JP2021099377A - パルス式電子常磁性共鳴分光計 - Google Patents
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Abstract
Description
マイクロ波共鳴室に対して0.1ケルビンオーダーの極低温冷却を実現する冷凍機を含み、前記共鳴室が前記冷凍機内に設置され、前記マイクロ波伝送線が前記冷凍機に貫入しかつ前記共鳴室に接続されるように設置される冷凍機及び磁石手段と、を備え、冷凍機及び磁石手段は、さらに前記サンプルに達する磁気共鳴試験磁界を提供する磁石を含み、前記共鳴室は、磁石の室温隙間に設置されるパルス式電子常磁性共鳴分光計を提供する。
さらなる実施形態において、前記マイクロ波伝導手段は、一端に前記共鳴室が取り付けられ且つ他端が前記冷凍機に固定されるサンプルロッドを含む。
前記マイクロ波伝導手段12は、マイクロ波パルスの指向性伝送に用いられ、サンプルを取り付け、マイクロ波の発射及び収集を実現するために用いられる。
前記マイクロ波検知手段13は、マイクロ波信号の収集及び分析に用いられる。
前記マイクロ波励起発生手段11、マイクロ波伝導手段12及びマイクロ波検知手段13は、走査フィールド常磁性共鳴検出、電子スピンエコー、電子・核二重共鳴等の完備した試験機能を備える。
前記冷凍機及び磁石手段14は、マイクロ波共鳴室に極低温冷却を実現しかつ高均一度の磁界を提供し、磁気共鳴試験条件に満たすために用いられる。
前記マイクロ波源111は、特定の周波数の単一周波数マイクロ波信号を生成するために用いられる。
前記マイクロ波変調モジュール112は、単一周波数の連続マイクロ波から、様々な大きさ、位相、周波数を有するマイクロ波パルスを生成するために用いられる。
前記マイクロ波周波数変換モジュール113は、マイクロ波の試験周波数帯域を拡張するために用いられる。
さらに、前記マイクロ波伝導手段12は、マイクロ波サーキュレータ121と、マイクロ波伝送線122と、マイクロ波共鳴室123とを含む。
前記マイクロ波サーキュレータ121は、マイクロ波の指向性伝送に用いられ、マイクロ波励起手段11のマイクロ波がサンプルに入るようにガイドし、かつサンプル信号がマイクロ波検知手段13に入るように伝送する。
前記マイクロ波伝送線122は、マイクロ波サーキュレータ121とマイクロ波共鳴室123との間にマイクロ波を伝導するために用いられる。従来のマイクロ波伝送線と異なり、本装置の極低温冷却という需要を考慮すると、前記マイクロ波伝送線の材質の選択は導電及び断熱の需要を両立させるべきであり、典型的な導電媒体は銀メッキステンレス鋼、銀メッキCuNiおよびNbTi超伝導体であってもよい。
さらに、前記軌道マイクロ波検知手段13は、保護ゲート131と、ミキサー132と、ローパスフィルタと、増幅器133と、オシロスコープ134とを含む。
前記保護ゲート131は、高エネルギーマイクロ波パルスが入射する時、検知システムをオフにし、信号を検知する時、検出システムをオンにするために用いられる。
前記ミキサー132は、マイクロ波伝導モジュールが収集したマイクロ波信号とローカルマイクロ波とミキシングして信号を抽出するために用いられる。そのローカルマイクロ波はマイクロ波励起発生手段11からのものである。
前記ローパスフィルタ及び増幅器133は、ミキサー132から出力されたミキシング信号にローパスフィルタ及び増幅を実行し、パルス復調を実現するために用いられる。復調後のパルス信号を増幅するために用いられる。
前記オシロスコープ134は、信号の記憶及び表示に用いられる。
前記冷凍機141は、冷凍量を提供し、目標システムを冷却するために用いられる。該冷凍機により、前記機器のサンプル温度は0.1Kオーダーに達することができる。
前記冷凍機室142は、マイクロ波伝送線122及びマイクロ波共鳴室123の取り付けに用いられ、かつ外部熱輻射を隔離するために用いられる。
前記超均一磁石143は、高い均一度且つ高い安定した磁界を生成するために用いられる。室温電磁石であってもよく、超伝導磁石であってもよい。
1)パルス式マルチバンドEPRシステム(ここでのEPRシステムは、マイクロ波励起発生手段と、マイクロ波伝導手段におけるマイクロ波サーキュレータ及びマイクロ波共鳴室、マイクロ波検知手段と、冷凍機及び磁石手段における磁石とを含む。)
それは、主に、L/S/Xバンドマイクロ波ブリッジと、L/S/Xバンドマイクロ波増幅器と、任意の波形発生器によるマイクロ波変調器と、L/S/Xバンドマイクロ波共鳴室と、Xバンドマイクロ波検出システムと、電子・核二重共鳴(ENDOR)モジュールと、超均一磁石とを含む。
本実施例において、冷凍機のパラメータは以下のとおりであってもよい。すなわち、液体ヘリウムの消費がない希釈冷凍機は、最低温度が10mKであり、100mKでの冷凍電力が400μWであり、4Kでの冷凍電力が1Wである。
それは主にサンプルロッド207とマイクロ波伝送線208とを含む。
本実施例において、電動ガイドレール204のパラメータとして、荷重能力が3トンより大きく、作動ストロークが1.5メートルであり、位置決め精度が0.1mmであってもよい。ガイドレール作業パネルの大きさは550mm*550mmである。
Claims (10)
- 少なくとも一種のマイクロ波パルスを生成するマイクロ波励起発生手段と、
サンプルを載置するように配置される共鳴室、及び前記マイクロ波励起発生手段と前記共鳴室との間に接続されてマイクロ波を伝送するマイクロ波伝送線、を含むマイクロ波伝導手段と、
末端内に前記共鳴室が設置され、前記共鳴室に載置されたサンプルに対して0.1ケルビンオーダーの極低温冷却を実現する冷凍機と、
磁気共鳴試験条件を満たす磁界を提供する磁石と、
を備え、
前記磁石の磁界均一度は、10ppm@40mmDSVであり、
電子・核二重共鳴試験および電子・電子二重共鳴試験をサポートするようにされた、
ことを特徴とするパルス式電子常磁性共鳴分光計。 - 前記マイクロ波伝送線が前記冷凍機に貫入しかつ前記共鳴室に接続されるように設置されており、
前記磁石が、前記冷凍機の外側で前記末端の周りに位置するように配置されている、
ことを特徴とする請求項1に記載のパルス式電子常磁性共鳴分光計。 - 前記マイクロ波伝導手段は、一端に前記共鳴室が取り付けられ且つ他端が前記冷凍機に固定されるシステム接続部品を含む、
ことを特徴とする請求項1に記載のパルス式電子常磁性共鳴分光計。 - 前記冷凍機は、前記マイクロ波伝送線を段階的に冷却するように、前記マイクロ波伝送線の貫入方向に沿って設置された多層冷却盤を含み、
前記マイクロ波伝送線は、段階的に層ごとに前記冷却盤を貫入するように設置される、
ことを特徴とする請求項2に記載のパルス式電子常磁性共鳴分光計。 - 前記共鳴室は、Q値が50−500のマイクロ波共鳴室であり、L、S、Xを含む複数種の動作周波数帯を有する、
ことを特徴とする請求項1に記載のパルス式電子常磁性共鳴分光計。 - 前記マイクロ波伝送線の導電媒体は、銀メッキステンレス鋼、銀メッキCuNi材質およびNbTi超伝導体材質である、
ことを特徴とする請求項4に記載のパルス式電子常磁性共鳴分光計。 - 前記磁石の搬送、位置決めおよび回転に用いられる電動ガイドレールをさらに含む、
ことを特徴とする請求項1に記載のパルス式電子常磁性共鳴分光計。 - 前記マイクロ波伝送線は、マイクロ波伝送線の外被およびコアを十分に冷却するように、各段の冷却盤にヒートシンクおよびジョイントが取り付けられている、
ことを特徴とする請求項6に記載のパルス式電子常磁性共鳴分光計。 - 各段の前記冷却盤の外には、熱輻射シールドケースが取り付けられている、
ことを特徴とする請求項4に記載のパルス式電子常磁性共鳴分光計。 - 前記システム接続部品は、前記他端が前記冷凍機の最低温度の冷却盤に固定される、
ことを特徴とする請求項3に記載のパルス式電子常磁性共鳴分光計。
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C. BAUER: "Design of a permanent magnet with a mechanical sweep suitable for variable-temperature continuous-wa", JOURNAL OF MAGNETIC RESONANCE, vol. 198, no. 2, JPN6021026850, 2009, pages 222 - 227, XP026101443, ISSN: 0004779673, DOI: 10.1016/j.jmr.2009.02.010 * |
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