JPH01212341A - シールド型ループギャップ共振器 - Google Patents

シールド型ループギャップ共振器

Info

Publication number
JPH01212341A
JPH01212341A JP63036589A JP3658988A JPH01212341A JP H01212341 A JPH01212341 A JP H01212341A JP 63036589 A JP63036589 A JP 63036589A JP 3658988 A JP3658988 A JP 3658988A JP H01212341 A JPH01212341 A JP H01212341A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
loop
magnetic field
resonator
shield
gap
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP63036589A
Other languages
English (en)
Inventor
Mitsuhiro Ono
光弘 小野
Takeaki Ogata
健明 尾形
Kuniaki Sha
謝 国章
Michiya Suzuki
道也 鈴木
Ekuo Yoshida
吉田 栄久夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jeol Ltd
Original Assignee
Jeol Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jeol Ltd filed Critical Jeol Ltd
Priority to JP63036589A priority Critical patent/JPH01212341A/ja
Publication of JPH01212341A publication Critical patent/JPH01212341A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子スピン共鳴(ESR)装置や核磁気共鳴
(NMR)装置に用いられるシールド型ループギャップ
共振器に関する。
〔従来の技術〕
ESHにおいて、生体のような水分を多量に含む大容量
試料を室温で分析するには、試料挿入部の共振器の選択
が重要である。一般にESHの感度は、充填率ηと共振
器のQ値が大きいほど高い。
従来より広く使われているESHの共振器に空洞型があ
るが、このタイプは、分布定数素子であって空洞内部に
電界と磁界が共存しているため、水分の多い試料を挿入
すると、電界に起因する誘電損失が大きくなりQ値が低
下する。従って、このQ値を高く保つためには、試料の
容量を少なくしなければならない、しかし、ESHにお
いて必要なのは、磁界エネルギーであるので、共振器内
で電界と磁界が分離できれば水溶液試料の分析のために
は好都合である。
そこで、集中定数素子で電界と磁界が分離しているルー
プギャップ共振器が近年ESR装置で用いる共振器とし
て注目されている。
第7図はループギャップ共振器を説明するための図であ
り、21はループ、22はギャップ、23は金属円筒、
24はループアンテナ、25は同軸ケーブルを示す。
ループギャップ共振器は、第7図の斜視図に示すように
、導電材料により形成される円筒型のループ(コイル)
21と、該ループを一定幅で中心軸0の方向に切り欠く
ことにより形成されるギャップ(コンデンサ)22とか
ら成り、試料は中心軸に沿ってループ内に挿入される。
なお、金属円筒23は全体をシールドするためのもので
あり、ループアンテナ24は共振器を外部回路と接続す
るためのものである。
このループギャップ共振器は、従来がら用いられて来た
空洞共振器に比べ、感度的に優れ、大きな試料をループ
内に挿入して測定できるという特長がある。     
 − 〔発明が解決しようとする問題点〕 ところが、ループギャップ共振器は、上記のように空洞
共振器に比べ優れた特長を持っているが、通常は、共振
器中においてループアンテナによって結合をとって使用
されるので、試験管の中に入れられて測定される棒状の
試料の測定では不都合はないが、大面積で共振器中に入
らないものや面状の試料は、そのままの測定が困難であ
る。従って、ループ内に収容できないような大きな測定
対象の場合には、測定対象をループ内に収容できる程度
に小さ(分割しなければならない。しかしながら、測定
対象として例えば人体を考えた場合にはそれは不可能で
ある。そのような場合には、ループの径を人間の腕や頭
が入るように極めて大きくしなければならないが、そう
すると、装置が大型化するばかりか、ループの大型化に
伴うQの低下が避けられないため、感度や分解能など性
能面でも実用性に問題が出て(る。
本発明は、上記の問題点を解決するものであって、ルー
プギャップ共振器の特性を生かし、共振器中のループギ
ャップ共振器では困難な、面状の試料等大きな測定対象
であっても観測が可能なシールド型ループギャップ共振
器を提供することを目的とするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
そのために本発明のシールド型ループギャップ共振器は
、測定対象部にマイクロ波磁界を与えて試料を分析する
のに使用されるシールド型ループギャップ共振器であっ
て、同軸ケーブルの内導体によりループを形成し、該ル
ープの先端部の外導体にギャップを設け、内導体にマイ
クロ波電流を供給して外導体外側にマイクロ波磁界が生
じるように構成したことを特徴とするものである。
〔作用〕
本発明のシールド型ループギャップ共振器では、ループ
の先端部の外導体に設けたギャップがコンデンサとなっ
て共振器を構成し、内導体にマイクロ波電流を供給する
と、外導体の内側表面及び外側表面に電流が流れて外導
体外側にマイクロ波磁界が生じ、このマイクロ波磁界に
より試料を分析することができる。しかも外導体のシー
ルド効果により試料に対してマイクロ波電界の漏洩を少
なくすることができる。
〔実施例〕
以下、図面を参照しつつ実施例を説明する。
第1図は本発明のシールド型ループギャップ共振器の1
実施例構成を示す図、第2図は第1図に示すシールド型
ループギャップ共振器の電流の流れを説明するための図
、第3図は第1図に示すシールド型ループギャップ共振
器の等価回路を示す図である0図において、lは外導体
、2は内導体、3はギャップ、4は電源を示す。
本発明のシールド型ループギャップ共振器は、第1図(
a)に示すように同軸ケーブルの外導体lと内導体2か
らなり、内導体2でループコイルを形成し、外導体はで
一ループの先端部にギャップ3を有するシールド導体と
なるものである。外導体lと内導体2からなる同軸ケー
ブルの断面図を示したのが第1図(ハ)であり、これを
モデル化して外導体1と内導体2における電流の流れを
示したのが第2図である。
本発明のシールド型ループギャップ共振器では、第2図
に示すように内導体2と外導体1との間に電源4からル
ープの内導体2の表面に矢印a→bの方向にマイクロ波
電流!、が流れると、それによって、ループとシールド
の間の空間に磁界が生じ、それを打ち消すようにシール
ド内部表面に電流I8が流れる。そして、電流Itは、
シールドのギャップ3を通ってi、eのようにシールド
外部表面に流れる。シールド外部表面を流れる電流■、
もまた磁界を生じさせ、その結果、シールドの周囲に磁
界が生じる。
ループとシールドとの間の結合定数を1とすると、それ
ぞれの電流は連続しており、大きさが等しく、向きは内
導体表面と外導体外側表面が同じで、外導体内側表面の
ものと逆になり、1、=1.=1゜ となる。従って、第2図において各部の磁界は、アンペ
アの周回積分の法則を適用すると、■r<a (内導体
の中)で j H・dl=2zrH=Ircm=。
il (電流が流れていない) 、’−Hr<−””0 ■a<r<b (内導体と外導体内側との間)で5、洸
・d l=2 x rH= Iacrcb = It(
内導体表面の電流となる) 、’、  H= I + / 2πr ■b<r<c (外導体の中)で (内導体表面の電流と外導体内側表面 の電流とが打ち消す) f H’ d I”Ib(、、cc=I+  L =O
rrcC 、’、  H=0 ■car (外導体の外側)で jJ H−dl−2ttrH C(1 =1.−1.−tl、胃■1 (外導体外側電流となる) 、’、  H=Il/2πr となる、よって、ループとシールドとの間の空間及びシ
ールドの周囲に磁界が生じていることがわかる。これら
の磁界によるインダクタンスをり。
、Llとすると、LlとLlは、直列に接続しているの
で、等価回路は、第3図に示すようになる。
ここで、L+ 、Lxにかかる電圧をVとすると、V=
jω(L+ +L! )!+ ■ 、’、 ! 、 =□ jω(L、+L! ) となる、よって、Llの端子電圧vLlは、L、  +
L、。
となる、これよりV>VL、となり、シールドのループ
内に生じる電界は減少する。
第4図は板状の同軸ケーブルを使った共振器の例を示す
図、第5図は第4図に示す共振器の回路構成を示す図、
第6図は第5図に示す共振器の等価回路を示す図である
第4図(a)に示す共振器の例は、同図伽)に示す断面
の同軸ケーブルを使用したものであり、外導体11及び
内導体12に銅板を用い、外導体11と内導体12との
間にテフロン14を配設したものである。この共振器全
体の断面図を示したのが第5図であり、その等価回路を
示したのが第6図である。この等価回路において、ルー
プギャップ共振器のLとCにあたるのは、L、とC1で
あり、共振器のCはギャップ12、Lは円筒形のループ
部に対応する。そしてsLgは、シールド外部表面を流
れる電流によって生じる磁界によるインダクタンス、C
1は、レゾネータ−とシールドとの間の静電容量である
。また、C!、C4は、周波数シフトのための可変コン
デンサであり、C1は、結合用の可変コンデンサである
。なお、SWは、Q値の測定のとき線路長補正のために
セットとアースを短絡するためのスイッチである0次に
、このような共振器の各サイズ及び回路素子の値につい
て1例を示す。
同軸ケーブルの外導体11の上側、下側と内導体12に
0.5mm厚のw4仮、外導体11の内側と外側に0.
 2mmrg、の銅板を用い、テフロン14を0.5m
m厚とし、第4図(ハ)、第5図に示す寸法をそれぞれ r+ =15.0mm   rz =13.3mm1+
 =10.0mm   1g−12,OmmW+ =0
. 5mm    Wg l1llIi、  9mmt
+ =1.Omm    Lx =1.0mmR+ =
34.Omm   Rg =12.0mmまた、 c+  =4. 427X10−14 CF)C,=7
.869X10−”  CF)C,=O〜?、5X10
−”  (F)C1=0〜l0XIO−”  (F) C4=0〜toX1o−”  (F) L、=4.441XIO−’(H) Lx  =6.727 X 10−@(H)となる。
上記構成において、内導体のループ所定周波数のマイク
ロ波を供給すると、上記の如くマイクロ波磁界が外導体
外側に形成されるため、このマイクロ波磁界が作用する
測定対象についてESR測定を行うことができる。
ところで、外導体外側にマイクロ波磁界ばかりでなくマ
イクロ波電界も漏洩すると、測定対象の誘電損失が小さ
な場合には特に問題はないが、測定対象に誘電損失の大
きな物質が含まれている場合、その物質により電界エネ
ルギーが消費されるため、共振器のQ値が低下すること
は避けられない、特に先に述べたように測定対象が生体
の場合には誘電171失が大きいためこの問題が無視で
きなくなる。
本発明のシールド型ループギャップ共振器では、特に外
導体によりループを形成する内導体をシールドし、上記
誘電損失が大きい測定対象に対する電界の漏れを少なく
している。そのため、高周波における誘電損失の極めて
大きな試料、例えば生体や炭素棒等であっても電界エネ
ルギーが消費されないので、Q値の低下を抑えることが
できる。
また、本発明のシールド型ループギャップ共振器では、
共振器の中に試料を挿入するのではなく、ループから漏
洩するマイクロ波磁界を利用し、ESR測定を行うよう
にするため、ループを移動させることにより、大きな測
定対象の任意の部位についてESR測定することが可能
となる。さらには、小さなループでよいため、装置が小
型化でき、Q値を高めることも容易である。
なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではな
く、種々の変形が可能である0例えば上記の実施例では
、シールド型共振器をESR装置に適用したが、NMR
装置に適用してもよい。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、内導
体にマイクロ波電流を供給して、外導体外mにマイクロ
波磁界を生じせしめ、このマイクロ波磁界により試料を
分析するので、外導体のシールド効果により試料に対し
てマイクロ波電界の漏洩を少なくすることができる。従
って、生体試料のような誘電損失の極めて大きい試料に
対しても高いQ値を保持することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のシールド型ループギャップ共振器の1
実施例構成を示す図、第2図は第1図に示すシールド型
ループギャップ共振器の電流の流れを説明するための図
、第3図は第1図に示すシールド型ループギャップ共振
器の等価回路を示す図、第4図は板状の同軸ケーブルを
使った共振器の例を示す図、第5図は第4図に示す共振
器の回路構成を示す図、第6図は第5図に示す共振器の
等価回路を示す図、第7図はループギャップ共振器を説
明するための図である。 l・・・外導体、2・・・内導体、3・・・ギャップ、
4−・・電源。 出 願 人  日本電子株式会社 代理人 弁理士 阿 部 龍 吉(外斗名)第1図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)測定対象部にマイクロ波磁界を与えて試料を分析
    するのに使用されるシールド型ループギャップ共振器で
    あって、同軸ケーブルの内導体によりループを形成し、
    該ループの先端部の外導体にギャップを設け、内導体に
    マイクロ波電流を供給して外導体外側にマイクロ波磁界
    が生じるように構成したことを特徴とするシールド型ル
    ープギャップ共振器。
JP63036589A 1988-02-19 1988-02-19 シールド型ループギャップ共振器 Pending JPH01212341A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63036589A JPH01212341A (ja) 1988-02-19 1988-02-19 シールド型ループギャップ共振器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63036589A JPH01212341A (ja) 1988-02-19 1988-02-19 シールド型ループギャップ共振器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH01212341A true JPH01212341A (ja) 1989-08-25

Family

ID=12473964

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63036589A Pending JPH01212341A (ja) 1988-02-19 1988-02-19 シールド型ループギャップ共振器

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH01212341A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015507945A (ja) * 2012-01-19 2015-03-16 セレブロテック メディカル システムズ インコーポレイテッド 流体変化を検出するための診断システム
US10743815B2 (en) 2012-01-19 2020-08-18 Cerebrotech Medical Systems, Inc. Detection and analysis of spatially varying fluid levels using magnetic signals
US11357417B2 (en) 2012-01-19 2022-06-14 Cerebrotech Medical Systems, Inc. Continuous autoregulation system

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015507945A (ja) * 2012-01-19 2015-03-16 セレブロテック メディカル システムズ インコーポレイテッド 流体変化を検出するための診断システム
JP2018020174A (ja) * 2012-01-19 2018-02-08 セレブロテック メディカル システムズ インコーポレイテッド 流体変化を検出するための診断システム
US10335054B2 (en) 2012-01-19 2019-07-02 Cerebrotech Medical Systems, Inc. Method for detecting fluid in cranuim via time varying magnetic field phase shifts
JP2019141679A (ja) * 2012-01-19 2019-08-29 セレブロテック メディカル システムズ インコーポレイテッド 流体変化を検出するための診断システム
US10743815B2 (en) 2012-01-19 2020-08-18 Cerebrotech Medical Systems, Inc. Detection and analysis of spatially varying fluid levels using magnetic signals
US11166671B2 (en) 2012-01-19 2021-11-09 Cerebrotech Medical Systems, Inc. Differentiation of fluid volume change
US11357417B2 (en) 2012-01-19 2022-06-14 Cerebrotech Medical Systems, Inc. Continuous autoregulation system
US11612331B2 (en) 2012-01-19 2023-03-28 Cerebrotech Medical Systems, Inc. Headset device for detecting fluid in cranium via time varying magnetic field phase shifts and harmonics of fundamental frequencies
US11723597B2 (en) 2012-01-19 2023-08-15 Cerebrotech Medical Systems, Inc. Detection and analysis of spatially varying fluid levels using magnetic signals

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hoult et al. The sensitivity of the zeugmatographic experiment involving human samples
Nishikawa et al. Helices and surface coils for low-field in vivo ESR and EPR imaging applications
US5227730A (en) Microwave needle dielectric sensors
US5170789A (en) Insertable NMR coil probe
JPH0527069B2 (ja)
US6741077B2 (en) Electron spin resonance measurement method and measurement device for measuring ESR within the interior of large samples
US4680550A (en) High-frequency antenna device in apparatus for nuclear spin tomography and method for operating this device
US20040004477A1 (en) Intraluminal MRI probe
US5210494A (en) Sample head for nuclear magnetic resonance whole-body tomography or localized in-vivo nuclear magnetic resonance spectroscopy
US4758789A (en) ESR spectrometer having split-ring resonator
Gresits et al. A highly accurate determination of absorbed power during magnetic hyperthermia
Vullo et al. Experimental design and fabrication of birdcage resonators for magnetic resonance imaging
JPH01212341A (ja) シールド型ループギャップ共振器
CN113030820A (zh) 一种台式连续波顺磁共振谱仪探头
US7592811B2 (en) High-frequency resonant cavity for nuclear magnetic resonance, using radio-frequency transmission lines
US6590393B2 (en) High frequency large volume resonator
Zaki et al. Loss mechanisms in dielectric-loaded resonators
CA2295520A1 (en) Device for measuring and/or representing electrical and magnetic material properties and properties directly derivable therefrom
Petryakov et al. A bridged loop–gap S-band surface resonator for topical EPR spectroscopy
US2756383A (en) Magnetometer probe
US7106061B2 (en) Probe head for nuclear magnetic resonance measurements
Sotgiu et al. Cavity resonator for in vivo ESR spectroscopy
Ting et al. Theoretical and experimental study of a finite cylindrical antenna in a plasma column
JP3580695B2 (ja) 誘電率および透磁率の測定方法
CN215067239U (zh) 一种台式连续波顺磁共振谱仪探头