JP5006542B2 - Nmr装置およびnmr計測用プローブ - Google Patents
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図3は本願発明の実施例1におけるNMR計測用ソレノイド型プローブコイルの構成要素を、組み立て前の状態で示す図である。実施例1においては、説明を簡略化するために送信コイルについては省略する。図4は超電導薄膜コイル40−1を説明する図であり、図4(A),(B)は超電導薄膜コイル40−1,40−2が形成された可とう性基板90−1,90−2の上面図、図4(C)はその可とう性基板90−1を冷却基板50−1に貼り付けた状態を示す斜視図である。図5は第1キャパシタ電極板11を説明する図であり、図5(A)は、超電導薄膜41−1,41−2が形成された基板11の上面図、図5(B)は、それを裏側から見た状態を示す上面図、図5(C)は、図5(A)、(B)のC−C'位置における矢印方向から見た断面図である。図6は第2キャパシタ電極板52を説明する図であり、図6(A)は、超電導薄膜42が形成された基板14の上面図、図6(B)は、それを裏側から見た状態を示す上面図、図6(C)は、図6(A)、(B)のD−D'位置における矢印方向から見た断面図である。これらを参照しながら構成要素について説明する。
実施例2は、4ターン・1シリーズのソレノイド型プローブコイルを提案するものである。基本的構成は実施例1と同様であるが、2ターン・2パラレルのソレノイド型コイルが4ターン・1シリーズのソレノイド型プローブコイルに変更されることに伴い、2つの超電導薄膜コイルと、これを接続する第1キャパシタ電極板51の基板11の一面に形成される超電導薄膜のパターンが異なったものとなる。
実施例3は、図1(B)で示したような静磁場に対して垂直方向(z軸方向)から挿入可能とした低温プローブ20の構成を提案するものである。この例では、実施例1と同様に、ソレノイド型コイルは2ターン・2パラレルとする。
実施例4は、円筒型超電導マグネットを用いて、図1(B)に示す、垂直方向の静磁場(B0)を発生させるNMR装置(垂直型NMR装置)に挿入可能とした低温プローブ20を提案するものである。図19は実施例4の垂直型NMR装置の代表的な構成を断面状態で示す概念図である。円筒型の超電導マグネット10により、一点鎖線で示した中心線に沿って、14.1テスラ(T)の均一磁場を発生させる。低温プローブ20および内部に試料31を収納した試料管30は、静磁場と同じ方向(図中z軸方向)から挿入される。
実施例5は、実施例4と同じく、円筒型超電導マグネットを用いて、垂直方向の静磁場(B0)を発生させるNMR装置(垂直型NMR装置)に挿入可能とした低温プローブ20を提案するものである。基本的な構造は実施例4と同様であるが、実施例5では、バードケージ型のプローブコイルを提供する。
Claims (20)
- 均一磁場中に置かれた試料に、所定の共鳴周波数で高周波信号を送信、および/または試料からの自由誘導減衰(FID)信号を受信するNMR装置であって、超電導薄膜をパターン加工した超電導薄膜コイルと、前記超電導薄膜コイルの一部と対向する超電導薄膜が形成された第1のキャパシタ電極板の基板と、前記第1のキャパシタ電極板の基板に形成された超電導薄膜と対向する超電導薄膜が形成された第2のキャパシタ電極板の基板と、前記第1、第2のキャパシタ電極板の基板に形成されたそれぞれの超電導薄膜間に配置される二つの誘電体基板、および、前記各要素を結合してプローブコイルを構成する支持体を備え、前記超電導薄膜コイルと前記第1、第2のキャパシタ電極板の基板に形成されたそれぞれの超電導薄膜が誘電体を介した容量性結合によって電気的に接続されて所定の回路を構成するとともに、前記二つの誘電体基板の位置をそれぞれ独立に変化させて、共振特性の同調および整合を行う共振回路を構成するプローブコイルを有することを特徴とするNMR装置。
- 前記均一磁場が、2つに分割された超電導マグネットにより該超電導マグネットのボア方向に生成されるものであり、前記プローブコイルが前記超電導マグネットのボアに配置され、NMR計測されるサンプルが前記超電導薄膜コイルの中心位置の開口に、前記分割された超電導マグネット間から挿入されるものである請求項1記載のNMR装置。
- 前記均一磁場が、2つに分割された超電導マグネットにより該超電導マグネットのボア方向に生成されるものであり、前記プローブコイルが前記分割された超電導マグネット間に配置され、NMR計測されるサンプルが前記超電導薄膜コイルの中心位置の開口に、前記分割された超電導マグネット間から挿入されるものである請求項1記載のNMR装置。
- 均一磁場中に置かれた試料に、所定の共鳴周波数で高周波信号を送信、および/または試料からの自由誘導減衰(FID)信号を受信するNMR装置であって、
前記均一磁場が、1つの円筒型超電導マグネットにより該超電導マグネットのボア方向に生成されるものであり、
超電導薄膜をパターン加工して前記ボア内に配置された超電導薄膜コイルと、前記超電導薄膜コイルの一部と対向する超電導薄膜が形成されたキャパシタ電極板と、前記超電導マグネットのボア方向に直角な半径方向において前記キャパシタ電極板と対をなす誘電体の基板と、前記キャパシタ電極板の半径方向内側に配置されかつ前記ボア方向に可動に構成された二つの誘電体と、前記各要素を結合してプローブコイルを構成する支持体とを備え、前記超電導薄膜コイルと前記キャパシタ電極板に形成された前記超電導薄膜とが前記二つの誘電体を介した容量性結合によって電気的に接続されて所定の回路を構成するとともに、前記二つの誘電体の位置をそれぞれ独立に変化させて、共振特性の同調および整合を行う共振回路を構成するプローブコイルを構成し、
前記プローブコイルが前記超電導マグネットの前記ボアに配置され、NMR計測されるサンプルが前記超電導薄膜コイルの中心位置の開口に、前記超電導マグネットのボアから挿入されるものであることを特徴とするNMR装置。 - 均一磁場中に置かれた試料に、所定の共鳴周波数で高周波信号を送信、および/または試料からの自由誘導減衰(FID)信号を受信するNMR装置に適用されるNMR計測用プローブであって、超電導薄膜をパターン加工した超電導薄膜コイルと、前記超電導薄膜コイルの一部と対向する超電導薄膜が形成された第1のキャパシタ電極板の基板と、前記第1のキャパシタ電極板の基板に形成された超電導薄膜と対向する超電導薄膜が形成された第2のキャパシタ電極板の基板と、前記第1、第2のキャパシタ電極板の基板に形成されたそれぞれの超電導薄膜間に配置される二つの誘電体基板、および、前記各要素を結合してプローブコイルを構成する支持体を備え、前記超電導薄膜コイルと前記第1、第2のキャパシタ電極板の基板に形成されたそれぞれの超電導薄膜が誘電体を介した容量性結合によって電気的に接続されて所定の回路を構成するとともに、前記二つの誘電体基板の位置をそれぞれ独立に変化させて、共振特性の同調および整合を行う共振回路を構成することを特徴とするNMR計測用プローブ。
- 前記超電導薄膜コイルの超電導薄膜パターンは可とう性基板の一面に折り曲げられた二つのコイルを展開した形で形成され、冷却基板を挟みつけて折り曲げて形成され、該冷却基板は超電導薄膜を冷却するための冷熱を供給するコールドヘッドと連結される請求項5に記載されたNMR計測用プローブ。
- 前記超電導薄膜は、前記均一磁場に対して膜面が平行方向に配置される請求項5に記載されたNMR計測用プローブ。
- 前記超電導薄膜コイルの超電導薄膜パターンの一部がキャパシタ電極部とされ、前記第1のキャパシタ電極板の基板に形成された超電導薄膜の一部と誘電体を介して対向配置され、前記第1のキャパシタ電極板の基板に形成された超電導薄膜の他の部分と前記第2のキャパシタ電極板の基板に形成された超電導薄膜との間に前記二つの誘電体基板が配置される請求項5に記載されたNMR計測用プローブ。
- 前記第1のキャパシタ電極板の基板に形成された超電導薄膜の他の部分に対向する基板の他面に常伝導薄膜の電極が形成され、前記第2のキャパシタ電極板の基板に形成された超電導薄膜に対向する基板の他面に常伝導薄膜の電極が形成され、それぞれの常伝導薄膜の電極に前記超電導薄膜コイルの検出した信号を検出するための検出回路に接続される常伝導の配線が接続される請求項8に記載されたNMR計測用プローブ。
- 前記超電導薄膜の材料は、金属Nb、あるいはNbTi、Nb3Al、などのNb化合物、もしくはPbあるいはPbInなどの鉛合金、もしくはYBCOなどの銅酸化物系超電導体、あるいは二硼化マグネシウム(MgB2)のいずれかであるとともに、前記基板の材料は、サファイア(Al2O3)、LaAlO3、LSAT、MgO、AlN、ポリイミド、ポリテトラフルオロチレンのいずれかである請求項5に記載されたNMR計測用プローブ。
- 前記プローブコイルがソレノイド型とされている請求項5に記載されたNMR計測用プローブ。
- 均一磁場中に置かれた試料に、所定の共鳴周波数で高周波信号を送信、および/または試料からの自由誘導減衰(FID)信号を受信するNMR装置に適用されるNMR計測用プローブであって、超電導薄膜をパターン加工した超電導薄膜コイルと、前記超電導薄膜コイルの一部と対向する超電導薄膜が形成されたキャパシタ電極板の基板と、前記超電導薄膜コイルと前記キャパシタ電極板の基板に形成された超電導薄膜との間に配置される二つの誘電体基板、および、前記各要素を結合してプローブコイルを構成する支持体を備え、前記超電導薄膜コイルと前記キャパシタ電極板の基板に形成された超電導薄膜が誘電体を介した容量性結合によって電気的に接続されて所定の回路を構成するとともに、前記二つの誘電体基板の位置をそれぞれ独立に変化させて、共振特性の同調および整合を行う共振回路を構成することを特徴とするNMR計測用プローブ。
- 前記超電導薄膜コイルの超電導薄膜パターンは可とう性基板の一面に展開した形で形成されたサドル型のパターンとされ、前記可とう性基板は前記超電導薄膜を冷却するための冷熱を供給するコールドヘッドに直結された中空円柱の外面に貼り付けられた請求項12に記載されたNMR計測用プローブ。
- 前記超電導薄膜は、前記均一磁場に対して膜面が平行方向に配置される請求項12に記載されたNMR計測用プローブ。
- 前記超電導薄膜コイルの超電導薄膜パターンの一部が三つのキャパシタ電極部とされ、これらのうちの二つと前記キャパシタ電極板の基板の一面に形成された超電導薄膜の一部とが誘電体を介して対向配置され、前記超電導薄膜コイルの超電導薄膜パターンの他の一つのキャパシタ電極部に対応する位置において前記キャパシタ電極板の基板の他面に常伝導薄膜の他の電極が形成された請求項13に記載されたNMR計測用プローブ。
- 前記常伝導薄膜の電極のそれぞれに前記超電導薄膜コイルの検出した信号を検出するための検出回路に接続される常伝導の配線が接続される請求項15に記載されたNMR計測用プローブ。
- 前記超電導薄膜の材料は、金属Nb、あるいはNbTi、Nb3Al、などのNb化合物、もしくはPbあるいはPbInなどの鉛合金、もしくはYBCOなどの銅酸化物系超電導体、あるいは二硼化マグネシウム(MgB2)のいずれかであるとともに、前記基板の材料は、サファイア(Al2O3)、LaAlO3、LSAT、MgO、AlN、ポリイミド、ポリテトラフルオロチレンのいずれかである請求項12に記載されたNMR計測用プローブ。
- 前記超電導薄膜コイルの超電導薄膜パターンは可とう性基板の一面に展開した形で形成されたバードケージ型のパターンとされ、前記可とう性基板は前記超電導薄膜を冷却するための冷熱を供給するコールドヘッドに直結された中空円柱の外面に貼り付けられた請求項12に記載されたNMR計測用プローブ。
- 前記超電導薄膜コイルの超電導薄膜パターンの一部が六つのキャパシタ電極部とされ、これらのうちの五つの電極部と前記キャパシタ電極板の基板の一面に形成された三つの超電導薄膜とが誘電体を介して対向配置され、前記超電導薄膜コイルの超電導薄膜パターンの他の一つのキャパシタ電極部に対応する位置において前記キャパシタ電極板の基板の他面に常伝導薄膜の他の電極が形成された請求項18に記載されたNMR計測用プローブ。
- 前記常伝導薄膜の電極のそれぞれに前記超電導薄膜コイルの検出した信号を検出するための検出回路に接続される常伝導の配線が接続される請求項19に記載されたNMR計測用プローブ。
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