JP2006003359A - コイルの電力回路、およびそのような回路を備えたプローブおよびｎｍｒスペクトロメータ - Google Patents

Abstract

【課題】単純で柔軟性のある多周波電力システムを提供する。
【解決手段】本発明の目的はＮＭＲコイルの電力回路を提供することであって、電力回路はコイルの２つの端部の一方に接続された２つのライン区間を含み、ライン区間はコイルとともに共振周波数を呈する発振回路を形成する。
この電力回路は、ライン区間３および３’が少なくとも２つの導体５、５’；５’’、５’’’を備え、その１つ５、５’はコイル２に接続されており、それら区間の間で、同じ構造および同じ長さの接続された導体を有しており、共通の長さが発振回路４の共振周波数の１／２倍であることと、コイル２に接続された導体５、５’は、対称的同調回路または構成部品６によって接続されていることと、対称的構造の発振回路４は一次電力回路７によって、コイル２および２つの導体５、５’のうち少なくとも１つとのエネルギーの移送を用いて給電されることとを特徴とする。
【選択図】 図１Ｂ

Description

本発明は精密電源の分野に関し、特に核磁気共鳴分野に関し、また本発明の目的はコイル、特にサンプルコイルの電力回路のほか、そのような回路を備えるＮＭＲプローブおよびＮＭＲスペクトロメータに関する。

いくつかの用途では、特定の、または極端な環境あるいは状況において使用される回路は、供給される電流の特性または性質の点で非常に特有の電力を使用することが必要である。

このことはＮＭＲスペクトロメータのコアに設置されたサンプルコイルまたはＮＭＲコイルの電力に特に当てはまる。

特に固体のＮＭＲ試験では、（１秒当たり数万回転の回転に晒される）サンプルを受け取る領域において、すなわち、コイルの中心において特定的に最大の電流を用いることが必要である。

上記必要性に対処するために、種々の電力システムが既に提唱されている。

しかし、このような知られているシステムは十分に満足できるものではなく、制限がある。

多周波分析が実際には生成されるが、これは各々上記最大の電流条件を満たす（検出されるコアの種類に各々対応する）種々の所定の周波数でコイルに給電するためにいくつかの方法を有する必要があるためである。
米国特許第５８６１７４８号明細書

現在提唱されている多周波電力システム（例えば、米国特許第５８６１７４８号を参照）は非常に複雑な構造（多くの場合、コイルを含んだプローブが受け取られる場合に、その目的のために設置された狭い円筒形空間内に容易に収容することは困難である）を有しているため、電力経路の各々は他の経路の影響に対する絶縁手段を備えねばならない。

さらに、これらの知られているシステムは種々の経路の周波数変動または経路の数の変化（経路を加えるか、または経路をなくす）の観点で、非常に柔軟性がなく、加えて融通が利かない。経路に関して改変を行えば、システム内に存在する他のすべての経路に影響が及び、それ自身も再度さらに影響を受け、また特にその非対称的構造が原因で、システムに関し調整または変更が必要となる。

本発明の目的は上記欠点の少なくとも一部を克服できるようにする簡単な解決策を提案することにある。

この目的のために、本発明は、電力回路が各々このコイルの２つの端部の一方に接続された２つの電力ライン区間または伝送ライン区間を含み、これにより前記ライン区間は前記コイルとともに所定の共振周波数を呈する発振回路または第１の発振回路を形成する、コイル、特にＮＭＲコイルまたはサンプルコイルの電力回路であって、２つのライン区間は各々少なくとも２つの導体を備え、そのうちの１つはコイルに接続されており、またそれら区間の間で同じ構造および同じ長さの接続された導体を呈しており、これによりこの共通の長さが前記発振回路の共振周波数の実質的に１／２倍（ａ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｏｆ ｈａｌｆ）であることと、その端部の一方においてコイルに接続された導体は、調整可能な対称的同調回路または構成部品によってその他方の端部において相互に接続され、これによりこの発振回路を完成することと、対称的構造の前記発振回路は一次電力回路によって、コイルおよび同調回路または構成部品に接続された２つの導体のうち少なくとも１つとの前記一次電力回路の電磁結合、静電結合、または電磁−静電結合によるエネルギーの移送を用いて給電されることとを特徴とする、電力回路を提供する。

本発明は非限定的な例として示し、かつ添付の斜視図に関して説明した好適な実施形態に関連する以下の説明からよりよく理解されよう。

図１Ａ、図１Ｂ、図２、図３Ａ、図３Ｂ、図４、図５Ａ、図５Ｂ、および図５Ｃは各々、コイル２、特にＮＭＲコイルまたはサンプルコイルの電力回路１を示しており、この電力回路は各々このコイル２の２つの端部の一方に接続された２つの電力または伝送ライン区間３および３’を含み、これにより前記ライン区間３、３’は前記コイル２とともに、発振回路または所定の共振周波数を呈する第１の発振回路４を形成している。

本発明によれば、この電力回路１は、２つのライン区間３および３’が各々少なくとも２つの導体５、５’；５’’、５’’’を備え、そのうちの１つ５、５’はコイル２に接続されており、またそれら区間の間で、同じ構造および同じ接続された導体の長さを有しており、これによりこの共通の長さが前記発振回路４の共振周波数の実質的に１／２倍であることと、その端部の一方においてコイル２に接続された導体５、５’は、この発振回路４を完成する調整可能な対称的同調回路または構成部品６によってその他方の端部において相互に接続されていることと、対称的構造の前記発振回路４は一次電力回路７によって、コイル２および同調回路または構成部品６に接続された２つの導体５、５’のうち少なくとも１つとの前記一次電力回路７の電磁結合、静電結合、または電磁−静電結合によるエネルギーの移送を用いて給電されることとを特徴とする。

添付図面の図１Ａに示した第１の実施形態の第１の変形例によれば、一次電力回路７は回路７’の共通部分をこの発振回路と一体化させることによって第１の発振回路４に部分的にマージされ得、一方では、第１の発振回路４の所定の共振周波数に同調され、かつ結合コンデンサ８’を用いて、調整可能な対称的同調回路または構成部品６の一方の端子において前記第１の発振回路４に接続された無線周波数発生器８と、他方では、調整可能な対称的同調回路または構成部品６の他方の端子に接続された適合化回路または構成部品１０とを備え、これにより適合化構成部品１０および調整可能な対称的同調構成部品６は、連続的、断続的、またはサージで動作するコンデンサおよび発生器８を備えた２つの回路４および７の一部となっている。

添付図面の図１Ｂに示した第１の実施形態の第２の変形例によれば、一次電力回路７は別個の回路を備えるとともに、コイル２および同調回路または構成部品６に接続された１つまたは複数のライン区間３、３’の２つの導体５、５’の少なくとも一方との結合に関わる１つまたは複数の部分９、９’の所定の共振周波数に同調される無線周波数発生器８に加え、結合を最適化し、一次電力回路７においてその作用の一部を制限することを意図した適合化回路または構成部品１０も含み、これによって発生器８は連続的、断続的、あるいはサージで動作する。

この第２の変形例に関し、前記結合は好適には、事実上実質的に磁気的であり、また適合化回路または構成部品１０が好適には一次電力回路７において誘導性リアクタンスを打ち消すことが意図された調整可能であるコンデンサである結合からなる。

図１Ａが静電結合の構成内に示すように、かつ図２が事実上実質的に磁気的である結合の構成内に示すように、単一の対称的または非対称的結合（後者の場合は対象となる発振回路４（または１２、１２’）を補償かつ対称化する手段を提供することによって）を使用することが可能である。

しかし、一次電力回路７と発振回路４との間のエネルギーの移送は好適には、二重結合から構成され、２つの伝送ライン区間３および３’のコイル２に接続された導体５および５’；５’’、５’’’を対称的かつ等価に割り当てる（図１Ｂ、図３Ａ、図３Ｂ、図４、図５Ａ、図５Ｂ、および図５Ｃを参照）。

実質的に磁気的であり、かつ図１Ｂ、図２、図３Ａ、図３Ｂ、図４、図５Ｂおよび図５Ｃに示したような好適な対称的結合の第１の実施形態によれば、エネルギーの移送を実行する結合または２つの結合の各々は、発振回路４のライン区間３、３’の一方のコイル２に接続された導体５、５’の区間１１と、一次電力回路７内の適合化構成部品１０に発生器８を接続するラインの区間９、９’との間の一次電磁結合から構成され、これによりこのような２つの所定の長さの区間１１および９、９’は並列かつ相互に近接して設置され、レッヘルラインを形成する。

事実上実質的に磁気的であり、かつ図５Ａおよび６に示したような好適な対称的結合の第２の実施形態によれば、エネルギーの移送を実行する結合は、一次電力回路７内に直列で設置されたソレノイド９と発振回路４内に直列で設置されたコンデンサ／インダクタンスユニット１１’との間の対称的または非対称的電磁−静電結合から構成され、これにより前記コンデンサは調整構成部品６に対応し、かつインダクタンスは任意にはＬＣ回路の一部である各々によって前記コンデンサ６の両側に直列で設置された２つの等価なインダクタンス１５、１５’を含むことができる。

少なくとも２つの異なる周波数を用いて電力供給を可能にする本発明の非常に有利な実施形態によれば、電力回路は第１の発振回路４の共振周波数とは異なる共振周波数を呈する少なくとも１つの付加的な発振回路１２、１２’を備え、付加的な発振回路の各々は必要に応じて、第１の発振回路４の２つのライン区間３、３’の、任意には、その個々の導体１３’’、１４’’の少なくとも一方の端部の１つによって２つの上記ライン区間３、３’の導体５、５’、５’’、５’’’のうちの１つに各々接続され、かつそれらの間で同一の構造および長さを呈する付加的な２つの伝送ライン区間１３、１３’；１４、１４’の、導体５、５’、５’’、５’’’の相互に同じ部分によってコイル２を介して形成されている。前記付加的な２つの伝送ライン区間１３、１３’；１４、１４’の各々の長さおよびそれぞれ２つのライン区間３、３’の一方に関連する導体５、５’；５’’、５’’’の部分の長さの合計は、該当する付加的な発振回路１２、１２’の共振波長の１／２倍であり、付加的な伝送ライン区間１３、１３’；１４、１４’その他方の端部において同調回路または構成部品６、６’に接続されている。前記付加的な発振回路１２、１２’の少なくとも１つまたは各々は、それ自身の対応する一次電力回路１６、１６’によって、付加的な２つの伝送ライン区間１３、１３’；１４、１４’の少なくとも一方の第１の発振回路４のライン区間３、３’に接続されたか、またはその一部である導体１３’’；１４’’の少なくとも一方との、この個々の対応する一次電力回路１６、１６’の電磁結合、静電結合、または電磁−静電結合のエネルギーの移送を用いて給電される（図２、図３Ａ、図３Ｂ、図４、図５Ａ、図５Ｂ、および図５Ｃ）。

一般に、分光分析は３種類のコアを検出するために３つの異なる励起周波数を提供することを必要とする。このような３つの周波数チャネルは一般に、Ｈ核（陽子−すなわちチャネルＨ）の共振およびより低い周波数帯の共鳴核をカバーする他の２つのチャネルに対応する高周波数を含んでいる。このより低い周波数帯は２つのサブバンドに分割され、これによりサブバンドＹは低いサブバンドに対応し、サブバンドＸは高いサブバンドに対応する（それぞれチャネルＹおよびチャネルＸと呼ぶ）。

添付図面の図においては、（参照番号に加え）いくつかのさらなる示唆によって、このような３つのチャネルの電力経路に属するか、またはそれに関与する回路構成部品またはパーツを識別することが可能となる。

添付図面の図、特に図２、図３Ａ、図３Ｂ、図４、図５Ａ、図５Ｂ、および図５Ｃでは、異なる経路（Ｈ、Ｘ、およびＹ）の信号が示されており、特にライン区間３および３’では、相互に区別するために異なるライン（異なる種類の破線および交互に異なる太さをもつ実線）となっている。

添付図面には示していない（しかし図１Ａから推察できる）上記の第１の有利な変形実施形態によれば、（各々付加的な発振回路１２、１２’に固有の）一次電力回路１６、１６’は、共通の回路の一部をこの付加的な発振回路と一体にすることによって、関連する付加的な発振回路に部分的にマージされ、一方は、該当する前記付加的な発振回路の所定の共振周波数に調整され、かつ結合コンデンサを用いてこの付加的な発振回路の調整可能な対称的同調回路または構成部品の端子において同調回路に接続された無線周波数発生器を備え、他方は、前記調整可能な対称的同調回路または構成部品の他方端子に接続された適合化回路または構成部品を備え、これにより前記適合化構成部品および調整可能な対称的同調回路または構成部品はコンデンサから構成されている２つの回路の一部である。

図２、図３Ａ、図３Ｂ、図４、図５Ａ、図５Ｂ、および図５Ｃから明白である第２の有利な変形実施形態によれば、付加的な発振回路１２；１２’の各々に固有の別個の一次電力回路１６；１６’は、所定の共振周波数に同調され、かつ付加的なライン区間１３’、１３’’；１４’、１４’’の導体１３’’；１４’’の少なくとも１つとの結合に関与する１つまたは複数の部分１８、１８’；１９、１９’である無線周波数発生器１７；１７’に加えて、結合を最適化するとともに前記適した一次電力回路１６；１６’においてその作用の一部を制限することを意図した適合化回路または構成部品２０；２０’を備え、これにより発生器１７；１７’は連続的、断続的、あるいはサージで動作する。

発振回路または各々の付加的な発振回路１２；１２’とその別個のまたは個々の関連する一次電力回路１６；１６’との間のエネルギーの移送の結合は好適には、実質的な電磁結合から構成され、適合化回路または構成部品２０；２０’は好適には、該当する適した一次電力回路１６；１６’において誘導リアクタンスを打ち消すことが意図された調整可能なコンデンサである。

有利には、付加的な発振回路１２、１２’に関連する適した一次電力回路１６；１６’と該付加的な発振回路１２、１２’との間の結合によるエネルギーの移送は、任意には実質的に同じ２つの結合ゾーンを有し、かつ第１の発振回路４の伝送ライン区間３、３’に接続された付加的な伝送ライン区間１３、１３’；１４、１４’の導体１３’’；１４’’を対称的かつ等価に割り当てた、二重結合から構成されている。

図２、図３Ａ、図３Ｂ、図４、図５Ｂ、および図５Ｃに示したように、付加的な発振回路１２、１２’に固有の一次電力回路１６；１６’と該付加的な発振回路１２、１２’との間の結合によるエネルギーの移送を実行する結合または２つの結合の各々は、第１の発振回路４のライン区間３、３’の一方に接続された付加的なライン区間１３、１３’；１４、１４’の導体１３’’；１４’’の区間２１；２１’と、該当する付加的な発振回路１２；１２’に関連する適した一次電力回路１６；１６’内の適合化回路２０；２０’に発生器１７；１７’を接続するラインの区間１８、１８’；１９、１９’との間の電磁結合から構成され、これによりこのような２つの所定の長さの区間２１；２１’および１８、１８’；１９、１９’は並列かつ相互に近接して設置され、レッヘル（Ｌｅｃｈｅｒ）ラインを形成する。

変形例として、および図５Ａおよび図６が示すように、付加的な発振回路１２；１２’に固有の一次電力回路１６；１６’と該付加的な発振回路との間にエネルギーの移送を発生する結合は、前記適した一次電力回路１６、１６内に直列に設置されたソレノイド１８；１９と、該当する付加的な発振回路１２；１２’内に直列に設置されたコンデンサ／インダクタンスユニット２４；２４’との間の対称的または非対称的な電磁−静電結合から構成されており、これにより前記コンデンサは同調回路６’、６’’に相応してよく、インダクタンスは任意にはＬＣ回路の一部である各々によって前記コンデンサ６’、６’’の両側に直列に設置された２つのインダクタンス２５、２５’；２６、２６’を備えてよいことが仮定されてよい。

添付図面の５Ａおよび図６が示すように、第１の発振回路４に対する電磁−静電結合（９、１１’）および／または付加的な発振回路１２、１２’に対する電磁−静電結合（１８、２４）および／または（１９、２４’）は、例えば、コンデンサ（６、６’、６’’）およびインダクタンス（１５および１５’、２５および２５’、２６および２６’）の直列配置の個々のセット（１１’、２４、２４’）に対する位置が結合の程度を変化させるように変えられ得るコイルまたはソレノイド（９、１８、１９）から構成され得る。この位置的な変形は、例えば、ソレノイド（９、１８、１９）の回転の運動、並進の運動等から達成され得る。

新しい付加的な発振回路１２、１２’を加えるか、または接合することによる第１の発振回路４および／または付加的な発振回路１２、１２’の非対称化を防ぐために、前記付加的な発振回路１２；１２’の少なくとも一方または各々の一部である２つの付加的なライン区間１３および１３’；１４および１４’は、本発明の有利な特徴によれば、このような最後のライン区間３および３’の導体５、５の干渉しない冷点（ｃｏｌｄ ｐｏｉｎｔ）２７、２７’において第１の発振回路４の一部であるライン区間３および３’にそれぞれ接続されている。

回路１のある構成では、前記少なくとも１つの付加的な発振回路１２；１２’の一部である２つの付加的なライン区間１３および１３’；１４および１４’は、第１の発振回路４の端子の同調回路または構成部品６に関して第１の発振回路４の一部であるライン区間３および３’にそれぞれ接続されている（図４および図５Ａ）。

電力回路１の一部である発振回路に適用される「対称的な構造および構成」によって、ここで各発振回路は電気的、故に物理的にもコイル２の中心に対して対称的構造であることを理解すべきである。各発振回路は一方ではこのコイル２に対して、他方ではこの回路の固有の調整可能な対称的同調回路または構成部品に対して、２つの同じ分岐によって閉回路にされている。

異なる電力経路４、１２、１２’間の影響をできるだけ抑えるためには、第１の発振回路４および／または付加的な発振回路または付加的な発振回路１２；１２’の少なくとも一方は、１つまたは複数の帯域阻止絶縁フィルタ２８、２９を組み入れており、その各々は必要に応じて他の発振回路４、１２または１２’の一方または他方の共振周波数に同調されることが仮定され得る。

このような絶縁フィルタは、例えば、フィルタ２８または２９の対の形式を取ってよく、フィルタ２８、２９の所与の対の各々のフィルタは、第１の発振回路４のコイル２に、または第１の発振回路４の伝送ライン３、３’に接続された該当する付加的な発振回路１２または１２’の付加的なライン区間１３、１３’；１４、１４’の導体１３’’；１４’’の一方に接続された導体５、５’の一方と、直列に接続されるか、または直列に設置される。

また、第１の発振回路４および２つの付加的な発振回路１２および１２’の存在下では、前記発振回路４、１２、１２’のうち少なくとも１つは２対の絶縁フィルタ２８および２８を組み込み、これによりフィルタ２８、２９の各対は他の２つの発振回路４、１２、１２’の１つである４、１２、または１２’の共振周波数に同調されるので、フィルタ対（２９）の少なくとも１つは周波数で、好適には連続的に調整され得る。

有利には、添付図面の図７、図８Ａ、図８Ｂ、および図９から明白であるように、絶縁フィルタ２８、２９は回路対ＬＣから構成されており、任意には周波数で調整可能であるフィルタ対２９は、該フィルタを同調する相互の機械的制御３１とともに可変コンデンサ３０を連続して組み込んでいる。

可変コンデンサ３０は、例えば、コンデンサの端子の一方と一体になった可動部分および他方の端子と一体になった静止要素から構成され得、これにより同じ振幅の動きから同時に移動されるように２つのコンデンサ３０の可動部分は物理的および／または動力学的に相互に接続される。静止部分に対する可動部分の相対移動は可変コンデンサ３０の容量の値を変動させる。

前記動きは並進運動（図７）から構成され得、このようにして可動部分は静止部分によって形成された中空円柱内に延びる可動プランジャを形成し、２つのプランジャは可動部分と一体である剛性のある連結棒（例えば、ミリねじ）によって機械的に接続される。この動きは回転（図８Ａ、図８Ｂ、および図９）からも構成され得、次に２つの可動分は制御棒と一体になっている駆動歯車によって連結的に駆動される歯車を備えた回転軸上に設置される。

図２、図３Ａ、および図３Ｂから明白なように、および本発明の実施形態によれば、第１の発振回路４の一部である伝送ライン３および３’は同軸ラインのほか好適には付加的な伝送ライン１３、１３’；１４、１４’から構成される。

図４、図５Ａ、図５Ｂ、および図５Ｃから明らかなように、かつ本発明の別の実施形態によれば、第１の発振回路の一部である伝送ライン区間３および３’は、３軸のライン区間または３つの同心の導体５、５’’、５’’’’；５’、５’’’、５’’’’から構成され、これにより少なくとも第１の発振回路４は前記３軸のライン区間３および３’のコイル２に直接接続された導体５および５’を組み込み、前記発振回路１２、１２’の少なくとも１つの他方は前記３軸のライン区間３および３’の付加的な同心の導体５’’および５’’’を組み込み、これにより、前記３軸のライン区間３および３’のライン容量が分散されているので、エネルギーの移送はこれら個々に関連する同心の導体５’’、５’’’および５、５’によって実行される。

他の上記のこの実施形態の第１の構成変形例によれば、３軸のライン３および３’のコイル２に直接接続された導体５および５’は、３軸のライン３および３’の中間導体から構成される。すなわち、付加的な発振回路１２、１２’の少なくとも一方は、コイル２に接続されていない中心導体５’’および５’’’に接続され、かつそれを組み込み、これによりこのような中心導体と中間導体との間に分配されるライン容量は該当する前記付加的な発振回路１２、１２’が中間導体５および５’を介してコイル２に対して閉ループを形成できるようにするエネルギーの移送によって接続を提供する（図４）。

この第１の変形例では、中間導体５および５’は各々、個々の干渉しない冷点２７、２７’においてカットオフまたは物理的不連続３４を呈し、かつ付加的な発振回路１２、１２’の少なくとも一方の付加的なライン区間１３、１３’；１４、１４’は前記冷点において、コイル２に接続された中間導体５および５’の一部に接続され、これにより前記カットオフまたは物理的不連続３４に直面する前記中間導体５および５’の一部は周波数選択性のエネルギー伝達回路３２を介して、例えば、第１の発振回路４の共振周波数に集められ、かつこの周波数に対して最大のエネルギーを伝達する帯域フィルタを介して相互に接続される。

この上記の他の実施形態の第２の構成によれば、３軸のライン３および３’のコイル２に直接接続された導体５および５’は該３軸のラインの中心導体から構成され、付加的な発振回路１２の少なくとも一方はコイル２に接続されていない中間導体５’’および５’’’を組み込んでおり、これによりこのような中心導体と中間導体との間に分配されたライン容量は、該当する前記付加的な発振回路１２、１２’が中心導体５および５’を介してコイル２に対して閉ループを形成できるようにするエネルギーの移送によって接続を提供する（図５Ａ、５Ｂ、および５Ｃ）。

この第２の変形例では、少なくとも１つの他の付加的な発振回路１２’の付加的なライン区間１３、１３’；１４、１４’の導体１３’’；１４’’は、このような導体の干渉しない冷点２７、２７’において中心導体５および５’に接続され、中心導体５および５’の間で阻止フィルタ２９が第１の発振回路４、および導体１３’’、１４’’が前記中心導体５および５’に接続された付加的な発振回路または複数の発振回路１２’を絶縁し、かつ発振回路４および１２’も、阻止フィルタ２８によってコイル２に接続されていない中間導体５’’および５’’’を組み込んだ前記少なくとも１つの発振回路１２から共に絶縁されていることが仮定され得る。

一例として図１１に示すように、各３軸ライン区間３、３’は、例えば、（外部導体を形成する）金属管または直径が最大の同軸ケーブルの中心導体の適所のいずれかに設置された同軸ケーブルから構成され得る。

したがって、本発明のおかげで、問題となっている励起周波数に関わらず、コイル２の中心に常に正確に位置する最大の強度の電力を提供することが可能となる。

対応する共振周波数に関連する（対称的構造の）付加的な発振回路を加えることによって、電力回路の既に一部である発振回路には実質的に影響が及ばず、特にこのような既存の回路に非対称をもたらさない。

さらに、すべての発振回路４、１２、１２’によって使用される（かつ少なくとも部分的に発振回路４、１２、１２’と共通する）伝送ライン区間３および３’は、新しい発振回路を加える際においても、変形されず、同調オペレーションの対象ではない。

本発明の目的はまた多周波ＮＭＲ３３プローブであり、少なくとも一部には、上記の特徴の少なくとも一部を呈するサンプルコイルの電力回路１を備えていることを特徴とする（図８Ａ、図８Ｂ、図９、図１０Ａ、図１０Ｂ、および図１０Ｃを参照）。

最終的に、本発明は特に固相分光測定用のＮＭＲスペクトロメータもカバーし、その特徴は上記のサンプルコイル２の電力回路１および上記タイプのプローブを備えていることにある。

当然、本発明は添付図面に記載し、示したた実施形態に限定されるものではない。種々の要素の構成の点で、あるいは同等の技術に代えることによって、本発明の保護の範囲から逸脱することなく変形が可能である。

単一周波数で電力を発生する本発明の電力回路の第１の実施形態の一変形例を部分的に記号で示す概略図である。 単一周波数で電力を発生する本発明の電力回路の第１の実施形態の一変形例を部分的に記号で示す概略図である。 異なる３つの周波数で電力を発生する本発明の電力回路の第２の実施形態の一変形例を部分的に記号で示す概略図である。 異なる３つの周波数で電力を発生する本発明の電力回路の第２の実施形態の一変形例を部分的に記号で示す概略図である。 異なる３つの周波数で電力を発生する本発明の電力回路の第２の実施形態の一変形例を部分的に記号で示す概略図である。 異なる３つの周波数で電力を発生する本発明の電力回路の第３の実施形態の一変形例を部分的に記号で示す概略図である。 異なる３つの周波数で電力を発生する本発明の電力回路の第３の実施形態の一変形例を部分的に記号で示す概略図である。 異なる３つの周波数で電力を発生する本発明の電力回路の第３の実施形態の一変形例を部分的に記号で示す概略図である。 異なる２つの周波数で電力を発生する前記第３の付加的な変形例を部分的に記号で示す概略図である。 本発明の電力回路の一部を形成する、発振回路と一次電力回路との間の可変電磁結合の実施形態を示す概略図である。 図３Ｂに示した電力回路の一部である阻止フィルタユニットの実施形態を示す概略図である。 図３Ｂに示した電力回路の一部である１対の阻止フィルタユニットの可変コンデンサの別の実施形態を示す斜視図である。 図３Ｂに示した電力回路の一部である１対の阻止フィルタユニットの可変コンデンサの別の実施形態を示す斜視図である。 本発明の多周波ＮＭＲプローブの一部に組み込まれた図８Ａおよび図８Ｂのコンデンサの対を示す斜視図である。 本発明の電力回路を備えた多周波ＮＭＲプローブを異なる大きさで示す側面立面図である。 本発明の電力回路を備えた多周波ＮＭＲプローブを異なる大きさで示す側面立面図である。 本発明の電力回路を備えた多周波ＮＭＲプローブを異なる大きさで示す斜視図である。 ３軸のライン区間の実施形態を示す長手方向断面図である。

符号の説明

２ コイル
３、３’ ライン区間
４ 発振回路
５、５’、５’’、５’’’ 導体
６ 調整可能な同調回路または構成部品
７、１６、１６’ 一次電力回路
７’ 回路
８、１７、１７’ 無線周波数発生器
８’ 結合コンデンサ
９、１８、１９ ソレノイド
１０、２０、２０’ 適合化回路または構成部品
１１’、２４、２４’ コンデンサ／インダクタンスユニット
１２、１２’ 付加的な発振回路
１３、１３’、１３’’、１４、１４’、１４’’ 導体
１５、１５’、２５、２５’、２６、２６’ インダクタンス
２７、２７’ 干渉しない冷点
２８、２９ 絶縁フィルタ

Claims (28)

1. コイルの２つの端部の一方に各々接続された２つの電力ライン区間または伝送ライン区間を含み、これにより前記ライン区間は前記コイルとともに所定の共振周波数を呈する発振回路または第１の発振回路を形成する、コイル、特にＮＭＲコイルまたはサンプルコイルの電力回路であって、２つのライン区間（３、３’）は各々少なくとも２つの導体（５、５’、５’’、５’’’）を備え、そのうちの１つ（５、５’）はコイル（２）に接続されており、またそれら区間の間で同じ構造および同じ長さの接続された導体を呈しており、これによりこの共通の長さが前記発振回路（４）の共振周波数の実質的に１／２倍であることと、その端部の一方においてコイル（２）に接続された導体（５、５’）はこの発振回路（４）を完成する調整可能な同調回路または構成部品（６）によって、その他端において相互に接続されていることと、対称的構造の前記発振回路（４）は一次電力回路（７）によって、コイル（２）および同調回路または構成部品（６）に接続された２つの導体（５、５’）のうち少なくとも１つとの前記一次電力回路（７）の電磁結合、静電結合、または電磁−静電結合によるエネルギーの移送を用いて給電されることとを特徴とする電力回路。
2. 一次電力回路（７）は、回路（７’）の共通の部分をこの第１の発振回路（４）と一体にすることによって部分的にマージされ、一方では第１の発振回路（４）の所定の共振周波数に同調され、かつ結合コンデンサ（８’）を用いて調整可能な対称的同調回路または構成部品（６）の端子において前記第１の発振回路（４）に接続された無線周波数発生器（８）と、他方では、調整可能な対称的同調回路または構成部品（６）の他方の端子に接続された適合化回路または構成部品（１０）とを備え、これにより適合化構成部品（１０）および調整可能な対称的同調構成部品（６）は、連続的、断続的、またはサージで動作するコンデンサおよび発生器（８）から構成された２つの回路（４および７）の一部になっている請求項１に記載の電力回路。
3. 一次電力回路（７）は別個の回路から構成され、かつコイル（２）および同調回路または構成部品（６）に接続された１つまたは複数のライン区間（３、３’）の２つの導体（５、５’）の少なくとも１つとの結合に関与する１つまたは複数の部分（９、９’）の所定の共振周波数に同調された無線周波数発生器（８）に加えて、前記結合を最適化するとともに前記一次電力回路（７）においてその作用の一部を制限することを意図した適合化回路または構成部品（１０）も備え、これにより発生器（８）は連続的、断続的、あるいはサージで動作する請求項１に記載の電力回路。
4. 前記結合は事実上実質的に磁気的な結合であり、かつ適合化回路または構成部品（１０）は一次電力回路（７）において誘導リアクタンスを取り消すことが意図された調整可能なコンデンサである請求項１および３のいずれかに記載の電力回路。
5. 一次電力回路（７）と発振回路（４）との間の結合によるエネルギーの移送は二重結合から構成され、かつ２つの伝送ライン区間（３および３’）のコイル（２）に接続された導体（５および５’；５’’および５’’’）を対称的かつ等価に割り当てる請求項１、３、および４のいずれかに記載の電力回路。
6. 前記エネルギーの移送を実行する前記結合または２つの結合の各々は、発振回路（４）のライン区間（３、３’）の一方のコイル（２）に接続された導体（５、５’）の区間（１１）と、一次電力回路（７）内の適合化構成部品（１０）に発生器（８）を接続するラインの区間（９、９’）との間の一次電磁結合から構成され、これによりこのような２つの所定の長さの区間（１１および９、９’）は並列かつ相互に近接して設置され、レッヘルラインを形成する、請求項３に従属する場合における請求項４および５のいずれかに記載の電力回路。
7. エネルギーの移送を実行する前記結合は、一次電力回路（７）内に直列に設置されたソレノイド（９）と、発振回路（４）内に直列に設置されたコンデンサ／インダクタンスユニット（１１’）との間の対称的または非対称的な電磁−静電結合から構成されており、これにより前記コンデンサは同調構成部品（６）に対応することができ、かつ前記インダクタンスは任意にはＬＣ回路の一部である各々によって前記コンデンサ（６）の両側に直列に設置された２つの等価なインダクタンス（１５、１５’）を備えることができる、請求項３に従属する場合における請求項４および５のいずれかに記載の電力回路。
8. 第１の発振回路（４）の共振周波数とは異なる共振周波数を呈する少なくとも１つの付加的な発振回路（１２、１２’）を備え、該付加的な発振回路の各々は必要に応じて、第１の発振回路（４）の２つのライン区間（３、３’）の、任意には、その個々の導体（１３’’、１４’’）の少なくとも一方の端部の１つによって２つの上記ライン区間（３、３’）の導体（５、５’、５’’、５’’’）の１つに各々接続され、かつそれらの間で同一の構造および長さを呈する付加的な２つの伝送ライン区間（１３、１３’；１４、１４’）の、導体（５、５’、５’’、５’’’）の相互に等価な部分によって、コイル（２）を介して形成されており、前記付加的な２つの伝送ライン区間（１３、１３’；１４、１４’）の各々の長さおよびそれぞれ２つのライン区間（３、３’）の一方に関連する導体（５、５’；５’’、５’’’）の部分の長さの合計は、該当する付加的な発振回路（１２、１２’）の共振波長の１／２倍であり、付加的な２つの伝送ライン区間（１３、１３’；１４、１４’）は、その他方の端部において同調回路または構成部品（６’、６’’）に接続されており、前記付加的な発振回路（１２、１２’）の少なくとも１つまたは各々は、それ自身の対応する一次電力回路（１６、１６’）によって、付加的な２つの伝送ライン区間（１３、１３’；１４、１４’）の少なくとも一方の第１の発振回路（４）のライン区間（３、３’）に接続されたか、またはその一部である導体（１３’’；１４’’）の少なくとも一方との、この個々の対応する一次電力回路（１６、１６’）の電磁結合、静電結合、または電磁−静電結合によるエネルギーの移送を用いて給電される請求項１から７のいずれかに記載の電力回路。
9. 付加的な発振回路（１２、１２’）の各々に固有の前記一次電力回路（１６、１６’）は、共通の回路の一部分をこの付加的な発振回路と一体にすることによって該関連する付加的な発振回路に部分的にマージされ、一方では、対象となる前記付加的な発振回路の所定の共振周波数に同調され、かつ結合コンデンサを用いてこの付加的な発振回路の調整可能な対称的同調回路または構成部品の端子において該付加的な発振回路に接続された無線周波数発生器と、他方では、上記調整可能な対称的同調回路または構成部品の他方の端子に接続された適合化回路または構成部品とを備え、これにより前記適合化構成部品および前記調整可能な対称的同調構成部品はコンデンサから構成された２つの回路の一部になっている請求項８に記載の電力回路。
10. 各々付加的な発振回路（１２；１２’）に固有の一次電力回路（１６；１６’）は、
    前記所定の共振周波数に同調され、かつ付加的なライン区間（１３’、１３’’；１４’、１４’’）の導体（１３’’；１４’’）の少なくとも１つとの結合に関与する１つまたは複数の部分（１８、１８’；１９、１９’）である無線周波数発生器（１７；１７’）に加えて、前記結合を最適化するとともに前記適した一次電力回路（１６；１６’）においてその作用の一部を制限することを意図した適合化回路または構成部品（２０；２０’）を備え、これにより発生器（１７；１７’）は連続的、断続的、あるいはサージで動作する請求項８に記載の電力回路。
11. 前記発振回路または前記付加的な発振回路（１２；１２’）とその別個のまたは個々に関連する一次電力回路（１６；１６’）との間のエネルギーの移送の結合は実質的に電磁結合からなり、かつ適合化回路または構成部品（２０；２０’）は該当する適した一次電力回路（１６；１６’）において誘導リアクタンスを打ち消すことが意図された調整可能なコンデンサである請求項８および１０のいずれかに記載の電力回路。
12. 付加的な発振回路（１２；１２’）に関連する適した一次電力回路（１６；１６’）と該付加的な発振回路との間の結合によるエネルギーの移送は、任意には２つの実質的に同じ結合ゾーンを有し、第１の発振回路（４）の伝送ライン区間（３、３’）に接続された付加的な伝送ライン区間（１３、１３’；１４、１４’）の対称的かつ等価な導体（１３’’；１４’’）を割り当てる二重結合から構成される請求項８、１０、および１１のいずれかに記載の電力回路。
13. 付加的な発振回路（１２；１２’）に固有の一次電力回路（１６；１６’）と該付加的な発振回路との間でエネルギーの移送を実行する前記結合または２つの結合の各々は、第１の発振回路（４）のライン区間（３、３’）の一方に接続された付加的なライン区間（１３、１３’；１４、１４’）の導体（１３’’；１４’’）の区間（２１；２１’）と、該当する付加的な発振回路（１２；１２’）に関連する適した一次電力回路（１６；１６’）内の適合化構成部品（２０；２０’）に発生器（１７；１７’）を接続する区間（１８、１８’；１９、１９’）との間の電磁結合から構成され、これによりこのような２つの所定の長さの区間（２１；２１’および１８、１８’；１９、１９’）は並列かつ相互に近接して設置され、レッヘルラインを形成する請求項１０に従属する場合における請求項１１および１２のいずれかに記載の電力回路。
14. 付加的な発振回路（１２；１２’）に固有の一次電力回路（１６；１６’）と該付加的な発振回路との間でエネルギーの移送を実行するエネルギーの移送を生じる前記結合は、前記適した一次電力回路（１６；１６’）内に直列に設置されたソレノイド（１８、１９）と、該当する付加的な発振回路（１２；１２’）内に直列に設置されたコンデンサ／インダクタンスユニット（２４；２４’）との間の対称的または非対称的な電磁−静電結合から構成されており、これにより前記コンデンサは同調構成部品（６’；６’’）に対応することができ、かつ前記インダクタンスは任意にはＬＣ回路の一部である各々によって前記コンデンサ（６’；６’’）の両側に直列に設置された２つのインダクタンス（２５、２５’；２６、２６’）を備えることができる請求項１０に従属する場合における請求項１１および１２のいずれかに記載の電力回路。
15. 前記付加的な発振回路（１２；１２’）の少なくとも１つまたは各々の一部である２つの付加的なライン区間（１３および１３’；１４および１４’）は、このような最後のライン区間（３および３’）の導体（５、５’）の干渉しない冷点（２７、２７’）において第１の発振回路（４）の一部であるライン区間（３および３’）に個々に接続された請求項１から１４のいずれかに記載の電力回路。
16. 前記少なくとも１つの付加的な発振回路（１２；１２’）である２つの付加的なライン区間（１３および１３’；１４および１４’）は、第１の発振回路（４）の同調回路または構成部品（６）の端子に関して第１の発振回路（４）の一部であるライン区間（３および３’）に個々に接続された請求項８から１４のいずれかに記載の電力回路。
17. 第１の発振回路（４）および／または付加的な発振回路（１２；１２’）の少なくとも１つは、１つまたは複数の帯域阻止絶縁フィルタ（２８、２９）を組み込み、その各々は必要に応じて他の発振回路（４、１２または１２’）の一方または他方の共振周波数に同調される請求項８から１６のいずれかに記載の電力回路。
18. 絶縁フィルタ（２８または２９）はフィルタ（２８または２９）の対の形式を取り、フィルタ（２８、２９）の所与の対の各々のフィルタは、第１の発振回路（４）のコイル（２）に、または第１の発振回路（４）の伝送ライン（３、３’）に接続された該当する付加的な発振回路（１２または１２’）の付加的なライン区間（１３、１３’；１４、１４’）の導体（１３’’；１４’’）の一方に接続された導体（５、５’）の一方と、直列に接続されるか、または直列に設置された請求項１７に記載の電力回路。
19. 第１の発振回路（４）および２つの付加的な発振回路（１２および１２’）の存在下において、前記発振回路（４、１２、１２’）のうち少なくとも１つは２対の絶縁フィルタ（２８および２９）を組み込み、これによりフィルタ（２８、２９）の各対は他の２つの発振回路（４、１２、１２’）の１つである（４、１２、または１２’）の共振周波数に同調されるので、フィルタ（２９）の少なくとも１つは周波数で、好適には連続的に調整され得る請求項１７または１８に記載の電力回路。
20. 絶縁フィルタ（２８、２９）はＬＣ回路対から構成されており、任意には周波数で調整可能であるフィルタ対（２９）は、該フィルタを同調する相互の機械的制御（３１）とともに可変コンデンサ（３０）を連続して組み込んでいる請求項１７および１８のいずれかに記載の電力回路。
21. 第１の発振回路（４）の一部である伝送ライン（３および３’）は、同軸ラインのほか、好適には付加的な伝送ライン（１３、１３’；１４、１４’）から構成される請求項８から２０のいずれかに記載の電力回路。
22. 前記第１の発振回路の一部である伝送ライン区間（３および３’）は、３軸のライン区間または３つの同心の導体（５、５’’、５’’’；５’、５’’’、５’’’’）から構成され、これにより少なくとも第１の発振回路（４）は前記３軸のライン（３および３’）のコイル（２）に直接接続された導体（５および５’）を組み込み、前記発振回路（１２、１２’）の少なくとも１つの他方は前記３軸のライン区間（３および３’）の付加的な同心の導体（５’’および５’’’）を組み込み、これにより、前記３軸のライン区間（３および３’）のライン容量が分散されているので、エネルギーの移送はこれら個々に関連する同心の導体（５’’、５’’’および５、５’）によって実行される請求項８から２０のいずれかに記載の電力回路。
23. ３軸のライン（３および３’）のコイル（２）に直接接続された導体（５および５’）は、該３軸のライン（３および３’）の中間導体から構成され、付加的な発振回路（１２、１２’）の少なくとも一方は、コイル（２）に接続されていない中心導体（５’’および５’’’）に接続され、かつそれを組み込み、これによりこのような中心導体と中間導体との間に分配されるライン容量は該当する前記付加的な発振回路（１２、１２’）が中間導体（５および５’）を介してコイル（２）に対して閉回路を形成できるようにするエネルギーの移送によって接続を提供する請求項２２に記載の電力回路。
24. 中間導体（５および５’）は各々、個々の干渉しない冷点（２７、２７’）においてカットオフまたは物理的不連続（３４）を呈し、かつ付加的な発振回路（１２、１２’）の少なくとも一方の付加的なライン区間（１３、１３’；１４、１４’）は前記冷点において、コイル（２）に接続された中間導体（５および５’）の一部に接続され、これにより前記カットオフまたは物理的不連続（３４）に直面する前記導体（５および５’）の一部は周波数選択性のエネルギー伝達回路（３２）を介して、例えば、第１の発振回路（４）の共振周波数に集められ、かつこの周波数に対して最大のエネルギーを伝達する帯域フィルタを介して、相互に接続される請求項２３に記載の電力回路。
25. ３軸のライン（３および３’）のコイル（２）に直接接続された導体（５および５’）は該３軸のラインの中心導体から構成され、付加的な発振回路（１２）の少なくとも一方はコイル（２）に接続されていない中間導体（５’’および５’’’）を組み込んでおり、これによりこのような中心導体と中間導体との間に分配されたライン容量は、該当する前記付加的な発振回路（１２、１２’）が中心導体（５および５’）を介してコイル（２）に対して閉回路を形成できるようにするエネルギーの移送によって接続を提供する請求項２３に記載の電力回路。
26. 少なくとも１つの他の付加的な発振回路（１２’）の付加的なライン区間（１３、１３’；１４、１４’）の導体（１３’’、１４’’）は、このような導体の干渉しない冷点（２７、２７’）において中心導体（５および５’）に接続され、中心導体（５および５’）の間で阻止フィルタ（２９）が第１の発振回路（４）、および導体（１３’’、１４’’）が前記中心導体（５および５’）に接続された付加的な回路または複数の回路（１２’）を絶縁し、かつ発振回路（４および１２’）も、阻止フィルタ（２８）によってコイル（２）に接続されていない中間導体（５’’および５’’’）を組み込んでいる少なくとも１つの付加的な発振回路（１２）から絶縁されている、請求項２５に記載の電力回路。
27. 多周波ＮＭＲプローブであって、請求項１から２６のいずれかに記載のサンプルコイル（２）の電力回路（１）を備えた多周波ＮＭＲプローブ。
28. 特に固相分光測定用のＮＭＲスペクトロメータであって、請求項１から２６のいずれかに記載のサンプルコイル（２）の電力回路（１）を備えたＮＭＲスペクトロメータ。

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