JP3597042B2

JP3597042B2 - Ｎｍｒプローブ用コイル装置

Info

Publication number: JP3597042B2
Application number: JP10054398A
Authority: JP
Inventors: 博池田
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 1998-03-27
Filing date: 1998-03-27
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2018-03-27
Also published as: JPH11281724A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＮＭＲ装置において用いられるプローブ用コイル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＮＭＲ装置では、試料を収容したプローブを一様な静磁場内に配置し、プローブ内の試料に近接して配置されたコイルから励起用高周波磁界を照射すると共に、試料からの共鳴信号をこのコイルによって受信し、受信回路を介してコンピュータへ送り、フーリエ変換処理によりＮＭＲスペクトルを得ている。その際、コイルと試料の共鳴子との結合の良否がＮＭＲ装置の感度を大きく左右するため、コイルの形状や構造には大きな注意が払われている。超伝導磁石を用いるＮＭＲ装置の場合、例えば、図１に示すような円筒状の鞍形コイルが用いられてきた。
【０００３】
図１（ａ）は、鞍形コイルの展開図を示したものである。図中１は、鞍形コイルを形成したときに、円筒軸に対して平行方向に延びる直線状導電性部片、２は、鞍形コイルを外部回路に接続するためのリード部、３は、鞍形コイルを形成したときに、円筒の周方向に巻回される円弧状導電性部片である。磁化率がゼロになるように制御された導体の薄板から図１（ａ）のようなコイルパターンを切り出した後、円弧状導電性部片３の上部に延びた直線状導電性部片１及びリード部２を成す凸部４を円弧状導電性部片３に対して直角に折り返すことによって、図１（ｂ）のような鞍形コイルの原型を作る。ＮＭＲ装置の感度を高めるためには、鞍形コイルのＱ値が高いことが必要なので、特開昭６１−１８６８４２に開示された技術に基づいて、図１（ｃ）のように、上部に延びた凸部４を折り返した際に該凸部４と重なる直線状導電性部片１及びリード部２の境界部分に薄い誘電体板５を挿入してコンデンサを形成させ、鞍形コイルのＱ値を高める工夫を施している。このようにして得られた鞍形コイルの原型を、図１（ｄ）のように円筒状の石英ガラスで作られたコイル支持体６の周囲に成型することにより、２つのコイルが並列に配置された感度の高いＮＭＲプローブ用鞍形コイルを得ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような方法で成型された鞍形コイルは、円筒状のコイル支持体に固定する場合、接着剤によって接着したり、バンド状の部材で押さえたり、コイルを押さえて固定するための中空円柱状の補助体を用意する等の方法で固定がなされてきたため、固定に要する部材自身の磁化によって鞍形コイル付近の静磁場の均一度を悪化させ、ＮＭＲスペクトルの分解能を低下させるという問題があった。
【０００５】
このような場合、コイル支持体を使用せず、鞍形コイル自身で形状を維持しながらＮＭＲプローブ内に設置することができたら、支持部材を用いないので、支持部材の磁化による静磁場の均一度の悪化を防ぐことができるが、それを実現しようとすると、金属円柱をくり抜いてコイルを形成させるしかない。そして、その場合、コイルの形状を維持しようとすると、ある程度の堅さと厚さを備えることが必要になるが、現在のＮＭＲ分野の厳しい分解能要求に対しては、応えられる材料が存在しない。
【０００６】
我々の試験では、コイルの材料は、均質なものを単一または複合的に組み合わせたもので、その厚さが薄いことが、ＮＭＲの高分解能を達成する上で重要であることが判っている。そして、それは同時に、電気伝導度が良好なものでなければならない。これらの要求を満たすためには、従来のＮＭＲプローブ用コイル装置を改良する以外に方法がない。
【０００７】
本発明の目的は、上述した点に鑑み、鞍形コイルを支持する支持部材自身の磁化の影響によって静磁場の均一度が悪化することを抑えたＮＭＲプローブ用コイル装置を提供することにある。
【０００８】
【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ＮＭＲプローブ用コイル装置は、並列に接続された等価な２つのコイルから成り、円筒状のコイル支持体の周囲に左右対称に巻回されて、該円筒の軸に直交する方向に高周波磁界を発生させるＮＭＲプローブ用コイル装置において、前記２つのコイル同士を、空気に近い磁化率を持つハンダを用いて、コイル自身に設けられた導電性部片で結合することによって、前記円筒状コイル支持体の外周面上に前記２つのコイルを円筒状に固着させることを特徴としている。
【０００９】
また、前記２つのコイルは、導体の薄板から切り出したコイルパターンを所定の折り線に沿って折り返した後、円筒状に成型して成ることを特徴としている。
【００１０】
【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２は、本発明にかかる鞍形コイルのコイルパターンを示したものである。
【００１１】
図２（ａ）の１は、鞍形コイルを形成したときに、円筒軸に対して平行方向に延びる直線状導電性部片、２は、鞍形コイルを外部回路に接続するためのリード部、３は、鞍形コイルを形成したときに、円筒の周方向に巻回される円弧状導電性部片である。磁化率がゼロになるように制御された導体の薄板から図２（ａ）のようなコイルパターンを切り出した後、円弧状導電性部片３の上部に延びた直線状導電性部片１及びリード部２を成す凸部４を円弧状導電性部片３に対して直角に折り返すことによって、図２（ｂ）または（ｃ）のような鞍形コイルの原型を作る。ＮＭＲ装置の感度を高めるためには、鞍形コイルのＱ値が高いことが必要なので、特開昭６１−１８６８４２に記載された技術に基づいて、図２（ｄ）のように、上部に延びた凸部４を折り返した際に該凸部４と重なる直線状導電性部片１及びリード部２の境界部分に薄い誘電体板５を挿入してコンデンサを形成させ、鞍形コイルのＱ値を高める工夫を施している。このとき、コンデンサを形成しやすいように、直線状導電性部片１とリード部２の境界部分に、ある所定の面積の導体薄板から成るコンデンサ部を設けても良い。
【００１２】
このコイルパターンには、従来のコイルパターンにはない自立固定用接続端７が設けられている。この自立固定用接続端７は、コイルパターンを円筒状の鞍形コイルに成型したとき、対向する直線状導電性部片を結合して鞍形コイル自身で円筒を形成する目的で設けられているものであり、図２では強調するために鞍形コイルの直線状導電性部片１やリード部２や円弧状導電性部片３と同等の大きさに描かれているが、鞍形コイルの形状の対称性を乱して静磁場の均一性に悪影響を及ぼさないことが必要であり、実際には極めて小さな部片である。
【００１３】
自立固定用接続端７は、図３に示すように、石英ガラス等でできた均質で安定かつＮＭＲに適した化学的、物理的、電気的特性を持ったコイル支持体６に鞍形コイルを圧接固定する際に、自立固定用接続端７を有する直線状導電性部片とそれに対向する直線状導電性部片の間を結合するための糊代としての役割を持っている。自立固定用接続端７で直線状導電性部片間を繋ぐことにより、コイル支持体６の表面に鞍形コイルを自立・固着させることができる。その結果、従来は必要であった接着剤による接着、バンド状の部材による押さえつけ、コイルを押さえて固定するための中空円柱状の補助体の用意等が不要になり、鞍形コイルの固定に用いる部材の磁化に起因する静磁場の均一性の乱れを無くすことができる。
【００１４】
尚、自立固定用接続端７によって鞍形コイルの直線状導電性部片間を繋ぐ際には、空気に近い磁化率にまで磁気的性質をコントロールされたハンダが用いられる。このハンダは、特開平７−１９７１５３に開示されているもので、ＮＭＲプローブのような磁気的な乱れを極端に嫌う部材を組み立てる際に、極めて有用なものである。また、鞍形コイル部分で共振器を形成してＱ値を高めるために、鞍形コイルのリード部２には、空気に近い磁化率にまで磁気的性質をコントロールされたコンデンサが付加される。
【００１５】
コンデンサを固定する方法としては、例えば、導体薄板から切り出されたコイルパターンの凸部を円弧状導電性部片に対して折り返して鞍形コイルの原型を拵えた後、該コイルパターンを裏返した上でコイル支持体に固着させるのも１つの方法である。このようにすれば、図４のように、円弧状導電性部片３と自立固定用接続端７との結合によるコイル支持体６への圧接力を使って誘電体板５を固定させることができるからである。
【００１６】
以上、本発明の一実施例について述べたが、図２に示した鞍形コイルのコイルパターンには、様々な変形が可能である。図５は、鞍形コイルのコイルパターンの変形例を例示したものである。図５の１段目は、鞍形コイルの直線状導電性部片に１〜２個の自立固定用接続端を設けた例である。１段目の左、及び中央の例のように、円弧状導電性部片の延長上に２つの自立固定用接続端を設け、円弧状導電性部片の端部同士を結合させると、１つの自立固定用接続端で結合させた場合よりも鞍形コイルの構造が頑丈になる。また、自立固定用接続端は、１段目の右の変形例のように、直線状導電性部片の中央に設けても良い。また、図５の２段目は、上側の円弧状導電性部片を１本の導体薄板で形成させると共に、１〜２個の自立固定用接続端を設けた例である。また、図５の３段目は、上側の円弧状導電性部片と上側の直線状導電性部片をそれぞれ１本の導体薄板で形成させると共に、１〜２個の自立固定用接続端を設けた例である。また、図５の４段目は、上下２本の円弧状導電性部片を結ぶ直線状導電性部片を円弧状導電性部片の一端に纏めて形成させると共に、２個の自立固定用接続端を設けた例である。これらの変形例が、いずれも先に図２〜図４において述べたような、鞍形コイル固定の際の直線状導電性部片間の結合を可能としていることは、言うまでもない。
【００１７】
【発明の効果】
以上述べたごとく、本発明のＮＭＲプローブ用コイル装置を用いれば、鞍形コイル自身が自立してコイル支持体に固着するので、従来、必要であった接着剤による接着、バンド状の部材による押さえつけ、コイルを押さえて固定するための中空円柱状の補助体の用意等が不要になり、鞍形コイルの固定に用いる部材の磁化に起因する静磁場の均一性の乱れを無くすことができる。その結果、高分解能かつ高感度なＮＭＲプローブを提供することができる。また、本発明は、構造が簡単なので、製造上の容易さを享受することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の鞍形コイルを示す図である。
【図２】本発明の鞍形コイルのコイルパターンを示す図である。
【図３】本発明の鞍形コイルを示す図である。
【図４】本発明の鞍形コイルの一変形例を示す図である。
【図５】本発明の鞍形コイルのコイルパターンの変形例を示す図である。
【符号の説明】
１・・・直線状導電性部片、２・・・リード部、３・・・円弧状導電性部片、４・・・凸部、５・・・誘電体板、６・・・コイル支持体、７・・・自立固定用接続端。

Claims

並列に接続された等価な２つのコイルから成り、円筒状のコイル支持体の周囲に左右対称に巻回されて、該円筒の軸に直交する方向に高周波磁界を発生させるＮＭＲプローブ用コイル装置において、
前記２つのコイル同士を、空気に近い磁化率を持つハンダを用いて、コイル自身に設けられた導電性部片で結合することによって、前記円筒状コイル支持体の外周面上に前記２つのコイルを円筒状に固着させることを特徴とするＮＭＲプローブ用コイル装置。
前記２つのコイルは、導体の薄板から切り出したコイルパターンを所定の折り線に沿って折り返した後、円筒状に成型して成ることを特徴とする請求項１記載のＮＭＲプローブ用コイル装置。