流出力により、有効な
磁場変調を測定試料に印加することができる。このた
め、過大な出力増幅器を使用することなく、また空胴共
振器に不要な振動を誘起することなく、高感度の電子ス
ピン共鳴の測定を行うことができる。
As is clear from the above-described embodiment, according to the thin cavity resonator for electron spin resonance according to the present invention,
Even in the external modulation method, effective magnetic field modulation can be applied to the measurement sample by an appropriate high-frequency current output. Therefore, highly sensitive measurement of electron spin resonance can be performed without using an excessive output amplifier and without inducing unnecessary vibration in the cavity resonator.

【0022】以上、本発明の好適な実施例について説明
したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、本
発明の精神を逸脱しない範囲内において種々の設計変更
をなし得ることは勿論である。
Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various design changes can be made without departing from the spirit of the present invention. It is.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る電子スピン共鳴用薄板空胴共振器
の一実施例を示す外観斜視図であり、Xバンド直六面体
TE102モードの例である。
[1] is an external perspective view showing an embodiment of an electronic spin resonance thin cavity resonator according to the present invention, an example of X-band rectangular parallelepiped TE 102 mode.

【図2】本発明に係る電子スピン共鳴用薄板空胴共振器
の別の実施例を示す外観斜視図であり、Xバンド直六面
体TE102モードの例である。
Figure 2 is an external perspective view showing another embodiment of an electronic spin resonance thin cavity resonator according to the present invention, an example of X-band rectangular parallelepiped TE 102 mode.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 空胴共振器 12 銅板 14 結合孔 16 導板 18 導波管 20 フランジ部 22 挿入孔 24 溝部 26 溝部 30 空胴共振器 32 空胴下側板 34 導体箔 36 空胴上側板 38 挿入孔 40 セラミック基板 42 フランジ部 44 結合孔 46 導板 48 端面 REFERENCE SIGNS LIST 10 cavity resonator 12 copper plate 14 coupling hole 16 conductive plate 18 waveguide 20 flange portion 22 insertion hole 24 groove portion 26 groove portion 30 cavity resonator 32 lower cavity plate 34 conductor foil 36 cavity upper plate 38 insertion hole 40 ceramic Substrate 42 Flange 44 Connection hole 46 Lead plate 48 End face

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【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成14年5月22日(2002.5.2
2)
[Submission date] May 22, 2002 (2002.5.2)
2)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】特許請求の範囲[Correction target item name] Claims

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【特許請求の範囲】[Claims]

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0009[Correction target item name] 0009

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】先の目的を達成するため
に、本発明に係る電子スピン共鳴用薄板空胴共振器は、
一端が導体により閉じられると共に、他端に導波管と
の接続のためのフランジを有する直六面体空胴共振器に
おいて、磁界と直交するよう配置された、導波管枠組み
内の一対の側壁面の金属部分の全部を高周波変調磁界の
表皮効果の厚さ程度に薄く刻み前記導波管枠組みの一端
前記端部導体板とがハンダ付けまたはロー付けにより
閉じられるよう構成される。
To achieve the above object, a thin-plate cavity for electron spin resonance according to the present invention is provided.
In a rectangular hexahedral cavity resonator having one end closed by a conductor plate and the other end having a flange for connection with a waveguide, a pair of sides in a waveguide framework arranged orthogonal to a magnetic field. The entire metal part of the wall surface is thinly cut to the thickness of the skin effect of the high-frequency modulation magnetic field, and one end of the waveguide frame and the end conductor plate are soldered or brazed.
It is adapted to be closed.

【手続補正3】[Procedure amendment 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0010[Correction target item name] 0010

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0010】また、本発明に係る電子スピン共鳴用薄板
空胴共振器は、一端が導体により閉じられると共に、
他端に導波管との接続のためのフランジを有する直六面
体空胴共振器において、磁界と直交するよう配置された
一対の側壁面を高周波変調磁界の表皮効果の厚さよりも
十分に薄くした金属箔と、該金属箔を補強する絶縁材料
板を重ね合わせた合板により締結手段を用いることなく
構成することもできる。
Further, the thin-plate cavity for electron spin resonance according to the present invention has one end closed by a conductor plate ,
In a rectangular hexahedral cavity having a flange at the other end for connection with a waveguide, a pair of side walls arranged so as to be orthogonal to the magnetic field are made sufficiently thinner than the skin effect of the high frequency modulation magnetic field. Without using a fastening means by a plywood in which a metal foil and an insulating material plate for reinforcing the metal foil are overlapped
It can also be configured .

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0015[Correction target item name] 0015

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0015】この実施例の特徴は、空胴共振器10の両
側面の空胴側壁(E面)に溝部24,26を設けている
ことである。この溝部24,26には、図示しない磁界
変調コイルが埋め込まれる。このとき、コイル幅Wは空
胴共振器10内の測定試料に印加される変調磁界の一様
性を損なわないよう選ばれる。 ─────────────────────────────────────────────────────
The feature of this embodiment is that grooves 24 and 26 are provided on the cavity side walls (surface E) on both side surfaces of the cavity resonator 10. A magnetic field modulation coil (not shown) is embedded in the grooves 24 and 26. At this time, coil width W barrel selection cormorants'm not impair the uniformity of the modulation magnetic field applied to the sample of the cavity resonator 10. ────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成14年5月22日(2002.5.2
2)
[Submission date] May 22, 2002 (2002.5.2)
2)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】特許請求の範囲[Correction target item name] Claims

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【特許請求の範囲】[Claims]

【請求項】 金属箔の厚さは3〜30μmである請求
4乃至5いずれか記載の電子スピン共鳴用薄板空胴共
振器。
6. The thin-plate cavity for electron spin resonance according to claim 4 , wherein the thickness of the metal foil is 3 to 30 μm.

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0009[Correction target item name] 0009

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】先の目的を達成するため
に、本発明に係る電子スピン共鳴用薄板空胴共振器は、
一端が導体板により閉じられると共に、他端に導波管と
の接続のためのフランジを有する直六面体空胴共振器に
おいて、磁界と直交するよう配置された、導波管枠組み
内の一対の側壁面の金属部分の全部を高周波変調磁界の
表皮効果の厚さ程度に薄く刻み、前記導波管枠組みの一
端と前記端部導体板とがハンダ付けまたはロー付けによ
り閉じられるよう構成される。また、この空胴共振器本
体は引抜き導波管の継ぎ目なし構造で構成されてもよ
い。
To achieve the above object, a thin-plate cavity for electron spin resonance according to the present invention is provided.
In a rectangular hexahedral cavity resonator having one end closed by a conductor plate and the other end having a flange for connection with a waveguide, a pair of sides in a waveguide framework arranged orthogonal to a magnetic field. The entire metal portion of the wall surface is thinly cut to the thickness of the skin effect of the high frequency modulation magnetic field, and one end of the waveguide frame and the end conductor plate are closed by soldering or brazing. Further, the cavity resonator body may have a seamless structure of the drawing waveguide.

【手続補正3】[Procedure amendment 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0010[Correction target item name] 0010

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0010】また、本発明に係る電子スピン共鳴用薄板
空胴共振器は、一端が導体板により閉じられると共に、
他端に導波管との接続のためのフランジを有する直六面
体空胴共振器において、磁界と直交するよう配置された
一対の側壁面を高周波変調磁界の表皮効果の厚さよりも
十分に薄くした金属箔と、該金属箔を補強する絶縁材料
板を重ね合わせた合板により構成するとともに前記合板
および端部導体板とは共振器本体とハンダ付けまたはロ
ー付けなどによる継目なし接続とすることもできる。さ
らに、本発明に係る電子スピン共鳴用薄板空胴共振器
は、一端が導体板により閉じられると共に、他端に導波
管との接続のためのフランジを有する直六面体空胴共振
器において、磁界と直交するよう配置された一対の側壁
面を高周波変調磁界の表皮効果の厚さよりも十分に薄く
した金属箔と、該金属箔を補強する絶縁材料板を重ね合
わせた合板により締結手段を用いることなく構成するこ
ともできる。
Further, the thin-plate cavity for electron spin resonance according to the present invention has one end closed by a conductor plate,
In a rectangular hexahedral cavity having a flange at the other end for connection with a waveguide, a pair of side walls arranged so as to be orthogonal to the magnetic field are made sufficiently thinner than the skin effect of the high frequency modulation magnetic field. the plywood with constituting a metal foil, a plywood obtained by superimposing an insulating material plate to reinforce the metal foil
And the end conductor plate are soldered or
It can also be a seamless connection by attaching . Further, the thin-plate resonator for electron spin resonance according to the present invention is characterized in that, in a rectangular hexahedral resonator having one end closed by a conductor plate and the other end having a flange for connection to a waveguide, Using a fastening means by a plywood in which a pair of side walls arranged perpendicular to the metal foil whose thickness is sufficiently thinner than the skin effect of the high-frequency modulation magnetic field and an insulating material plate for reinforcing the metal foil are laminated. It can also be configured without .

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0014[Correction target item name] 0014

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0014】図1は本発明の一実施例を示す電子スピン
共鳴用薄板空胴共振器の外観斜視図であり、Xバンド直
六面体TE102モードの例である。図1において、参
照符号10は空胴共振器を示し、空胴共振器10の空胴
は、図に明らかなように市販導波管をマイクロ波の管内
波長に等しい長さLに切断して用いている。なお市販導
波管としては、現在、日本工業規格による導波管がマイ
クロ波回路に多用されている。Xバンド導波管は、JIS
C 6606「10000MHz帯用方形導波管およびフランジ」に規
定されるよう「管は冷間引抜方法により継目なく製造」
されている。このことは、管内を伝搬するマイクロ波の
特性として、管壁電流が壁面から壁面に稜線を横断して
流れる現象を考慮した処置である。すなわち、各面接続
は継目なく構成することが、マイクロ波電流遮断による
管壁電流の遮断もしくは電流分布の乱れを防止し、伝送
損失を防ぐ基本的に重要な処理である。事情は空胴共振
器においては、さらに重要になる。すなわち、マイクロ
波空胴共振器のQは数千ないし一万数千と極めて高いの
が普通である。このことは、僅かの損失も、前記高Q値
の著しい低下をもたらすことであり、管壁電流の遮断な
いしは、電流分布の擾乱は避けねばならない。このた
め、引抜導波管の継目なし構造は高Q空胴共振器に必要
な構造である。端板についても事情は同様である。した
がって、空胴共振器10の一端は銅板12をハンダ付け
またはロー付けによって閉じた継目なし接続となし、こ
れを横断する管壁電流の遮断もしくは分布の擾乱を防止
している。空胴共振器10の他端もまた同様である。な
おこの部分には結合孔14を有する薄板16と図示しな
いマイクロ波回路に接続される導波管18とを接続する
ためにフランジ部20を備えている。薄板16に設けら
れた結合孔14は、測定条件に適した反射係数となるよ
う選ばれている。また、空胴共振器10には他の電子ス
ピン共鳴装置と同様に、空胴共振器10のH面を貫いて
測定試料管を挿入するための挿入孔22,22が設けら
れている。
[0014] Figure 1 is an external perspective view of an electronic spin resonance thin cavity resonator showing an embodiment of the present invention, an example of X-band rectangular parallelepiped TE 102 mode. In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a cavity, and the cavity of the cavity
As shown in the figure, the commercial waveguide is
It is used after being cut into a length L equal to the wavelength. Commercially available
Currently, waveguides based on Japanese Industrial Standards are used as waveguides.
It is frequently used in black-wave circuits. X band waveguide is JIS
C 6606 `` Rectangular waveguide and flange for 10000MHz band ''
"The pipe is manufactured seamlessly by the cold drawing method"
Have been. This means that the microwave propagating in the tube
As a characteristic, the tube wall current crosses the ridge line from wall to wall.
This treatment takes into account the flowing phenomenon. That is, each surface connection
Can be constructed seamlessly by microwave current interruption
Prevents interruption of tube wall current or disturbance of current distribution and transmits
Basically important process to prevent loss. The situation is cavity resonance
In vessels, it becomes even more important. That is, micro
The Q of a wave cavity resonator is extremely high, from several thousand to ten thousands.
Is common. This means that even with a small loss, the high Q
Of the tube wall current.
In other words, the disturbance of the current distribution must be avoided. others
Therefore, the seamless structure of the drawing waveguide is necessary for the high Q cavity resonator
Structure. The situation is the same for the end plate. did
Accordingly , one end of the cavity resonator 10 is connected to the copper plate 12 by soldering or brazing to form a seamless connection.
Prevent interruption or disturbance of distribution of tube wall current
are doing. The same applies to the other end of the cavity resonator 10 . What
This portion is provided with a flange portion 20 for connecting the thin plate 16 having the coupling hole 14 and the waveguide 18 connected to a microwave circuit (not shown). The coupling hole 14 provided in the thin plate 16 is selected so as to have a reflection coefficient suitable for measurement conditions. Further, similarly to other electron spin resonance apparatuses, the cavity 10 is provided with insertion holes 22 for inserting a measurement sample tube through the H-plane of the cavity 10.

【手続補正5】[Procedure amendment 5]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0015[Correction target item name] 0015

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0015】この実施例の特徴は、空胴共振器10の両
側面の空胴側壁(E面)に溝部24,26を設けている
ことである。この溝部24,26には、図示しない磁界
変調コイルが埋め込まれる。このとき、コイル幅Wは空
胴共振器10内の測定試料に印加される変調磁界の一様
性を損なわないよう選ばれる。
The feature of this embodiment is that grooves 24 and 26 are provided on the cavity side walls (surface E) on both side surfaces of the cavity resonator 10. A magnetic field modulation coil (not shown) is embedded in the grooves 24 and 26. At this time, the coil width W is selected so as not to impair the uniformity of the modulation magnetic field applied to the measurement sample in the cavity resonator 10.

【手続補正6】[Procedure amendment 6]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0019[Correction target item name] 0019

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0019】図2は、本発明に係る電子スピン共鳴用薄
板空胴共振器の別の実施例を示す外観斜視図であり、X
バンド直六面体TE102モードの例である。なお、空
胴下側板32は説明の便宜上外して示してある。この空
胴共振器30の材質は最近多用されるプリント回路基板
用又はマイクロ波集積回路用セラミック基板であり、セ
ラミック基板上に形成された薄い導体箔34を空胴共振
器30の内壁とするよう構成されている。空胴下側板3
2に示すように、厚さTのセラミック基板上に厚みt
の導体箔34を形成する。空胴下側板32および対向す
る空胴上側板36には、それぞれ対向する位置に試料管
挿入用の挿入孔38,38が設けられ、空胴共振器30
の空胴長さLはマイクロ波の管内波長に等しく選ばれ、
空胴共振器30の一端は銅板または導体箔34を形成し
たセラミック基板40によって閉じられている。空胴共
振器30の他端は、結合孔44を有する導板46と図示
しないマイクロ波回路に接続される導波管18とを接続
するためにフランジ部42を備えている。この場合も、
前記実施例同様に導板46に設けられた結合孔44は測
定条件に適した反射係数となるよう選ばれる。尚、空胴
下側板32の端面48が金メッキ処理されており、空胴
共振器30の内壁も、導電率を高め、発錆によるQの低
下を防止するため同様に金メッキ処理が施されている。
図2に示されるように、空胴共振器の各側面を構成する
薄い導体箔をその上に形成した基板相互の接続は、ねじ
留めまたはバンド締め付けなどによることなく、ハンダ
付けまたはロー付け等による継目なし構造としているこ
とは、先に詳述した引抜き導波管を用いた空胴共振器の
場合と同様である。
FIG. 2 is an external perspective view showing another embodiment of a thin-plate cavity for electron spin resonance according to the present invention.
It is an example of a band hexahedral TE 102 mode. The cavity lower plate 32 is not shown for convenience of explanation. The material of the cavity 30 is a ceramic substrate for a printed circuit board or a microwave integrated circuit, which is frequently used recently, and the thin conductive foil 34 formed on the ceramic substrate is used as the inner wall of the cavity 30. It is configured. Cavity lower side plate 3
As shown in FIG. 2, on a ceramic substrate having a thickness T, a thickness t 2
Is formed. The cavity lower plate 32 and the opposing cavity upper plate 36 are provided with insertion holes 38, 38 for inserting sample tubes at opposing positions, respectively.
Is chosen equal to the microwave guide wavelength,
One end of the cavity resonator 30 is closed by a ceramic substrate 40 on which a copper plate or a conductive foil 34 is formed. The other end of the cavity 30 is provided with a flange portion 42 for connecting a conductive plate 46 having a coupling hole 44 and the waveguide 18 connected to a microwave circuit (not shown). Again,
The coupling hole 44 provided in the conductive plate 46 is selected so as to have a reflection coefficient suitable for the measurement conditions as in the above embodiment. The end face 48 of the lower cavity plate 32 is plated with gold, and the inner wall of the cavity 30 is also plated with gold in order to increase the electrical conductivity and prevent the Q from being lowered by rusting. .
As shown in FIG. 2, each side of the cavity is formed.
The connection between the substrates with the thin conductor foil formed on
Soldering without fastening or banding
Seamless structure by brazing or brazing
Means a cavity resonator using the drawn waveguide described in detail above.
Same as in the case.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古瀬 彰 大阪府三島郡島本町江川2丁目15番17号 住友特殊金属株式会社山崎製作所内 (72)発明者 中川 和雄 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 常田 誠 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 糠信 敦司 東京都渋谷区恵比寿3丁目43番2号 日機 装株式会社内 Fターム(参考) 5J006 HC01 HC12 LA02 NA06 NA09 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Akira Furuse 2-15-17 Egawa, Shimamoto-cho, Mishima-gun, Osaka Prefecture Sumitomo Special Metals Co., Ltd. Yamazaki Works (72) Inventor Kazuo Nakagawa 3-43 Ebisu, Shibuya-ku, Tokyo No. 2 Nikkiso Co., Ltd. (72) Inventor Makoto Tsuneta 3-43-2 Ebisu, Shibuya-ku, Tokyo Nikkiso Co., Ltd. (72) Atsushi Nukanobu 3-43 Ebisu, Shibuya-ku, Tokyo No.2 Nikkiso Co., Ltd. F-term (reference) 5J006 HC01 HC12 LA02 NA06 NA09

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一端が導体により閉じられると共に、他
端に導波管との接続のためのフランジを有する直六面体
空胴共振器において、磁界と直交するよう配置された一
対の側壁面の金属部分の全部を高周波変調磁界の表皮効
果の厚さ程度に薄く構成することを特徴とする電子スピ
ン共鳴用薄板空胴共振器。
In a rectangular hexahedral cavity resonator having one end closed by a conductor and a flange at the other end for connection with a waveguide, a pair of side wall surfaces arranged perpendicular to a magnetic field are provided. A thin cavity resonator for electron spin resonance, characterized in that all of the parts are configured to be as thin as the thickness of the skin effect of a high-frequency modulation magnetic field.
【請求項2】 側壁面の金属部分の全部の厚さは30〜
100μmである請求項1記載の電子スピン共鳴用薄板
空胴共振器。
2. The total thickness of the metal portion on the side wall surface is 30 to
2. The thin-plate cavity for electron spin resonance according to claim 1, which has a thickness of 100 [mu] m.
【請求項3】 一端が導体により閉じられると共に、他
端に導波管との接続のためのフランジを有する直六面体
空胴共振器において、磁界と直交するよう配置された一
対の側壁面を高周波変調磁界の表皮効果の厚さよりも十
分に薄くした金属箔と、該金属箔を補強する絶縁材料板
を重ね合わせた合板により構成することを特徴とする電
子スピン共鳴用薄板空胴共振器。
3. A rectangular hexahedral cavity resonator having one end closed by a conductor and a flange at the other end for connection to a waveguide, wherein a pair of side walls arranged so as to be orthogonal to a magnetic field have a high frequency. A thin-plate cavity for electron spin resonance, comprising a plywood in which a metal foil sufficiently thinner than a skin effect of a modulated magnetic field and an insulating material plate for reinforcing the metal foil are laminated.
【請求項4】 金属箔の厚さは3〜30μmである請求
項3記載の電子スピン共鳴用薄板空胴共振器。
4. The thin cavity resonator for electron spin resonance according to claim 3, wherein the thickness of the metal foil is 3 to 30 μm.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015535404A (en) * 2012-09-26 2015-12-10 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフトSiemens Aktiengesellschaft Device for coupling high-frequency power to a waveguide

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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