JP6503499B2 - Nmrプローブヘッドのrf共振回路用の調整装置 - Google Patents

Nmrプローブヘッドのrf共振回路用の調整装置 Download PDF

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Description

本発明は、NMRプローブヘッドのRF共振回路用の調整装置に関する。
調整可能な周波数のNMRプローブヘッドは、特許文献1から公知である。
NMR分光法(NMRは核磁気共振を意味する)は、測定物質(試料)の化学組成を調べることができる、効率的な機器分析法である。このプロセスでは、測定物質が強力な静磁場に曝され、測定物質に核スピン配向が生じる。RF(=高周波)パルスを照射した後、化学組成を決定するために、測定物質によって放射されたRF信号を記録し、評価する。
強い静磁場は、クライオスタット内で冷却される超伝導磁石によって生成されることが多い。研究対象の試料は、クライオスタットの室温ボア内に配置される。RFパルスを室温ボアに突き出ているプローブヘッドの1つ以上のRF共振器コイルに照射し、該1つ以上のRF共振器コイルによってRF信号を受信する。プローブヘッドはまた、典型的には、測定対象の試料を保持する。
クライオスタットが室温ボア内に配置されることは、プローブヘッドの設置スペースが極端に限定されていることを意味する。特に、プローブヘッドは、通常、あくまでも本質的に円筒形の設計でなければならない。
RF共振器コイルによって放射されるRFパルスの周波数及びそれによって記録されるRF信号の周波数は、研究する原子核のタイプと静磁場の強度とに依存する。RF共振器コイルは、RF共振回路(電気回路)の一部であり、その共振周波数は、含まれる構成要素(特にその静電容量及びインダクタンス)及びこの構成要素の接続方法に起因する。共振周波数は、研究する原子核のタイプ及び静磁場の強度に適合させなければならない。
様々なタイプの原子核及び/又は様々な磁場強度を含むNMR実験では、様々なプローブヘッドを利用可能にすることができるが、これは非常に高価であり、著しい変更は複雑になる。
特許文献1は、様々な周波数に設定可能なプローブヘッドに関する。しかしながら、スペースが限られているため部品の数及びその調整機構は制限される。コンパクトな構造を可能にするために、調整可能な静電容量を有し、内部コンデンサ要素がねじ接続によって外部コンデンサ要素に対して可動であるコンデンサを備えるNMRプローブヘッドが提案されている。円筒形のコンデンサで形成されたこのような構造では、静電容量を無段階に調整することが可能であるが、静電容量の範囲は狭い。
特許文献2には、低周波同位体(X)と1H核とをより高い周波数で供給するために、測定コイルが異なる入力端子に接続されているプローブヘッドが開示されている。1H周波数は直列コンデンサ及びλ/4線を使用して切り離され、λ/4線は、短絡プランジャーによって、ラインの長さにわたって調整可能な単位長さ当たりの静電容量を有する。この場合も調整範囲は非常に狭い。
同様の方法で調整することができるNMRプローブヘッド用のλ/4線は、特許文献3からも知られている。
Bruker BioSpin AG、Fallanden、CHによる広帯域プローブヘッドでは、複数のシフトレジスタがプローブヘッドに取り付けられている。各シフトレジスタで1つのコンデンサを選択することができ、異なるシフトレジスタの選択されたコンデンサが並列に接続される。RF共振器コイルの共振周波数は、適切にシフトレジスタを調整すること及び/又はコンデンサを選択することによって調整することができる。しかしながら、この設計は、特に各シフトレジスタに必要とされるアクチュエータのために高価であり、多くの設置スペースを必要とするため、プローブヘッドの性能が限定される。
欧州特許第0930511B1号 DE19833350C1 欧州特許第1651973B1号
本発明が解決しようとする課題は、コンパクトな設計と単純な作動機構とを有する一方で、共振周波数の調整範囲が広い、NMRプローブヘッドのRF共振回路用の調整装置を提供することである。
この問題は、以下を特徴とするNMRプローブヘッドのRF共振回路の調整装置によって解決される。すなわち、
調整装置が連続して配置されている複数の可動要素を備え、隣接する可動要素が、限定された範囲内で互いに対して移動可能であるように各々の場合において相互に係合し、
可動要素が、RF共振回路を調整するための少なくとも1つの電気機能部と、N個の外向きの電気接触要素とを各々備え、ここでNは1以上の自然数であり、各電気機能部が少なくとも2つの機能部端子を備え、電気接触要素が機能部端子に各々接続され、
調整装置が、可動要素の移動位置に応じて可動要素の接触要素に接触するために、可動要素の少なくとも一部を外側から走査するための第1の接続アセンブリをさらに備え、
調整装置が、可動要素のうち1つの可動要素を移動させることができる移動装置をさらに備える
ことを特徴とするNMRプローブヘッドのRF共振回路の調整装置によって解決される。
本発明の文脈内では、RF共振回路(電気回路)を調整するために複数の可動要素を使用することができる。各可動要素は、特にRF共振回路の共振周波数(又は共振周波数間隔)を調整するために、第1の接続アセンブリによって電気的に接触され、したがってRF共振回路に組み込まれ得る少なくとも1つの電気機能部を備える。典型的な電気機能部は、コンデンサ及びコイル又はこれらの構成要素の相互接続である。しかしながら、機能部は、例えば短絡ブリッジとして形成することもできる。
可動要素は、典型的には、移動位置に応じて、RF共振回路に組み込む(接続する)か、そこから取り外す(分離する)ことができるただ1つの電気機能部を各々備える。代替的に、可動要素は、複数の電気機能部を備えることもでき、それらの間で移動位置に応じてRF共振回路内で切り替えることが可能であって、可動要素の少なくとも1つの移動位置における電気回路から可動要素の電気機能部の全てを取り外すことも可能であることが好ましい。
RF共振回路及び関連するプローブヘッドは、可動要素によって切り替えることができる電気機能部によって、様々な原子核タイプ(例えば、1H、13C、15N及び/又は109Ag)及び様々なB磁界に調整することができる。この場合、比較的大きく且つ互いの絶縁が容易であり、また、(例えば集積回路とは異なり)高出力を扱うこともできる電気機能部を取り付けることが可能である。
可動要素の移動位置は、移動装置によって調整することができる。移動装置は、好ましくは、電子コントローラによって自動的に作動する電気モータを備える。可動要素は連続して相互に係合し、限定された範囲でのみ互いに対して動くことができるため、可動要素の1つを回転させることによって、残りの可動要素を所望の位置に回転させることもでき、1つの可動要素を回転させた場合、結果として、限定された相互回転範囲の端部(停止部)に達するとすぐに、隣接する可動要素が連動して運ばれる。
移動装置上の移動方向の適切な角度変位及び反転は、個々の可動要素の実質的に任意の移動位置を調整することを可能にする。移動装置は、典型的には、ただ1つの可動要素(通常、シーケンス(sequence)内の前部要素)に作用する。
本発明の文脈内では、実質的に無制限の数の可動要素を調整し、したがってRF共振回路(電気回路)の電気的特性を調整するのに1つの移動装置で十分である。可動要素は連続して相互に係合するだけでよく、これは可動要素の直線的なシーケンス、特にNMRプローブヘッドの延長方向又は超伝導磁石を含むクライオスタットの室温ボア内において、単純且つコンパクトに行うことが可能である。移動装置は、外端部(NMRによって検査される試料から離れている)に作用することができるので、プローブヘッド内には小さなスペースのみが必要であり、特に、プローブヘッドの内側に沿って複数の作動ロッド等を案内する必要がない。
本発明の好ましい実施形態
回転要素を含む実施形態
本発明に係る調整装置の好ましい実施形態では、
可動要素は、共通の軸に沿って回転可能に取り付けられ、且つ共通の軸に沿って連続して配置される回転要素として形成され、移動装置もまた回転要素のうちの1つを回転させることができる回転要素として形成される。
各場合において軸方向に隣接する回転要素は、好ましくは、限定された角度範囲αで互いに対して回転可能であるように軸方向に互いに係合する。
第1の接続アセンブリは、好ましくは、回転要素の回転位置に応じて回転要素の接触要素に接触するために回転要素を半径方向外側から走査するように設計される。
この設計は特に単純であり、コンパクトな構造を可能にする。共通の軸は、例えば中心軸方向構成要素によって、又は例えばベアリングシェルを含む適切な外部ベアリングによって形成することができる。軸は、典型的には、プローブヘッドの長手方向又はクライオスタットの室温ボアの長手方向に配向される。第1の接続アセンブリは、軸方向に並んだ回転要素と平行に延出することができる。電気摺動接触は、半径方向外側から容易に設置することができる。回転装置は、モータを使用して単純に且つ費用対効果が高い方法で回転させることができる。例えば、直線的に移動可能な要素を代わりに設けることもできることに留意されたい。
この実施形態の好ましい発展形態では、限定された角度範囲αは、回転要素の少なくとも一部、好ましくは全ての回転要素について同じであり、限定された角度範囲αにα=360°/(2*N)を適用することができる。等角度範囲(角変位範囲)は、回転要素の自動的作動の状況において、実施するのが特に単純でプログラミングが容易である。回転要素は、典型的には全て同一に形成される。所定の場合、例えば、前部(第1の)回転要素及び/又は後部(最後の)回転要素は、例えばN個の接触要素(接触面)に関して、他の回転要素とは異なるように設計されてもよく、この場合、限定された角変位範囲αは、同様に、全ての回転要素について同じになるように通常選択される、すなわち、α=360°/(2*N’)(ここでN’は複数の回転要素の接触要素の数)になるように通常選択される。各場合における回転要素の回転可能性は、回転要素の(軸方向)ベアリングに対して制限される必要はなく、一般にいずれにも制限されないことに留意されたい(任意選択的に最後の回転要素を除く、下記参照)。
好ましい発展形態では、回転要素の少なくとも一部分、好ましくは全ての回転要素についてNは2以上(N≧2)であり、特定の回転要素の接触要素は、周方向に均一に分布するように回転要素上に配置される。このようにして単純な構造が達成され、(N=1に関して)角変位は、接触要素が次に第1の接続アセンブリに到達するまで低減される。
有利な発展形態では、
調整装置は、回転要素の回転位置に応じて、回転要素の接触要素に接触するために、回転要素の少なくとも一部を半径方向外側から走査するための接続アセンブリを備え、
当該部分の回転要素については、各場合において、
−接触要素の数Nは2以上(N≧2)であり、
−機能部の少なくとも2つの機能部端子が異なる接触要素に接続されている。電気機能部は、第2の接続アセンブリによって完全に電気的に接続することができ、この接続は、半径方向外側から特に容易に可能である。さらに、電気接触に使用される2つの接触要素に同時に接触し、同時に非接触にすることは容易に可能であり、特に信頼性の高い切替動作を可能にする。
その発展形態において、
複数の回転要素の当該部分の、少なくとも1つの回転要素について、
−回転要素内にただ1つの電気機能部が設けられ、
−Nは偶数であり、
−接触要素が周方向に連続している少なくとも1つの回転要素の電気接触要素は、その回転要素の電気機能部の第1の機能部端子及び第2の機能部端子に交互に各々接続され、
また、第1の接続アセンブリ及び第2の接続アセンブリは、回転位置に応じて、少なくとも1つの回転要素について、
−両方の接続アセンブリが、電気機能部の異なる機能部端子に接続されている接触要素と接触しているか、
−又はいずれの接続アセンブリも回転要素の電気接触要素と接触しない
ように配置されている。
これにより、電気機能部の極性が役割を果たさない場合(特にコンデンサの場合)に、特に信頼性の高い切替挙動及び連続する電気的に接触する切替位置の間の小さな角度範囲が可能になる。好ましくは、N=2であり、したがって、異なる機能部端子に接触する接触要素は、相互に対向している。したがって、第1の接続アセンブリと第2の接続アセンブリも相互に対向している。
別の発展形態では、
回転要素の少なくとも一部が、回転要素の少なくとも1つの電気機能部の第1の機能部端子に接続されている永久接触要素を備え、
調整装置は、接触要素の回転位置に関わらず、当該部分で回転要素の永久接触要素に接触する永久接続アセンブリを備える。永久接続アセンブリは、特に切替用途のために可能であり、永久接続アセンブリは、異なる接続アセンブリ(回転位置に応じて接触又は非接触)を使用して実装される。永久接続アセンブリは、例えば、当該部分の回転要素を通って中心軸ロッドとして延出することができる。当該部分は、ただ1つの回転要素(この場合、通常は第1の回転要素又は最後の回転要素)を含むことが考えられる。
この発展形態のさらなる発展形態では、回転要素の当該部分の少なくとも1つの回転要素について、
−回転要素内にただ1つの電気機能部が設けられ、
−各々の場合において、回転要素の全ての接触要素が、電気機能部の同一の第2の機能部端子に接続される。これにより、第1の接続アセンブリ上の(外側の)接触要素の対応する回転位置によって、電気機能部の第1の端子における永久接続アセンブリの接続及び分離が単純になる。接触回転位置間の角変位は特に小さい。
別の発展形態では、回転要素の当該部分の少なくとも1つの回転要素について、1つ以上の補助接続アセンブリが設けられて、回転要素の回転位置に応じて回転要素の接触要素に接触するために回転要素を半径方向外側から走査し、この接触要素は、回転要素の電気機能部の第2の機能部端子に接続され、この電気機能部の第1の機能部端子は、回転要素の永久接触要素に接続され、
特に回転要素の電気機能部は短絡ブリッジとして形成されている。永久接続アセンブリは、例えば様々な種類の原子核について、例えばNMRプローブヘッドの異なる基本機能間又は回路部間で切り替えるために、第1の接続アセンブリ及び補助接続アセンブリ/アセンブリを使用して単純な方法で異なるように接続され得る。
別の発展形態では、調整装置は、調整装置の軸方向最後部の回転要素の回転を第1の回転方向に限定する第1の回転止めを備える。回転装置は、最後部の回転要素が回転止め及び他の回転要素に当接するまで回転要素を第1の回転方向に回転させることができ、各々の場合において相互に隣接して係合する他の回転要素も限定された角度範囲の結果として終了位置(「基本位置」)に到達する。これにより、規定された回転位置が全ての回転要素について想定され、その位置から回転要素の所望の回転位置に容易に到達することができる。回転要素が新たな回転位置をとるとき、回転要素の現在の回転位置に関する事前情報は必要ない。回転要素の回転位置に(例えば自動化された方法で)容易に追従させることができる場合には、回転止めは必須ではないことに留意されたい。
上記の発展形態のさらなる発展形態によれば、全ての回転要素ができる限り第1の回転方向に回転する回転要素の基本位置において、回転要素の接触要素は軸方向に整列し、特に、第1の接続アセンブリは、この基本位置にある回転要素の電気接触要素と接触していない。基本位置における整列配置は、調整装置が、構造上及び回転要素の切替可能性に関して、特に単純であることを意味する。特に、第1の接続アセンブリは、単純で直線状の構造を有するように設計することができる。
さらなる発展形態によれば、調整装置は、軸方向最後部の回転要素の回転を第1の回転方向とは反対の第2の回転方向に限定する第2の回転止めを備え、
特に、第1の回転止め及び第2の回転止めにおいて、角度β(ここでβ=α)だけ異なる最後部の回転要素の回転位置に限定する第2の回転止めを備える。回転要素の規定された回転位置は、第2の回転止め手段によって達成することもでき、この位置から進めることにより回転要素の所望の回転位置に容易に到達することができる。第1及び第2の回転止めは、例えば、突起及び扇形の凹部(又は扇形のスペース)によって単純な方法で形成することができる。β=αのとき、最後部の回転要素の電気機能部は、(βが最小であるとき、不要な切替経路を防ぐために)簡単な方法でオン/オフを切り替える(トグルで切り替える)ことができる。一般に、βとβ=α*(2k−1)(ここでkは1以上の自然数である)との間の差は、2つの停止部における最後の回転要素の異なる切替位置を作り出すために確立され得る。
さらに、回転要素が半径方向外側に向かって本質的に円形のエッジ構造を各々形成し、この構造上に、特に、全ての回転要素用の1つ以上の共通のベアリングシェルを有するように、回転要素が取り付けられる発展形態が有利である。円形のエッジ構造は、中心軸方向構成要素を必要とすることなく、例えば一般的なベアリングシェル又はシェルなどの回転要素において、回転可能に取り付け又は案内するために使用され得る。これにより、特に単純な構造と組み立てが可能になる。
別の発展形態では、相互に向かい合う主表面上の隣接する回転要素が、少なくとも1つ、好ましくは2つの軸方向突起を形成し、これらの突起が少なくとも1つ、好ましくは2つの軸方向窪みに係合し、特に、軸方向突起及び/又は軸方向窪みは本質的に扇形である。これは相互係合のための特に単純な選択肢であって、これによって角度範囲αを限定することができる。
さらなる実施形態
本発明に係る調整装置の好ましい実施形態では、移動装置は、一連の可動要素の最前部の可動要素に作用する。これにより、全ての可動要素を作動させ、移動装置を用いて可動要素を互いに独立した移動位置に移動させることが可能になる。調整は、通常、最後部の可動要素から開始して行われ、さらなる可動要素は、前方に向かって調整されることに留意されたい。
調整装置が、一連の可動要素における調整装置の最後部の可動要素の移動を第1の移動方向に限定する第1の停止部を備える実施形態も好ましい。移動装置は、最後部の可動要素が第1の停止部に当接するまで可動要素を第1の移動方向に移動させることができ、各々の場合において相互に隣接して係合する他の可動要素もまた、限定された相互移動範囲の結果として終了位置(「基本位置」)に到達する。これにより、規定された移動位置が全ての可動要素について想定され、その位置から可動要素の所望の移動位置に容易に到達することができる。可動要素が新しい移動位置をとる場合、可動要素の現在の移動位置に関する事前情報は必要ない。可動要素の移動位置に(例えば自動化された方法で)容易に追従させることができる場合には、停止部は必須ではないことに留意されたい。
この実施形態の発展形態によれば、調整装置は、一連の可動要素における調整装置の最後部の可動要素の移動を第1の移動方向とは反対の第2の移動方向に限定する第2の停止部をさらに備える。可動要素の規定された移動位置であって、この位置から可動要素の所望の移動位置に容易に到達することができるという位置である移動位置は、第2の停止部手段によって達成することもできる。
可動要素の少なくとも1つの部分が、同一の電気機能を有するが異なる大きさを有する電気機能部を有するように設計される実施形態がさらに好ましい。これにより、微細な区分を有する広い大きさ範囲の電気機能を提供することが可能になる。例えば、可動要素の1つの部分は、各々が異なる静電容量(すなわち、異なる静電容量の大きさ)を有するコンデンサを有するように形成され得る。しかしながら、異なる電気機能(例えば、コンデンサ及びコイル)を混合すること、又は同じ電気機能に対して複数の同一の大きさ(例えば同一の静電容量)を提供することも可能である。
この実施形態の有利な発展形態によれば、2進系列に従って異なる大きさが提供され、異なる大きさの各々は、異なる可動要素の電気機能部に設定される。大きさは、各々の場合において2進系列で2倍になる。2進系列は、電気機能部の1つで確立される最小の大きさの段階で、大きさの全ての中間値を調整することを可能にする。
可動要素の少なくとも1つの部分、特に可動要素の全ての電気機能部がコンデンサである実施形態がさらに有利である。コンデンサは、コンパクトで安価であり、欠陥の影響を受けづらく、広い大きさ範囲に亘って得られるため、RF共振回路の共振周波数を広範囲で調整することができる。
第1の接続アセンブリ及び/又は第2の接続アセンブリが可動要素の少なくとも1つの部分、特に全ての可動要素と電気的に並列に接触する実施形態も好ましい。その結果、回路全体を調整するために、可動要素の電気機能部を簡単な方法で接続及び分離することができる。補助接続アセンブリは、一般に、第1及び第2の接続アセンブリと直列に接続される。
さらに、第1の接続アセンブリ及び/又は第2の接続アセンブリが、複数の接続ばねを形成し、接続ばねの各々が可動要素の外面に対して押圧し、特に、接続ばねが回転要素の半径方向外面に対して各々押圧し、軸方向に整列している実施形態が好ましい。接続ばねによって、単純な方法で非常に信頼性の高い電気接触を確立することが可能になり、弾性変形によって、ばねは接触を維持する(最小限の)力を生成することができる。
この実施形態の発展形態が特に好ましく、1つの接続ばねは、各々の場合において複数の接続フィンガ、特に4つ以上の接続フィンガを備え、接続フィンガは可動要素の外面を押圧し、可動要素が適切な移動位置にあるときに同じ電気接触要素に同時に接触することができる。接続フィンガは、電気接触の信頼性をさらに向上させることができる。フィンガは、可動要素上の個々の不均一領域を補償することができる。
別の実施形態によれば、調整装置は、各々の場合において可動要素を異なる移動位置に弾性的にラッチすることができるラッチ機構を備え、
特に、可動要素は回転要素として形成され、各々の場合において各回転要素には2*Nの異なるラッチ可能な回転位置が設けられ、この位置は回転ステップ角γ(ここでγ=360°/(2*N))だけ互いに異なる。ラッチングによって、個々の可動要素の所望の移動位置の調整が特に信頼性のあるものになる。2*Nの回転位置は、回転要素又は関連する電気機能部を分離するために、各々の場合において接触要素上の2つの位置の間に絶縁された中間位置を確立することを可能にする。
接続ばねとラッチ機構とを備えた調整装置の発展形態は、ラッチ機構が可動要素の外面、特に回転要素の半径方向外面に窪みを有するように形成され、この窪み内で接続ばねが係合する点でも有利である。その結果、非常に容易にラッチ機構を作り出すことができ、接続ばねは二重の機能(電気接触及びラッチ)を行う。窪みは、典型的には接触要素上に形成され、好ましくは、回転要素の半径方向外面上の接触要素間の中央(又は、接触要素がただ1つである場合は、接触要素の反対側)にも形成される。
好ましい実施形態では、可動要素は、電気絶縁材料、特にプラスチック材料で作られた本体を備え、隣接する可動要素の電気機能部は、隣接する可動要素の少なくとも1つの本体の絶縁材料の層によって互いに分離され、
特に、可動要素は回転要素として形成され、各回転要素の場合において本体は電気機能構成要素を完全に取り囲み、N個の電気接触要素が2つの軸方向側部に半径方向に突出している。この設計によって、隣接する可動要素の電気機能部の確実な相互電気的絶縁を達成することができる。
本発明に係るプローブヘッド
本発明の範囲はまた、RF共振回路を備えるNMRプローブヘッドを含み、RF共振回路は、本発明に係る上述のRF共振器コイルと調整装置とを備える。調整装置はコンパクトであり、NMRプローブヘッド及び/又はRF共振回路を異なる測定タスク、例えば異なるタイプの原子核又は異なる磁場強度に適合させることができる。NMRプローブヘッドは、NMRスペクトルを捕捉するために多目的に使用することができる。
本発明に係るNMRプローブヘッドの好ましい実施形態では、プローブヘッドは、マスタースイッチをさらに備え、マスタースイッチによって調整装置全体がRF共振回路に接続されるか、又はRF共振回路から分離され、特に、マスタースイッチは、1つ以上の代替回路によってRF共振回路内で調整装置を交換することを可能にする。調整装置を全体として分離することにより、調整装置が特定の実験に必要とされないときにプローブヘッドの欠陥を最小限に抑えることができ、場合によっては代替回路が代わりに必要となる。
本発明のさらなる利点は、明細書及び図面に見出すことができる。
同様に、上述し、以下に述べる特徴は、本発明に従って、それぞれ単独で、又は任意の組合せで併せて使用することができる。
図示し説明した実施形態は網羅的なリストとして理解されるべきではなく、むしろ本発明を説明する例示的な性質のものである。
本発明は図面に示され、実施形態を参照してより詳細に説明される。図面については以下の通りである。
本発明に係る調整装置の一実施形態の概略図である。 ベアリングシェルを備えていない、図1の調整装置の概略部分図である。 ベアリングシェルを備えている、図1の調整装置の概略部分図である。 本発明の可動要素、この場合には回転要素の概略図である。 本発明の一連の、この場合には5つの相互に係合する回転要素の概略図である。 図5aの一連の回転要素の分解図である。 最前部の回転要素によって作動する場合の回転要素の異なる回転位置における図5aの一連の回転要素を示す図である。 本発明において、第1の接続ばねが第2の接続アセンブリに接触する場合の回転要素の概略図である。 本発明の回転要素の機能構成図であって、2つの接触要素と電気機能部としてのコンデンサとを含む図である。 本発明の回転要素の機能構成図であって、90°の回転段階における、4つの接触要素と電気機能部としての2つのコンデンサとを含む図である。 本発明の回転要素の機能構成図であって、60°の回転段階における、4つの接触要素と電気機能部としての2つのコンデンサとを含む図である。 本発明の回転要素の機能構成図であって、2つの中間位置における凹部と2つの接触要素を含み、第1及び第2の回転止めを含む図である。 図10aの回転要素を90°回転した回転位置で示す図である。 図10aの回転要素を示しているが、回転止めがない図である。 接触要素と永久接触要素とを含む、本発明の回転要素の機能構成図である。 本発明の、永久接触要素を含む別の回転要素の概略図である。 本発明に係る調整装置を含む、本発明に係るNMRプローブヘッドの概略図である。 本発明に係る調整装置を含むRF共振回路の概略図である。 図15のRF共振回路のための本発明に係る調整装置の一実施形態の等価回路図である。
図1は、2つのベアリングシェル2、3と、この場合は回転装置5である移動装置4とを備える、本発明に係る調整装置1の実施形態の概略斜視図である。図2は、ベアリングシェル2、3及び移動装置4のない図1の部分図であり、図3は、ベアリングシェル3を1つだけ有する移動装置4のない図1のさらなる部分図である。
調整装置1は、一連の可動要素6(この場合は回転要素7)を備え、軸8に沿って連続して配置されており、隣接する回転要素7は、各場合において機械的に相互に係合する(以下の図4及び図5aも参照)。回転要素7は、軸8の周りに個々に回転可能に取り付けられている。この目的のために、窪み9はベアリングシェル2、3に形成され、この窪みは、本質的に、円柱軸に沿って半分にされた円柱形状である。回転要素7の円形のエッジ構造10は、回転要素7が軸8の周りを回転するときに、窪み9内を摺動することができる。
一連の回転要素7の最前部(図2の一番下)の回転要素7aは、回転装置5によって駆動され、特に、回転の各方向に規定された方法で、この場合には電動サーボモータ(より詳細には図示せず)によって回転することができる。
調整装置1は、この場合軸方向に整列した8つの接続ばね13を有して形成される第1の接続アセンブリ11と、この場合軸方向に整列した8つの接続ばね13を有して同様に形成される第2の接続アセンブリ12とをさらに備える。この場合、接続ばね13はそれぞれ、可動要素6の接触要素15(図4参照)に接触することができる4つの接続フィンガ14(図7参照)を有して形成されている。接続ばね13のための空間を作り出すために、この場合はベアリングシェル2,3に開口部16が設けられている。
図4は、可動要素6、この場合は回転要素7を、図1の調整装置に取り付けることができるように、より詳細に示す。
図示の実施形態では、回転要素7は、2つの機能部端子21、22を有する電気機能部20を含む。この場合、電気機能部20は、コンデンサ(機能部20の筐体で覆われている)によって形成されている。回転要素7は、2つの半径方向外向きの電気接触要素23、24をさらに含む。機能部端子21は接触要素23に電気的に接続され、機能部端子22は接触要素24に接続されている(図4では大部分が覆われている)。接触要素23、24は、典型的には、銅又は別の高度に導電性の金属から構成される。
回転要素7は、電気絶縁材料、特にプラスチック材料で作られた本体25を備える。本体25は、全ての面において、特に回転要素7の頂部26及び底部27において、電気機能部20を取り囲んでいる。しかし、この場合、図4の頂部26はカバーが開いて示されているため、機能部20を見ることができる(カバーされた状態は図5a参照)。本体25は、それぞれの場合において頂部26及び底部27に円形のエッジ構造10を形成し、この構造は接触要素23、24を越えて半径方向に突き出ている。これにより、全体として良好な絶縁耐力が得られる。
さらに、本体25はまた、頂部26に2つの扇形突起29を形成し、この突起は頂部主面28を越えて軸方向に突出する。2つの扇形突起30が底部27に同様に形成されており、この突起は底部主面28を越えて軸方向に突出する。窪み31は突起29の間に残り、窪み32(図4では部分的に覆われている)は突起30の間に残る。
図5a及び図5bに示すように、一連の回転要素7の場合、突起29、30及び窪み31、32は相互に係合することができ、その結果、隣接する回転要素7の相対的な回転可能性が制限される。これを回転要素7a、7bを参照して説明する。
最前(第1)の回転要素7aの突起29は、第2の回転要素7bの窪み32に係合する。逆に、第2の回転要素7bの突起30は、最前部の回転要素7aの窪み31に係合する。回転要素7a、7bの突起29、30の側面33は、その面が半径方向に延出し、(図5aに示すように係合する時に)相互の回転可能性を制限する互いに対向する停止部を形成する。この場合、関連する角度範囲(回転範囲)は、窪みの角度間隔から係合する突起の角度間隔を引いたものに相当する。
この場合、突起29、30及び窪み31、32のサイズ(角度間隔)は、360°/(2*N)(ここでN=2(回転要素7aの接触要素15の数))に対応して、回転要素7a、7bが互いに対して90°の角度範囲α(特に図6(b)参照)だけ回転可能である寸法である。
以下では、図6(a)に示すような、一連の相互に係合する回転要素7a〜7eにおける異なる回転要素7a〜7bの、各々の場合に所望の回転位置が確立される方法を説明する。回転位置は、電気的な切替位置に対応する。
この場合、最前部の回転要素7aは、回転装置(図示しないが図1参照)によって回転させることができる。この場合、回転要素7a〜7eの各々は、互いに対向する2つの接触要素15(部分的に覆われている)を備え、α=90°だけ互いに対して回転することができる。接触要素15の極性は無関係であり(これは電気機能部としてのコンデンサの場合に特に当てはまる)、したがって、接触要素15が垂直であり接触要素15が水平である回転位置を区別することで十分である。
最も単純な場合、図6(a)に示すように、最初にシーケンスは規定された初期位置に動く。この場合、最前部の回転要素7aは、この場合には回転要素7eの突起29と相互作用する第1の回転停止部63によって最後部(最後)の回転要素7eが固定されるまで、第1の回転方向61にできるだけ回転されている。この初期位置において、回転要素7a〜7eの全ての接触要素15は、この場合の垂直接触要素15に整列している。
そして、最後部の回転要素7eが所望の回転位置にあるか否かを確認する。そうでない場合には、最後部の回転要素7eが所望の回転位置に移動するまで、最前部の回転要素7aを最後に使用した回転方向に対して逆回転(すなわち第2の回転方向62に)させる。最後部の回転要素7eが既に所望の回転位置にある場合、最後から2番目の回転要素7dの回転を調整し続けることができる。その回転位置を変更する必要がある場合には、最前部の回転要素7aを、所望の回転位置が達成されるまで、最後に使用した回転方向に対して再び逆回転させる。そして、次の最前部に隣接する回転要素7cに対してプロセスが続き、以下同様である。
この例では、図6(a)において、回転要素7e、7d及び7cは既に所望の回転位置(垂直)にある。しかし、回転要素7b、7aを他の回転位置(水平)に移動させる必要がある。
したがって、最前部の回転要素7aは、最初に第2の回転方向62に回転させる。第1の調整ステップ(図6(b)参照)において、回転要素7aは、まず90°の角度範囲αで回転し、この範囲で第1の回転要素7aは第2の回転要素7bに対して「ゆとり(clearance)」を有する。
第2の回転方向62のさらなる調整段階によって回転されると、第1の回転要素7aは第2の回転要素7bを共に運ぶ(図6(c)参照)。これにより、第2の回転要素7bが所望の回転位置(水平)に到達する。しかしながら、第1の回転要素7aの位置は正しくない。
したがって、最前部の回転要素7aのみを第1の回転方向61に1段階戻す(図6(d)参照)。このプロセスでは、その「ゆとり」により、第1の回転要素7aは第2の回転要素7bを共に運ばない。全ての回転要素7a〜7eは、その所望の回転位置に到達する。
回転要素7の回転位置は、回転要素7の接触要素15が第1の、及び場合によっては第2の接続アセンブリ11、12に電気的に接触しているかどうか、及び場合によってはどの接触要素15が第1の、及び場合によっては第2の接続アセンブリ11、12に電気的に接触しているかを決定する(図7参照)。
図示の実施形態では、各接続ばね13は半径方向外側から回転要素7と接触し、この場合、接続ばね13は弾性プリテンションによって回転要素7をわずかに押圧する。回転要素7が対応する回転位置(図7に示す)にあるとき、接続ばね13は接触要素15に接触し、その結果、電気機能部20の端子21、22との電気接触が確立される。特に信頼できる電気接触のために、接続ばね13は、この場合は4つの接続フィンガ14を備え、フィンガは接触要素15に同時に接触する。この場合、電気接触を改善するために、接続ばね13及び接続フィンガ14は丸くなっている。
回転要素7を回転させることにより、接触要素15との接触をやめさせることができ、すなわち、電気機能部20を電気的に絶縁することができる。これについては、以下により詳細に説明する。
図8は、本発明の単純な回転要素7の概略断面図である。回転要素7には、電気機能部20、この場合コンデンサが設けられ、その機能部端子21、22は互いに対向する2つの接触要素15に接続されている。示された回転位置では、接続アセンブリ11、12が接触要素15に接触しているため、電気機能部20はアクティブである。
対照的に、90°の回転(図示せず)は、電気機能部20を電気的に絶縁又は分離する。
対照的に、図9aの回転要素には、2つの電気機能部20a、20bが設けられており、この場合においては、静電容量の異なるコンデンサである。電気機能部20aは、互いに対向する接触要素15aに接続されている。対照的に、電気機能部20bは、互いに対向する接触要素15bに接続されている。示された回転位置では、接続アセンブリ11,12が接触要素15aに接触しているため、電気機能部20aはアクティブである。回転要素7を90°回転させると(図示せず)、接続アセンブリ11、12が接触要素15bに接触するため、代わりに電気機能部20bがアクティブになる。
図9bの回転要素7は、2つの電気機能部20a、20bを有するように同様に形成され、これらは互いに対向する接触要素15a、15bによって各々電気的に接触され得る。この場合、各々の場合に60°の回転ステップによって、2つの電気機能部20a、20bと絶縁された(電気的に分離された)回転位置とを切り替えることが可能である。
図10aに示す回転要素7は、実質的に図8の回転要素に対応するため、ここでは本質的な相違点のみを説明する。
この場合、回転要素7にはラッチ機構70が形成されている。このラッチ機構は、接続アセンブリ11、12の接続ばね13のばね力を利用する。接続ばね13は、回転要素7の半径方向外面72に接触要素15によって形成された窪み71に係合する。したがって、図10に示す回転位置を出るためには(接続ばね13のばね力に対抗する)力を加えなければならない。その結果、アクティブである電気機能部20を有するこの回転位置は「ラッチ」される。
回転要素7の外面72には窪み73がさらに形成されており、この窪みは、窪み71に対してγ=90°ずれている。角度γは、回転ステップ角とも呼ばれる(図10b参照)。この回転ステップ角γだけ回転した後、接続ばね13は窪み73に係合し、その結果、非アクティブの電気機能部20を有するこの回転位置も「ラッチ」される。この回転位置では、接続ばね13は、接触要素15の窪み71の間に位置する電気的に絶縁された窪み73(「中間位置」)に係合する。
この場合、回転要素7の回転容量は、(固定された)第1の回転止め63及び(固定された)第2の回転止め64によって再び限定される。固定された回転止め63、64は、典型的には一連の最後の回転要素に使用される。この場合、回転止め63、64は、回転要素7の軸方向に突出した停止ピン65と相互作用する。回転要素7は、この場合は同様に90°の角度βだけ回転止め63、64の間で回転することができる。
図11は、図10aに対応する回転要素7を示しているが、回転止めは設けられていない。回転要素7は、例えば最前部の回転要素として、又は一連の回転要素の中間の回転要素の1つとして使用することができる。この場合、各々の場合に90°の調整ステップ角γ回転させることにより、回転要素7の4つの異なるラッチされた回転位置(ラッチ位置)が可能となり、各回転要素7は、(他の係合回転要素に制限作用がなければ)各回転方向に所望の量で調整することができる。γ=90°の各調整段階に続いて、機能(電気機能部20のアクティブ又は非アクティブ)が入れ替えられ、合計180°の2つの調整段階に続いて、同じ機能が再び得られる。
図12に示す回転要素7は、常時(回転要素7の回転位置に無関係に)永久接続アセンブリ75に接触してそれによって電気接触を確立する永久接触要素74を備える。この場合、永久接続アセンブリ75は、軸方向に延出する金属ロッドによって形成される。この場合、永久接触要素74は2つの接触ばねを有して形成され、これらの接触ばねはその間に位置する金属ロッドを軽く押圧する。
この場合、回転要素7は、半径方向外向きの単一の電気接触要素15を含む。この場合、短絡ブリッジが電気機能部20として設けられ、このブリッジの第1の機能部端子21が永久接触要素74に接続され、このブリッジの第2の機能部端子22が接触要素15に接続される。
回転要素7の回転位置に応じて、接触要素15は、第1の接続アセンブリ11、第1の補助接続アセンブリ76(図12に示す)、第2の補助接続アセンブリ77、又は「無(nothing)」に接触することができ、この場合、回転位置はそれぞれ90°の回転角だけ異なる。
図13は、本発明に係る調整装置のための回転要素7を示しており、永久接続アセンブリ75は、回転要素7の回転位置に関わらず、回転要素7内に突出し、且つ回転要素7の電気機能部の第1の機能部端子(図13では覆われている)に電気的に接続されている軸方向の金属ロッドとして形成されている。図示の実施形態では、接続ばね80が永久接続アセンブリ75と接触しており、さらなる電気的接続をもたらす。回転要素7は、回転位置に応じて、補助接続アセンブリ76の接続ばね13が接触することができる半径方向外向きの接触要素15をさらに備える。接触要素15は、電気機能部の第2の機能部端子(これもまた図13では覆われている)に電気的に接続されている。
図示の回転要素7は、典型的にはオン/オフスイッチ81として使用され(その場合には電気機能部は一般に短絡ブリッジ又は低オーム抵抗である)、これによって例えば、直列に接続され調整装置の電気機能部を含む全てのさらなる回転要素(図示せず)のオンとオフとを切り替える。後者の場合、回転要素7は「マスタースイッチ」82として使用される。その場合、図示の回転要素7は、通常、一連の相互に係合する回転要素の最前部又は最後の回転要素である。
図14は、本発明に係るNMRプローブヘッド90の一実施形態を概略的に示す。NMRプローブヘッド90は、1組のRF共振器コイル(RFコイル)91を含む。RF共振器コイル91は、RFパルスを試料に放射し、及び/又は試料からRF信号を受信する。試料はRF共振器コイルの内側に配置される。この目的のために、例えば、試料チューブ(図示せず)を凹部92に挿入することができる。このとき、挿入された試料チューブは、RF共振器コイル91によって囲まれた空間を通過する。RF共振器コイル91及び凹部92は、NMRプローブヘッド90が使用されているときにおける静磁場Bの方向に対応するz軸94に沿って配向されている。
RF共振器コイル91は、詳細は図示していない方法でRFネットワーク93に接続されている。RFネットワーク93は、例えば図1に示すように、本発明に係る調整装置1を備える。調整装置1は、移動装置4、この場合は回転装置5によって作動させることができる。RFネットワーク93は、シールドチューブ95によって取り囲まれている。調整装置1において、回転要素は、z軸94と平行に延出する軸8に沿って並んでいる。
NMRプローブヘッド90は、本質的に円筒形の構造を有し、使用時に、典型的には、超伝導磁石コイルシステム(詳細は図示せず)を含むクライオスタットの室温ボアに導入される。
図15は、RF共振回路(共振器回路)96を例として示し、その回路は本発明の文脈内で調整可能である。RF共振回路96は、RFネットワーク93に接続された少なくとも1つのRF共振器コイル91を含む。この場合、RFネットワーク93は、可変同調コンデンサ97、可変整合コンデンサ98、及び本発明に係る調整装置1を備え、これにより、この場合その左側及び右側の接続間の静電容量を調整することができる(図16も参照)。調整装置1全体は、好ましくは、マスタースイッチ(詳細には図示せず)によって接続及び分離することができる。さらに、RFネットワーク93は、アースへの接続99と、プリアンプ(信号受信用)又はトランスミッタ(パルス放射用)への接続を備える(詳細は図示せず)同軸ケーブル100のための接続とを含む。
RF共振器コイル91及びRFネットワーク93は同調回路を形成し、この同調回路の共振周波数は、特に調整装置1によって、実行する測定タスクに適合させることができる。
図16は、一例に基づいて調整装置1の等価回路図を示し、図15のRF共振回路96でこの装置をどのように使用できるかを例示している。調整装置1は、第1のバスバー(第1のバス)101と第2のバスバー(第2のバス)102とを備え、その間で異なる電気機能部20、この場合コンデンサ103a〜103fを、並行して互いに接続又は分離させることができる。
第1のバスバー101は、例えば第1の接続アセンブリとして形成することができ、第2のバスバー102は第2の接続アセンブリとして形成することができる。関連するスイッチ104は、可動要素、例えば回転要素によって形成される。この場合、異なるスイッチ位置は、異なる移動位置又は回転位置に対応する。電気機能部20は可動要素内に設置される。
図示の実施形態では、コンデンサ103a〜103fの静電容量(又は静電容量の大きさ)は2進系列に従って設定され、この場合、例として以下のように設定される。
バスバー101、102間の1pF〜63pFの全静電容量は、コンデンサ103a〜103fを用いて1pF単位で調整することができる。さらに、2つのバスバー101、102は、全てのスイッチ104が開かれたときに互いに電気的に絶縁され得る。これは、全体として2に対応し、ここでnは可動要素/スイッチの数、この場合6であり、すなわち合計64の異なるスイッチング状態の組合せである。ただ1つの移動装置を使用してこの状態に到達することができる。
1 調整装置
2、3 ベアリングシェル
4 移動装置
5 回転装置
6 可動要素
7 回転要素
7a 前部(第1の)回転要素
7b 前から2番目(第2)の回転要素
7c 回転要素
7d 最後から2番目の回転要素
7e 最後の回転要素
8 軸
9 凹部(ベアリングシェル内)
10 円形のエッジ構造
11 第1の接続アセンブリ
12 第2の接続アセンブリ
13 接続ばね
14 接続フィンガ
15、15〜15b 電気接触要素
16 開口部
20、20a〜20b 電気機能部
21 第1の機能部端子
22 第2の機能部端子
23、24 電気接触要素
25 本体
26 頂部
27 底部
28 主表面
29、30 突起
31、32 窪み
33 側面
61 第1の回転方向
62 第2の回転方向
63 第1の回転止め
64 第2の回転止め
65 停止ピン
70 ラッチ機構
71 窪み(接触要素上)
72 外面
73 窪み(中間位置)
74 永久接触要素
75 永久接続アセンブリ
76 第1の補助接続アセンブリ
77 第2の補助接続アセンブリ
80 接続ばね(永久接続アセンブリ上)
81 オン/オフスイッチ
82 マスタースイッチ
90 NMRプローブヘッド
91 RF共振器コイル
92 凹部
93 RFネットワーク
94 z軸
95 シールドチューブ
96 RF共振回路
97 同調コンデンサ
98 整合コンデンサ
99 アースへの接続
100 同軸ケーブル
101 第1のバスバー
102 第2のバスバー
103a〜103f コンデンサ
104 スイッチ
α 限定された角度範囲
β 角度(回転止め間)
γ 調整ステップ角(ラッチ位置間)

Claims (18)

  1. NMRプローブヘッド(90)のRF共振回路(96)用の調整装置(1)であって、
    前記調整装置(1)が、連続して配置されている複数の可動要素(6)を備え、隣接する前記可動要素(6)は、限定された範囲内で互いに対して移動可能であるように各々の場合において相互に係合し、
    前記可動要素(6)は、前記RF共振回路(96)を調整するための少なくとも1つの電気機能部(20;20a〜20b)と、N個の外向きの電気接触要素(15;15a〜15b;23、24)とを各々備え、ここでNは1以上の自然数であり、前記各電気機能部(20;20a〜20b)は少なくとも2つの機能部端子(21、22)を備え、前記電気接触要素(15;15a〜15b;23、24)は前記機能部端子(21、22)に各々接続され、
    前記調整装置(1)は、前記可動要素(6)の移動位置に応じて前記可動要素(6)の前記接触要素(15;15a〜15b;23、24)に接触するために、前記可動要素(6)の少なくとも一部を外側から走査するための第1の接続アセンブリ(11)をさらに備え、
    前記調整装置(1)は、前記可動要素(6)のうち1つの前記可動要素(6)を移動させることができる移動装置(4)をさらに備える
    ことを特徴とする調整装置(1)。
  2. 前記可動要素(6)は、共通の軸(8)に沿って回転可能に取り付けられ、且つ前記共通の軸(8)に沿って連続して配置される回転要素(7;7a〜7e)として形成され、前記移動装置(4)もまた前記回転要素(7;7a〜7e)のうちの1つを回転させることができる回転装置(5)として形成される
    ことを特徴とする請求項1に記載の調整装置(1)。
  3. 各々の場合において軸方向に隣接する前記回転要素(7;7a〜7e)は、限定された角度範囲αで互いに対して回転可能であるように軸方向に互いに係合し、
    前記第1の接続アセンブリ(11)は、前記回転要素(7;7a〜7e)の回転位置に応じて前記回転要素(7;7a〜7e)の前記接触要素(15;15a〜15b;23、24)に接触するために前記回転要素(7;7a〜7e)を半径方向外側から走査するように設計されている
    ことを特徴とする請求項2に記載の調整装置(1)。
  4. 前記限定された角度範囲αは、前記回転要素(7;7a〜7e)の少なくとも一部、好ましくは全ての前記回転要素(7;7a〜7e)について同じであり、
    前記限定された角度範囲αにα=360°/(2*N)が適用可能である
    ことを特徴とする請求項3に記載の調整装置(1)。
  5. 前記調整装置(1)は、前記回転要素(7;7a〜7e)の回転位置に応じて、前記回転要素(7;7a〜7e)の前記接触要素(15;15a〜15b;23、24)に接触するために、前記回転要素(7;7a〜7e)の少なくとも一部を半径方向外側から走査するための第2の接続アセンブリ(12)を備え、
    当該部分の前記回転要素(7;7a〜7e)について、各々の場合において、
    −前記接触要素(15;15a〜15b;23、24)の数NはN≧2であり、
    −前記機能部(20;20a〜20b)の少なくとも2つの前記機能部端子(21、22)は異なる前記接触要素(15;15a;15b;23、24)に接続される
    ことを特徴とする請求項2乃至4のいずれか1項に記載の調整装置(1)。
  6. 前記回転要素(7;7a〜7e)の少なくとも一部は、前記回転要素(7;7a〜7e)の少なくとも1つの前記電気機能部(20;20a〜20b)の第1の機能部端子(21)に接続されている永久接触要素(74)を備え、
    前記調整装置(1)は、前記接触要素の回転位置に関わらず、当該部分の前記回転要素(7;7a〜7e)の前記永久接触要素(74)に接触する永久接続アセンブリ(75)を備える
    ことを特徴とする請求項2乃至5のいずれか1項に記載の調整装置(1)。
  7. 前記移動装置(4)は、一連の前記可動要素(6)の最前部の前記可動要素に作用することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の調整装置(1)。
  8. 前記調整装置(1)はが、一連の前記可動要素(6)における前記調整装置(1)の最後部の前記可動要素の移動を第1の移動方向に限定する第1の停止部を備えることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の調整装置(1)。
  9. 前記調整装置(1)が、一連の前記可動要素(6)における前記調整装置(1)の最後部の前記可動要素の移動を前記第1の移動方向とは反対の第2の移動方向に限定する第2の停止部をさらに備えることを特徴とする請求項8に記載の調整装置(1)。
  10. 前記可動要素(6)の少なくとも1つの部分は、同一の電気機能を有するが異なる大きさを有する前記電気機能部(20;20a〜20b)を有するように設計されることを特徴とする請求項1に記載の調整装置(1)。
  11. 前記異なる大きさは2進系列に従って提供され、前記異なる大きさの各々は、異なる前記可動要素(6)の前記電気機能部(20;20a〜20b)に設定されていることを特徴とする請求項10に記載の調整装置(1)。
  12. 前記可動要素(6)の少なくとも1つの部分、特に前記可動要素(6)の全ての前記電気機能部(20;20a〜20b)は、コンデンサであることを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の調整装置(1)。
  13. 前記第1の接続アセンブリ(11)及び/又は前記第2の接続アセンブリ(12)は、前記可動要素(6)の少なくとも1つの部分、特に前記可動要素(6)の全てに電気的に並列に接触することを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載の調整装置(1)。
  14. 前記第1の接続アセンブリ(11)及び/又は前記第2の接続アセンブリ(12)は、複数の接続ばね(13)を形成し、前記接続ばね(13)の各々が前記可動要素(6)の外面(72)に対して押圧し、特に、前記接続ばね(13)が前記回転要素(7;7a〜7e)の半径方向外面(72)に対して各々押圧し、軸方向に整列していることを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項に記載の調整装置(1)。
  15. 前記調整装置(1)は、各々の場合において前記可動要素(6)を異なる移動位置に弾性的にラッチすることができるラッチ機構(70)を備え、
    特に、前記可動要素(6)は前記回転要素(7;7a〜7e)として形成され、各々の場合において前記各回転要素(7;7a〜7e)には2*Nの異なるラッチ可能な回転位置が設けられ、前記位置は回転ステップ角γ(ここでγ=360°/(2*N))だけ互いに異なることを特徴とする請求項1乃至14のいずれか1項に記載の調整装置(1)。
  16. 前記可動要素(6)は、電気絶縁材料、特にプラスチック材料で作られた本体(25)を備え、隣接する前記可動要素(6)の前記電気機能部(20;20a〜20b)は、隣接する前記可動要素(6)の少なくとも1つの前記本体(25)の絶縁材料の層によって互いに分離され、
    特に、前記可動要素(6)は前記回転要素(7;7a〜7e)として形成され、前記各回転要素(7;7a〜7e)の場合において前記本体(25)は前記電気機能構成要素(20;20a〜20b)を完全に取り囲み、N個の前記電気接触要素(15;15a〜15b;23、24)は2つの軸方向側部(26、27)に半径方向に突出していることを特徴とする請求項1乃至15のいずれか1項に記載の調整装置(1)。
  17. RF共振器コイル(91)を有するRF共振回路(96)と、請求項1乃至16のいずれか1項に記載の調整装置(1)とを備える、NMRプローブヘッド(90)。
  18. 前記プローブヘッド(90)はマスタースイッチ(82)をさらに備え、前記マスタースイッチ(82)によって前記調整装置(1)全体が前記RF共振回路(96)に接続されるか又は前記RF共振回路(96)から分離され、特に、前記マスタースイッチ(82)は、1つ以上の代替回路によって前記RF共振回路(96)内で前記調整装置(1)を交換することを可能にすることを特徴とする請求項17に記載のNMRプローブヘッド(90)。
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Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1350279A (en) 1918-02-07 1920-08-17 Western Union Telegraph Co Adjustable condenser
US1594700A (en) 1924-12-16 1926-08-03 Trigg Albert George Variable condenser for wireless telephony
JPH03223686A (ja) * 1990-01-29 1991-10-02 Jeol Ltd 核磁気共鳴装置用プローブ
US5594338A (en) * 1995-03-08 1997-01-14 Quantum Magnetics, Inc. Automatic tuning apparatus and method for substance detection using nuclear quadrupole resonance and nuclear magnetic resonance
EP0930511B1 (en) 1998-01-15 2006-06-21 Varian, Inc. Variable external capacitor for NMR probe
DE19833350C1 (de) 1998-07-24 2000-03-09 Bruker Analytik Gmbh Probenkopf für Kernresonanzmessungen
JP4041293B2 (ja) * 2001-07-19 2008-01-30 日本電子株式会社 多重共鳴用nmrプローブ
US6833704B1 (en) 2003-07-21 2004-12-21 Varian, Inc. Multinuclear wands
WO2005103749A1 (en) * 2004-03-31 2005-11-03 Varian, Inc. Capacitor switches for nmr
DE102006030640B4 (de) 2005-07-15 2018-05-09 Jeol Ltd. Kernspinresonanz-Sonde
JP5020552B2 (ja) * 2005-07-15 2012-09-05 株式会社 Jeol Resonance Nmrプローブ
JP5043378B2 (ja) 2006-07-14 2012-10-10 株式会社 Jeol Resonance Nmrプローブ
US7911205B2 (en) * 2007-09-25 2011-03-22 General Electric Company Electromagnetic resonance frequency inspection systems and methods
FR2973881B1 (fr) 2011-04-11 2013-11-08 Schneider Electric Ind Sas Dispositif et ensemble de mesure d'un courant electrique
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