JP6687708B2 - 改善された空間利用を有するmas−nmrロータシステム - Google Patents
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Description
ステータに第1のノズル出口開口部を半径r1で含むとともにロータの円筒状の区域に第1の軸受面を半径R1で含む第1の空気圧式のラジアル軸受と、
ステータに第2のノズル出口開口部を半径r2で含むとともにロータに第2の軸受面を半径R2で含む第2の空気圧式のラジアル軸受と、
ステータに少なくとも1つのノズル出口開口部を含むとともにロータの軸方向端部に第3の軸受面を含む空気圧式のアキシャル軸受とを有しており、第3の軸受面は回転軸に対して直交するように延びるとともに外側半径R3を有している。
第2のラジアル軸受が、円筒状の区域に比べて小さい半径または円筒状の区域から離れるにつれて縮小していく半径を有するロータの端部区域に構成されており、それによりR2<R1およびさらにr2<r1が成り立ち、第3の軸受面は円筒状の区域と反対側の端部区域の端部に構成されており、それによりさらにR3≦R2が成り立つことを特徴とするものによって、驚くほど簡単かつ効果的な方法で解決される。
端部区域を構成するための実施形態
本発明によるロータシステムの1つの好適な実施形態は、端部区域が少なくとも部分的に円筒状に構成されることを意図する。このことは、ステータ側で特に簡素な構造を可能にする。さらに、第2のラジアル軸受が端部区域の円筒状の領域に設けられれば、第2のラジアル軸受の半径方向の軸受機能と、アキシャル軸受の軸方向の軸受機能とを互いに分離して調整することができる。端部区域は、円筒状の区域への移行部に(直角の)段部を有するように、全面的に円筒状に構成されていてよい。1つの好適な設計形態では、端部区域は、円筒状の区域へと向かう円錐台状の部分(領域)と、アキシャル軸受へと向かう円筒状の部分(領域)とを有している。
ロータが、第3の軸受面と反対側の端部に、測定物質で充填するための開口部を有しており、開口部を封止するキャップを有している実施形態も好適である。開口部を通してロータを測定物質で充填することができ、(多くの場合にプラスチック製の)キャップによって容易に封止することができる。キャップが後側の(第3の軸受面と反対側の)端部に設けられることにより、キャップが比較的大きい半径R1を利用することができ、キャップの設計と挿入を簡易化する。留意すべきは、別案としてキャップがロータをシールするために第3の軸受面の領域に設けられていてもよく、あるいは、ロータが、例えば溶着シールされていてもよいことである(それによってシールのためのキャップは必要なくなる)。
−特にステータの少なくとも1つのノズル出口開口部と、回転軸に対して直交して延びる、ロータの軸方向端部の第4の軸受面とを有する、空気圧式のアキシャル軸受として、
−空気圧式の円錐軸受として、
−特にプラグまたはダイアフラムを有する、受動的な背圧生成に基づく軸受として、
−特に可動のプラグ、可変のダイアフラム、または軸受面のない空気吹込部を有する、能動的な背圧生成に基づく軸受として構成されていてよい。
上に説明した本発明によるロータシステムと、ロータの中の測定物質へHFパルスを入射させるため、および/またはロータの中の測定物質からHF信号を受信するためのHFコイル構造とを含むプローブヘッド構造も本発明の範疇に該当しており、
ステータは、第1のラジアル軸受のステータ側の部分を含む第1の軸受ベースと、外装部材と、第2のラジアル軸受のステータ側の部分を含む第2の軸受ベースとを有しており、
外装部材は第1の軸受ベースと第2の軸受ベースとを相互に連結し、
外装部材は、第2の軸受ベースに後続するとともに最大の外径ADVを有する前側区域を有しており、
第2の軸受ベースは最大の外径AD2を有しており、
ステータは第1のラジアル軸受の領域に最大の外径AD1を有しており、
HFコイル構造は最小の内径IDSを有しており、
このときAD1>IDSかつADV<IDSかつAD2<IDSである。
最後に、ロータに充填された測定物質をMAS−NMR実験で測定するための、上に説明した本発明によるロータシステムの利用法、または上に説明した本発明によるプローブヘッド構造の利用法も本発明の範疇に該当し、ロータはステータの中に配置されており、ロータは好ましくは少なくとも1kHzの周波数であり、特に好ましくは、10KHz未満の周波数でロータ回転軸を中心として回転する。MAS−NMRロータシステムのロータとステータは回転軸に沿って容易に挿入することができ、測定物質をHFコイル構造の半径方向近傍に近づけることができる。そしてNMR実験は高い信号対雑音比で測定することができる。
本発明が図面に示されており、実施例を参照しながら詳しく説明する。図面は次のものを示す。
2 ステータ
3 第1の空気圧式のラジアル軸受
4 第2の空気圧式のラジアル軸受
5 空気圧式のアキシャル軸受
6 円筒状の区域
7 端部区域
7a 前側部分(端部区域)
7b 後側部分(端部区域)
8 開口部
9 キャップ
9a 対応構造
10 第1の軸受面
11 ノズル出口開口部(第1のラジアル軸受)
12 ノズル出口開口部(第2のラジアル軸受)
13 第2の軸受面
14 第3の軸受面
15 ノズル出口開口部(アキシャル軸受)
16 外装部材
17 第1の軸受ベース
17a 溝
17b シール材
18 第2の軸受ベース
19 前側区域
20 後側区域
21 HFコイル構造
21a コイル支持体
21b 導線部材
22 空気圧式の駆動装置
30,31 シール材
32 ステータ保持部
32a 半径方向の区切り
32b 軸方向のストッパ
33 真空空間
34 空気出口開口部
34a 空気出口開口部(カウンタ軸受)
35 カウンタ軸受
36 ノズル出口開口部(カウンタ軸受)
37 シール蓋
38 ガス流供給部
39 キャップアタッチメント
39a 対応構造
40 測定物質
41 ステータ軸受
41a 前側部分(ステータ軸受)
41b 後側部分(ステータ軸受)
42 肩部
43 軸方向に後方係合する固定部品
44 弾性部材
45 ねじ
50 可動の固定部品
50a ラグ
52 高圧ガスノズル
53 バッフル面
54 ガス出口通路
55 可変の絞り
61 定置の固定部品
100 MAS−NMRロータシステム
200 プローブヘッド構造
AD1 外径(第1の軸受ベース)
AD2 外径(第2の軸受ベース)
ADV 前側区域の外径
ADH 後側区域の外径
ER 挿入方向
IDS 最小の内径(HFコイル構造)
R1 半径(第1の軸受面)
R2 半径(第2の軸受面)
R3 外側半径(第3の軸受面)
R4 半径(キャップ)
R5 半径(キャップアタッチメント)
r1 半径(第1のラジアル軸受のノズル出口開口部)
r2 半径(第2のラジアル軸受のノズル出口開口部)
RA 回転軸
RR 半径方向
Claims (17)
- 測定物質(40)を収容するためのロータ(1)および前記ロータ(1)を、回転軸(RA)を中心として回転可能に支承するためのステータ(2)と、
前記ステータ(2)に第1のノズル出口開口部(11)を半径r1で含むとともに前記ロータ(1)の円筒状の区域(6)に第1の軸受面(10)を半径R1で含む第1の空気圧式のラジアル軸受(3)と、
前記ステータ(2)に第2のノズル出口開口部(12)を半径r2で含むとともに前記ロータ(1)に第2の軸受面(13)を半径R2で含む第2の空気圧式のラジアル軸受(4)と、
前記ステータ(2)に少なくとも1つのノズル出口開口部(15)を含むとともに前記ロータ(1)の軸方向端部に第3の軸受面(14)を含み、前記第3の軸受面(14)が回転軸(RA)に対して直交するように延びるとともに外側半径R3を有し、前記ステータ(2)に向けた保持力を印可する、空気圧式のアキシャル軸受(5)と、を備えるMAS−NMRのロータシステム(100)であって、
前記第2のラジアル軸受(4)が、前記円筒状の区域(6)に比べて小さい半径または前記円筒状の区域(6)から離れるにつれて縮小していく半径を有する前記ロータ(1)の端部区域(7)に形成されており、R2<R1且つさらにr2<r1が成立し
前記第3の軸受面(14)は前記円筒状の区域(6)と反対側の前記端部区域(7)の端部に形成されており、さらにR3≦R2が成立することを特徴とするロータシステム。 - 前記端部区域(7)が少なくとも部分的に円筒状に構成されることを特徴とする、請求項1に記載のロータシステム(100)。
- 前記端部区域(7)が少なくとも部分的に円錐台状に構成されることを特徴とする、請求項1または2に記載のロータシステム(100)。
- 前記端部区域(7)が少なくとも部分的に回転軸(RA)に対して15°≦α≦45°である角度αのもとで延びることを特徴とする、請求項3に記載のロータシステム(100)。
- 前記ステータ(2)は前記第3の軸受面(14)と前記端部区域(7)の少なくとも1つの隣接する部分とを、好ましくは前記端部区域(7)全体とを、円蓋状に取り囲んでおり、前記第3の軸受面(14)および/または前記端部区域(7)の領域には空気出口開口部(34)が前記ステータ(2)に設けられることを特徴とする、請求項1から4のいずれか1項に記載のロータシステム(100)。
- 前記端部区域(7)は前記ロータ(1)の長さの1/4以下にわたっており、および/または前記ロータ(1)の長さの少なくとも1/20にわたって延びていることを特徴とする、請求項1から5のいずれか1項に記載のロータシステム(100)。
- 前記ロータ(1)は前記第3の軸受面(14)と反対側の端部に前記ロータ(1)を測定物質(40)で充填するための開口部(8)を有しており、前記ロータ(1)は前記ロータ(1)の前記開口部(8)をシールするキャップ(9)を有していることを特徴とする、請求項1から6のいずれか1項に記載のロータシステム(100)。
- 前記キャップ(9)に対応構造(9a)、特にバッフル面または翼状面またはスパイラル溝が前記ロータ(1)の空気圧式の駆動装置(22)のために構成されることを特徴とする、請求項7に記載のロータシステム(100)。
- 前記キャップ(9)の外側半径R4は実質的に半径R1に相当することを特徴とする、請求項7または8に記載のロータシステム(100)。
- 前記円筒状の区域(7)は前記端部区域(7)から前記開口部(8)まで延びることを特徴とする、請求項7から9のいずれか1項に記載のロータシステム(100)。
- 前記ロータ(1)は前記第3の軸受面(14)の領域で閉じるように構成されることを特徴とする、請求項1から10のいずれか1項に記載のロータシステム(100)。
- 前記ロータシステム(100)は前記アキシャル軸受(5)に向かい合うカウンタ軸受(35)をさらに有することを特徴とする、請求項1から11のいずれか1項に記載のロータシステム(100)。
- 請求項1から12のいずれか1項に記載のロータシステム(100)と、前記ロータ(1)の中の測定物質へRFパルスを入射させるため、および/または前記ロータ(1)の中の測定物質(40)からRF信号を受信するためのRFコイル構造(21)とを含むプローブヘッド構造(200)であって、
前記ステータ(2)は、前記第1のラジアル軸受(3)のステータ側の部分を含む第1の軸受ベース(17)と、外装部材(16)と、前記第2のラジアル軸受(4)のステータ側の部分を含む第2の軸受ベース(18)とを有しており、
前記外装部材(16)は前記第1の軸受ベース(17)と前記第2の軸受ベース(18)とを相互に連結し、
前記外装部材(16)は前記第2の軸受ベース(18)に接続するとともに最大の外径ADVを有する前側区域(19)を有しており、
前記第2の軸受ベース(18)は最大の外径AD2を有しており、
前記ステータ(2)は前記第1のラジアル軸受(3)の領域に最大の外径AD1を有しており、
前記RFコイル構造(21)は最小の内径IDSを有しており、
AD1>IDSかつADV<IDSかつAD2<IDSであることを特徴とするプローブヘッド構造(200)。 - 前記外装部材(16)は気密に構成されることを特徴とする、請求項13に記載のプローブヘッド構造(200)。
- 前記RFコイル構造(21)は前記外装部材(16)によって一緒に区切られる真空空間(33)に配置され、および/または前記RFコイル構造(21)が特にT≦100Kの、好ましくはT≦40Kの極低温の温度Tまで冷却されることを特徴とする、請求項14に記載のプローブヘッド構造(200)。
- 前記ロータ(1)に充填された測定物質(40)をMAS−NMR実験で測定するための、請求項1から12のいずれか1項に記載のロータシステム(100)または請求項13から15のいずれか1項に記載のプローブヘッド構造(200)の利用方法であって、前記ロータ(1)が前記ステータ(2)の中に配置され、前記ロータ(1)が、回転軸(RA)を中心として回転することを特徴とする利用方法。
- 前記第1のラジアル軸受(3)に沿うガス流と前記第2のラジアル軸受(4)に沿うガス流は、両方の前記ラジアル軸受(3,4)の近似的に等しい軸受剛性が得られるように選択され、特にそれぞれ別様に選択されることを特徴とする、請求項16に記載の利用方法。
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