JP3184859B2 - Ｎｍｒ磁場固定装置 - Google Patents
Ｎｍｒ磁場固定装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は核磁気共鳴（以下、ＮＭ
Ｒ）における磁場固定装置に関する。
Ｒ）における磁場固定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】高分解能ＮＭＲにおいては、ＮＭＲ測定
を行う試料に磁場固定のためのロック用試料を加え、こ
の試料からのＮＭＲ信号を位相検波して磁場強度の変動
を検出し、補正磁場発生コイルにフィードバックして磁
場を固定化することが行われている。この磁場固定のた
めのフィードバックループをアナログ回路で構成した場
合、アナログ回路の安定性が得にくく、アナログ回路素
子で発生するリーク電流、サーマルノイズ等のため超高
安定な磁場固定を行うことができない。この対策とし
て、ロック用試料からのＮＭＲ信号を位相検波して得ら
れるロック信号をＡ／Ｄコンバータでデジタル値に変
え、各シムコイルに加えるべき成分（マトリックス成
分）に分解した後、別途設定されるデジタルの磁場補正
値に加算してから、Ｄ／Ａコンバータを用いてアナログ
信号に変え、補正磁場発生コイルに加えるデジタル方式
のＮＭＲ磁場固定装置が知られている。
を行う試料に磁場固定のためのロック用試料を加え、こ
の試料からのＮＭＲ信号を位相検波して磁場強度の変動
を検出し、補正磁場発生コイルにフィードバックして磁
場を固定化することが行われている。この磁場固定のた
めのフィードバックループをアナログ回路で構成した場
合、アナログ回路の安定性が得にくく、アナログ回路素
子で発生するリーク電流、サーマルノイズ等のため超高
安定な磁場固定を行うことができない。この対策とし
て、ロック用試料からのＮＭＲ信号を位相検波して得ら
れるロック信号をＡ／Ｄコンバータでデジタル値に変
え、各シムコイルに加えるべき成分（マトリックス成
分）に分解した後、別途設定されるデジタルの磁場補正
値に加算してから、Ｄ／Ａコンバータを用いてアナログ
信号に変え、補正磁場発生コイルに加えるデジタル方式
のＮＭＲ磁場固定装置が知られている。
【０００３】図２は従来のデジタル方式のＮＭＲ磁場固
定装置の概略構成を示す図であり、１は主磁場コイル、
２は磁場補正コイル、３はロック信号検出プローブ、４
はＮＭＲ試料管、５はＮＭＲ試料、６はロック信号受信
回路、７はロック信号検波回路、８はロック信号検波用
参照信号発生回路、９はロック信号増幅器、１０はロッ
ク信号励起回路、１１はＡ／Ｄコンバータ、１２はマト
リクス分解回路、１３は成分別加算回路、１４は補正磁
場演算回路、１５はＤ／Ａコンバータ、１６は磁場補正
電流発生回路である。ロック信号励起回路１０で発生さ
せた高周波信号を検出プローブ３に導くと、ロック用試
料を加えてあるＮＭＲ試料５からは共鳴信号が出力され
てロック信号受信回路６で検出され、ロック信号検波回
路７でロック信号検波用参照信号発生回路８からの信号
で位相検波される。位相検波出力は、図３に示すように
中心磁場からのずれに対して信号強度が比例して変化
し、ロック信号増幅器９で増幅した後、Ａ／Ｄコンバー
タ１１でデジタル信号に変換する。マトリクス分解回路
１２では、信号のずれ量に対して各シムコイルに加える
べき成分に分解して適宜重み付けし、成分別加算回路１
３において、磁場ロック制御信号とは独立して補正磁場
演算回路１４で別途設定されるデジタル信号と成分別に
加算される。補正磁場演算回路１４は、超伝導磁石等か
らなる磁石で発生される磁場の強度及び不均一性を補正
するために補正値を設定するもので、補正値は磁場ロッ
ク制御信号に比して十分に大きい値である。成分別加算
回路１３の出力は、Ｄ／Ａコンバータ１５で電圧信号に
変換され、この信号に基づいて磁場補正電流発生回路１
６で補正電流を生成して磁場補正コイル２に加え、主磁
場コイル１と磁場補正コイル２で発生される磁場を安定
化し、均一化する。
定装置の概略構成を示す図であり、１は主磁場コイル、
２は磁場補正コイル、３はロック信号検出プローブ、４
はＮＭＲ試料管、５はＮＭＲ試料、６はロック信号受信
回路、７はロック信号検波回路、８はロック信号検波用
参照信号発生回路、９はロック信号増幅器、１０はロッ
ク信号励起回路、１１はＡ／Ｄコンバータ、１２はマト
リクス分解回路、１３は成分別加算回路、１４は補正磁
場演算回路、１５はＤ／Ａコンバータ、１６は磁場補正
電流発生回路である。ロック信号励起回路１０で発生さ
せた高周波信号を検出プローブ３に導くと、ロック用試
料を加えてあるＮＭＲ試料５からは共鳴信号が出力され
てロック信号受信回路６で検出され、ロック信号検波回
路７でロック信号検波用参照信号発生回路８からの信号
で位相検波される。位相検波出力は、図３に示すように
中心磁場からのずれに対して信号強度が比例して変化
し、ロック信号増幅器９で増幅した後、Ａ／Ｄコンバー
タ１１でデジタル信号に変換する。マトリクス分解回路
１２では、信号のずれ量に対して各シムコイルに加える
べき成分に分解して適宜重み付けし、成分別加算回路１
３において、磁場ロック制御信号とは独立して補正磁場
演算回路１４で別途設定されるデジタル信号と成分別に
加算される。補正磁場演算回路１４は、超伝導磁石等か
らなる磁石で発生される磁場の強度及び不均一性を補正
するために補正値を設定するもので、補正値は磁場ロッ
ク制御信号に比して十分に大きい値である。成分別加算
回路１３の出力は、Ｄ／Ａコンバータ１５で電圧信号に
変換され、この信号に基づいて磁場補正電流発生回路１
６で補正電流を生成して磁場補正コイル２に加え、主磁
場コイル１と磁場補正コイル２で発生される磁場を安定
化し、均一化する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このようなデジタル方
式の磁場固定装置では、磁場ロック制御信号をＡ／Ｄコ
ンバータ１１でデジタル的にサンプリングしてから多く
のマトリクス成分に分解後、磁石補正値と加算して制御
ループにフィードバックしているため、演算時間が多く
かかって応答速度が低下し、速い外乱変動（数十Ｈｚ〜
数百Ｈｚ）を制御することは困難であり、サンプリング
間隔内に生ずる変化をフィードバックすることはできな
い。また、Ｄ／Ａコンバータ１５では、磁場ロック制御
信号に比して十分大きい値の磁石の補正値を磁場ロック
制御信号に加算し、小信号の磁場ロック制御信号から大
信号の磁石補正値までフルレンジでＤ／Ａ変換するた
め、Ｄ／Ａコンバータ自体のノイズや変動がそのまま出
力され、これを除くことはできず、応答速度の低下要因
ともなる。
式の磁場固定装置では、磁場ロック制御信号をＡ／Ｄコ
ンバータ１１でデジタル的にサンプリングしてから多く
のマトリクス成分に分解後、磁石補正値と加算して制御
ループにフィードバックしているため、演算時間が多く
かかって応答速度が低下し、速い外乱変動（数十Ｈｚ〜
数百Ｈｚ）を制御することは困難であり、サンプリング
間隔内に生ずる変化をフィードバックすることはできな
い。また、Ｄ／Ａコンバータ１５では、磁場ロック制御
信号に比して十分大きい値の磁石の補正値を磁場ロック
制御信号に加算し、小信号の磁場ロック制御信号から大
信号の磁石補正値までフルレンジでＤ／Ａ変換するた
め、Ｄ／Ａコンバータ自体のノイズや変動がそのまま出
力され、これを除くことはできず、応答速度の低下要因
ともなる。
【０００５】本発明は上記課題を解決するためのもの
で、ノイズの発生を低減し、かつ応答速度の低下を防止
できるＮＭＲ磁場固定装置を提供することを目的とす
る。
で、ノイズの発生を低減し、かつ応答速度の低下を防止
できるＮＭＲ磁場固定装置を提供することを目的とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、磁場ロック用
高周波信号を加えて得られる検出プローブからの共鳴信
号を位相検波して磁場ロック制御信号を生成し、該制御
信号をマトリクス分解して各成分に対応する磁場補正電
流を発生させ、補正磁場発生コイルにフィードバックす
る磁場ロック制御ループを備えたＮＭＲ磁場固定装置に
おいて、磁場強度及び磁場の不均一性を補正するための
補正値を生成する補正磁場演算回路と、補正磁場演算回
路からのデジタル出力をアナログ信号に変換するＤ／Ａ
コンバータと、Ｄ／Ａコンバータ出力をフィルタ処理す
るフィルタとからなるデジタル磁場補正値発生回路を前
記磁場ロック制御ループとは別に設け、前記フィルタの
出力を、前記磁場ロック制御ループに設けられた成分別
加算回路に加えて、磁場ロック制御信号のマトリクス分
解した各成分に加算するようにしたことを特徴とする。
高周波信号を加えて得られる検出プローブからの共鳴信
号を位相検波して磁場ロック制御信号を生成し、該制御
信号をマトリクス分解して各成分に対応する磁場補正電
流を発生させ、補正磁場発生コイルにフィードバックす
る磁場ロック制御ループを備えたＮＭＲ磁場固定装置に
おいて、磁場強度及び磁場の不均一性を補正するための
補正値を生成する補正磁場演算回路と、補正磁場演算回
路からのデジタル出力をアナログ信号に変換するＤ／Ａ
コンバータと、Ｄ／Ａコンバータ出力をフィルタ処理す
るフィルタとからなるデジタル磁場補正値発生回路を前
記磁場ロック制御ループとは別に設け、前記フィルタの
出力を、前記磁場ロック制御ループに設けられた成分別
加算回路に加えて、磁場ロック制御信号のマトリクス分
解した各成分に加算するようにしたことを特徴とする。
【０００７】
【作用】本発明は、ＮＭＲロック信号のフィードバック
を、磁場補正回路のアナログ信号部で行うことにより応
答速度の低下を防止し、デジタル磁場補正値発生回路で
生成される磁場補正デジタル値をＤ／Ａ変換した後、フ
ィルタリング処理することにより、Ｄ／Ａ変換時に発生
するノイズを低減させることが可能となる。
を、磁場補正回路のアナログ信号部で行うことにより応
答速度の低下を防止し、デジタル磁場補正値発生回路で
生成される磁場補正デジタル値をＤ／Ａ変換した後、フ
ィルタリング処理することにより、Ｄ／Ａ変換時に発生
するノイズを低減させることが可能となる。
【０００８】
【実施例】図１は本発明のＮＭＲ磁場固定装置の一実施
例を説明する図であり、図２と同一番号は同一内容であ
る。なお、１７はループ応答設定回路、１８は制御装
置、１９は加算器、２０はフィルタである。図２の場合
と同様に、ロック信号励起回路１０で発生させた高周波
信号を検出プローブ３に導き、ロック信号受信回路６で
共鳴信号が検出されると、ロック信号検波回路７で位相
検波され、中心磁場からのずれに対して大きさが比例す
るロック信号が出力される。この出力は、ロック信号増
幅器９で増幅した後、ループ応答設定回路１７でループ
ゲイン、周波数応答が設定された後、マトリクス分解回
路１２で各シムコイルに加えるべき成分に分解されて適
宜重み付けし、成分別加算回路１３に加えられる。一
方、制御装置１８から補正値が設定される補正磁場演算
回路１４によって与えられるデジタル出力はＤ／Ａコン
バータ１５で電圧に変換され、フィルタ２０でノイズを
低減した後、成分別加算回路１３に加えられる。補正磁
場演算回路１４、Ｄ／Ａコンバータ１５、フィルタ２０
はデジタル磁場補正値発生回路を構成しており、補正磁
場演算回路１４が対象としている磁石の強度、不均一性
はドリフト速度が極めて遅いため応答性は考慮する必要
がなく、そのためデジタル磁場補正値発生回路を磁場ロ
ック制御ループから切り離し、磁石補正値だけＤ／Ａ変
換して時定数の大きいフィルタを用いてノイズ低減を行
う。なお、フィルタ２０は、制御装置１８により、主に
値が変わったときのみ応答が速くなるように制御されて
変動に追従できるようにすることもできる。こうして、
磁場ロック制御ループはアナログ信号のままで処理が行
われるので応答性の低下は生じない。また、Ｄ／Ａ変換
にともなって生ずるノイズはフィルタリング処理によっ
て低減化される。
例を説明する図であり、図２と同一番号は同一内容であ
る。なお、１７はループ応答設定回路、１８は制御装
置、１９は加算器、２０はフィルタである。図２の場合
と同様に、ロック信号励起回路１０で発生させた高周波
信号を検出プローブ３に導き、ロック信号受信回路６で
共鳴信号が検出されると、ロック信号検波回路７で位相
検波され、中心磁場からのずれに対して大きさが比例す
るロック信号が出力される。この出力は、ロック信号増
幅器９で増幅した後、ループ応答設定回路１７でループ
ゲイン、周波数応答が設定された後、マトリクス分解回
路１２で各シムコイルに加えるべき成分に分解されて適
宜重み付けし、成分別加算回路１３に加えられる。一
方、制御装置１８から補正値が設定される補正磁場演算
回路１４によって与えられるデジタル出力はＤ／Ａコン
バータ１５で電圧に変換され、フィルタ２０でノイズを
低減した後、成分別加算回路１３に加えられる。補正磁
場演算回路１４、Ｄ／Ａコンバータ１５、フィルタ２０
はデジタル磁場補正値発生回路を構成しており、補正磁
場演算回路１４が対象としている磁石の強度、不均一性
はドリフト速度が極めて遅いため応答性は考慮する必要
がなく、そのためデジタル磁場補正値発生回路を磁場ロ
ック制御ループから切り離し、磁石補正値だけＤ／Ａ変
換して時定数の大きいフィルタを用いてノイズ低減を行
う。なお、フィルタ２０は、制御装置１８により、主に
値が変わったときのみ応答が速くなるように制御されて
変動に追従できるようにすることもできる。こうして、
磁場ロック制御ループはアナログ信号のままで処理が行
われるので応答性の低下は生じない。また、Ｄ／Ａ変換
にともなって生ずるノイズはフィルタリング処理によっ
て低減化される。
【０００９】ノイズ低減された磁場補正値と、磁場ロッ
ク成分値とは成分別加算回路１３で加算され、加算信号
に基づいて磁場補正電流発生回路１６で補正電流を生成
して磁場補正コイル２に加え、主磁場コイル１と磁場補
正コイル２で発生される磁場を安定化する。
ク成分値とは成分別加算回路１３で加算され、加算信号
に基づいて磁場補正電流発生回路１６で補正電流を生成
して磁場補正コイル２に加え、主磁場コイル１と磁場補
正コイル２で発生される磁場を安定化する。
【００１０】なお、上記実施例では磁場ロック制御ルー
プをデジタル補正磁場補正値発生回路による磁場補正と
は完全に切り離し、高周波域の磁場ロック信号はＤ／Ａ
変換された磁場補正値と加算するようにしたが、数Ｈｚ
以下の低周波成分の磁場ロック信号は、図１の破線で示
すように、Ａ／Ｄコンバータ１１でデジタル信号に変換
して制御装置１８から設定される補正値とデジタル加算
した後、Ｄ／Ａコンバータを通してフィードバックする
複合構成としてもよい。
プをデジタル補正磁場補正値発生回路による磁場補正と
は完全に切り離し、高周波域の磁場ロック信号はＤ／Ａ
変換された磁場補正値と加算するようにしたが、数Ｈｚ
以下の低周波成分の磁場ロック信号は、図１の破線で示
すように、Ａ／Ｄコンバータ１１でデジタル信号に変換
して制御装置１８から設定される補正値とデジタル加算
した後、Ｄ／Ａコンバータを通してフィードバックする
複合構成としてもよい。
【００１１】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、磁場ロッ
ク制御ループはデジタル磁場補正値発生回路とは切り離
し、アナログ信号のままで処理が行われるので、デジタ
ル磁場補正値発生回路で発生するノイズはフィルタリン
グ処理によって低減させ、かつ磁場ロック制御ループの
応答速度を低下させることなく磁場ロック制御を行うこ
とが可能となる。
ク制御ループはデジタル磁場補正値発生回路とは切り離
し、アナログ信号のままで処理が行われるので、デジタ
ル磁場補正値発生回路で発生するノイズはフィルタリン
グ処理によって低減させ、かつ磁場ロック制御ループの
応答速度を低下させることなく磁場ロック制御を行うこ
とが可能となる。
【図１】 本発明のＮＭＲ磁場固定装置の一実施例を説
明する図である。
明する図である。
【図２】 従来のデジタル方式のＮＭＲ磁場固定装置の
概略構成を示す図である。
概略構成を示す図である。
【図３】 位相検波出力を示す図である。
１…主磁場コイル、２…磁場補正コイル、３…ロック信
号検出プローブ、４…ＮＭＲ試料管、５…ＮＭＲ試料、
６…ロック信号受信回路、７…ロック信号検波回路、８
…ロック信号検波用参照信号発生回路、９…ロック信号
増幅器、１０…ロック信号励起回路、１１…Ａ／Ｄコン
バータ、１２…マトリクス分解回路、１３…成分別加算
回路、１４…補正磁場演算回路、１５…Ｄ／Ａコンバー
タ、１６…磁場補正電流回路、１７…ループ応答設定回
路、１８…制御装置、１９…加算器、２０…フィルタ。
号検出プローブ、４…ＮＭＲ試料管、５…ＮＭＲ試料、
６…ロック信号受信回路、７…ロック信号検波回路、８
…ロック信号検波用参照信号発生回路、９…ロック信号
増幅器、１０…ロック信号励起回路、１１…Ａ／Ｄコン
バータ、１２…マトリクス分解回路、１３…成分別加算
回路、１４…補正磁場演算回路、１５…Ｄ／Ａコンバー
タ、１６…磁場補正電流回路、１７…ループ応答設定回
路、１８…制御装置、１９…加算器、２０…フィルタ。
Claims (2)
- 【請求項１】 磁場ロック用高周波信号を加えて得られ
る検出プローブからの共鳴信号を位相検波して磁場ロッ
ク制御信号を生成し、該制御信号をマトリクス分解して
各成分に対応する磁場補正電流を発生させ、補正磁場発
生コイルにフィードバックする磁場ロック制御ループを
備えたＮＭＲ磁場固定装置において、 磁場強度及び磁場の不均一性を補正するための補正値を
生成する補正磁場演算回路と、補正磁場演算回路からの
デジタル出力をアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバー
タと、Ｄ／Ａコンバータ出力をフィルタ処理するフィル
タとからなるデジタル磁場補正値発生回路を前記磁場ロ
ック制御ループとは別に設け、前記フィルタの出力を、
前記磁場ロック制御ループに設けられた成分別加算回路
に加えて、磁場ロック制御信号のマトリクス分解した各
成分に加算するようにしたことを特徴とするＮＭＲ磁場
固定装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の装置において、磁場ロッ
ク制御信号の低周波成分をデジタル量に変換するＡ／Ｄ
コンバータを備え、Ａ／Ｄコンバータ出力を補正磁場演
算回路の補正値に加算するようにしたことを特徴とする
ＮＭＲ磁場固定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00393095A JP3184859B2 (ja) | 1995-01-13 | 1995-01-13 | Ｎｍｒ磁場固定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00393095A JP3184859B2 (ja) | 1995-01-13 | 1995-01-13 | Ｎｍｒ磁場固定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08194045A JPH08194045A (ja) | 1996-07-30 |
| JP3184859B2 true JP3184859B2 (ja) | 2001-07-09 |
Family
ID=11570862
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00393095A Expired - Fee Related JP3184859B2 (ja) | 1995-01-13 | 1995-01-13 | Ｎｍｒ磁場固定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3184859B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008151676A (ja) * | 2006-12-19 | 2008-07-03 | Jeol Ltd | Ｅｓｒ装置 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10031705C2 (de) * | 2000-06-29 | 2002-06-13 | Siemens Ag | Verfahren zum Betrieb eines Magnetresonanzgeräts sowie Magnetresonanzgerät |
| DE102006035949B4 (de) * | 2006-07-31 | 2009-11-26 | Bruker Biospin Ag | Vorrichtung und Verfahren zur Kompensation von Magnetfeldstörungen in Magnetfeldern mit hoher Feldhomogenität |
-
1995
- 1995-01-13 JP JP00393095A patent/JP3184859B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008151676A (ja) * | 2006-12-19 | 2008-07-03 | Jeol Ltd | Ｅｓｒ装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08194045A (ja) | 1996-07-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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