JPH03205577A - Ｎｍｒパルス実験において横方向磁化を励起する方法 - Google Patents

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、ＮＭＲ　（核磁気共鳴）実験において横方向
磁化をｋノ力起する方法であって、高強度の磁場に付さ
れた核スピン系を一連のＲＦパルス（ラジオ波パルス）
により照射して実質的に位和ひずみのない励起を生ぜし
め、該励起に続いて自由誘導滅哀が生じ、その結果物理
量として又は所望の情報として更に処理し評価するため
のスピンエコー信号を生じ、前記一連のＲＦパルスは磁
化の９０゜フリップを生じる第１のＲＦパルスと磁化の
１８０゜フリップを生じる第２のＲＦパルスとからなり
、各フリップは磁場の方向と直角の輔の回りに生じ、前
記第２のＲ　Ｉ＝パルスは前記第ｌのＲＦパルスに続い
てデフォーカス（ｄｅｆ’ｏｃｕｓｉｎｇ）時間間隔て
の経過後に発生させられる方法、及び本発明による該方
法を用いて作動させられるＮＭＲ分光学的装置に関する
。

（従来の技術及び発明がｆｆ＋（決しようとする課題）
上記の種類の方法は、アール・フリーマン（Ｒ，Ｆｒｅ
ｅｍａｎ）、エス・ピー・ケンブセル（Ｓ，　Ｐ．Ｋｅ
ｍｐｓｅｌｌ　）及びエム・エイチ・レビッｈ　（Ｍ．
ｌｌ．Ｌｅｖｉｔｌ．）による和学刊行物、Ｊ．Ｍｉ１
ｇｎ．ＲＣｓｏｎ，３８，　４５３　（１０８０）中の
記載により公知である。

公知の方法によれば、柏１方向磁化は、ＩＯ゜　（Ｘ）
パルス、６０″（−Ｘ）パルス及び１４０’　　（Ｘ）
パルスの３つのパルスであって、適当な間隔により隔て
られ、基ｆｉｌ−フレーム中に生じ、送信器周波数と同
月田してＺｌ仙の周囲に回中云するパルスのグノレーブ
からなるＦスビンーノッテイングシークエンス」により
励起され、この１侍、？ｉｌｌｉ磁場はＺ　Ｉｌｉｌｌ
＋に治って方向づけられており、Ｙ軸に沿う横方向磁化
は吸収型信Ｗ（ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｍｏｄｅ　ｓｉ
ｇｎａｌ）にＸ＝Ｉ応ずる。

横方向磁化が励起できるスペクトル範囲のやや大きい帯
域幅は、位相変調と組み合わされた固定周波数キャリャ
のパルス変調により得られる（アール・テイコ（Ｒ，　
Ｔｙｃｌ＋ｏ）、エイチ・エム・チヨ（１１．Ｍ，Ｃｌ
＋ｏ）、イー・シュナイター（Ｅ．Ｓｃｈｎｅｉｄｅｒ
）　．及び゛エイ・パインス　（八，Ｐｉｎｅｓ）、Ｊ
，ＭａｇｎｅＬｉｃ．Ｒｅｓｏｎ，６１，第９０頁、＋
９８５）か、これにより得られる改良は、実質的重要性
を右するものではない。

単に９０°パルスをかけることによりＮＭＲ実験におけ
る横方向磁化をＩ７ｉ／Ｉ起する通帛′の方法と比鮫し
て、上記公知の方法は、位相ひずみのない動起に関して
はかなりの敗善を示す。しかし、横方向磁化の励むか可
能なスペクトル範囲の指域幅は、同等の小さな間隔てあ
り、従って公知の方法は、励起川ＲＦの磁場効果（ｆ’
ｊｅｌｄ　ｃｏｎｆｒｉｂｕｔｉｏｎ）に等しい周波数
ω＝γＢ１で表現されるＲＦ振幅より大きいスペクトル
範囲をカバーするには効果的でないという不利な点があ
る。

同様のことが、１次元及び多次元フーリエ分光法（アー
ル・アール・エルンスｌ−　（Ｒ，Ｒ．Ｅｒｎｓｌ．）
、シ一番ボーデンハウカン（Ｇ．　ｂｏ（ｌａｎ）＋ａ
ｕｓｅｎ）　．及びエイ・ウォカウン（Ａ．Ｗｏｋａｕ
ｎ）、　「１及び２次元の核磁気共鳴の原理」、クラレ
ンドンプレス、オックスフォード、１９８７）に見られ
る状況についても当てはまり、それによれば、限定され
た帯域幅の周波数範囲における励起は、単色送信器周波
数のパルス化された時変調により得られる。

他力、周知のように、ＣＷ　（連続波）分光法（アール
・アール・エルンスト（Ｒ，　Ｒ，ＥｒｎｓＬ）、Ａｄ
ｖ，Ｍａｇｎ．Ｒｅｓｏｎ．２，　ｌ−１３５　（１９
６６）　）においては、任意の幅のスペクトルに亘って
励起用送信器周波数を掃引することが可能である。しか
し、′゛ゆっくりとした″′周波数掃引を必要とするＣ
Ｗ分光法はＩ［，　６！４に長い測定時間という不利な
点があり、従って、フーリエ分光法により大きくとって
代わられる傾向にある。

もし、測定時間を低減する目的で、連続波スペクトルが
適度に速い周波数掃引を用いて記録されるならば、スペ
クトルにいわゆる「ウイグル」が観察される。何ましい
場合には、この人工物は、フーリエ変換がたたみ込み稍
分（ｃｏｎｖｏｌｕ＋．ｉｏｎｉｎｔ．ｅｇｒａｌｓ）
を単純化するのに＃ｌ’　？ｉ？に効果的に用いること
ができるので、デコンウオリューション（ｄｅｃｏｎｖ
ｏｌｕｔｉｏｎ）により除いてもよい（ジェイ・ダドッ
ク（Ｊ，Ｄａｄｏｋ）及ひアール・エフ・スプレッチャ
−　（Ｒ．Ｆ，Ｓｐｒｅｃｈｅｒ）、Ｊ，Ｍａｇｎ．Ｒ
ｅｓｏｎ．１３，　２４３−２４８（１９７４）　）即
ち、グプタ等により「ラビッドスキャンフーリエ変換分
光法Ｊと吋ばれた方法（アール・ケイ・グプタ（Ｒ．Ｋ
．Ｇｕｐｌ．ａ）　，ジェイ・エイ・フェレッテイ　（
Ｊ．Ａ．Ｆｅｒｒｅシｔ．ｉ）　、及ひイー・ディー・
ベッカー　（ＩＥ．　Ｄ．　ｂｅｃｋｅｒ）　、　Ｊ．
Ｍａｇｎ　．Ｒｅｓｏｎ，１３，　　２７５−２９０（
１９７４））により除いてもよい。しかし、パルス化さ
れたフーリエ分光法とはヌＪ照的に、ちょうどＣＷ分光
法と同様に、信診は励壮用ＲＦ場がスペクトルを通じて
掃引されている間に記録される。

ラビッドスキャン分光法に対する完全に異ったアプロー
チがデライアにより導入されている（ジェイ・デライア
（Ｊ．Ｄｅ］ａｙｒｅ）　．米国特許第３，９７５，６
７５号）。該特許によれば、磁化はまず周波数掃引され
たパルス、いわゆる゛チャープパルス゜′に゛より励赴
されるが、それ自体はイオンサイクロトロン共鳴（１（
，Ｒ）において周知であり、ＩＣＲにおいてはチャーブ
化されたパルスは通常の測定において用いられており（
エム・ヒー・コミサロウ（ＭＪ｛．Ｃｏｍｉｓａｒｏｗ
）及びエイ・ジー・マーシャル（Ａ．Ｇ，Ｍａｒｓｌ＋
ａｌｌ）　　、　Ｃｈｅｍ．Ｐｈ，ｙｓ．ＬｅｔＬ．２
６．　　４８！］（１９７４））、その使用は最近２次
元ＩＣＲ分光法にまで広げられた（ビー・プフアンドラ
−（Ｐ．　Ｐｆｌｎｄｌｅｒ）、ジー・ボーデンハウゼ
ン（Ｇ，　Ｂｏｄｅｎｈａｕｓｅｎ）、ジェイ゜ラビン
（Ｊ，　Ｒａｐｊｎ）、エム・イー・ワルサー（Ｍ，　
ＩＥ；．Ｗａｌｓｅｒ）及ひティー・ガウマン（１’，
　Ｇａｕｍａｎ）、Ｊ，　Ａｍ．Ｃｈｅｍ，Ｓｏｃ．＋
１０、５６２５−５６２８　（１！’１８８）　）。デ
ライアの実験においては、ラビッドスキャン分光法とは
苅照的に、白山誘導減衰は励起用チャープパルスの終了
後に記録される。得られるスペクトルにおける周波数に
よる大きな位相誤差のため、デライアのアプローヂは、
ＮＭＲにおいてはあまり人気がなかった。

従って、本発明の主要な目的は、実質的に任意の周波数
範囲における励起と得られるスピンエコ一信号の位相分
散の信・頂＋１１のある補償との両方を可能にするＮＭ
Ｒパルス実験における槙方向磁化の励起方法を提供する
ことてある。

（問題を角ｑ決するための手段） この目的のため，本発明によれば、９０゜のフリップ角
を与える第１の励起用パルス及び１８０゜のフリップ角
を与える第２の励起用パルスはチャープパルスであり、
その持続中に励起用ＲＦパルスの周波数は、より低い周
波数ωＲＦｌｎｌｎと」二限周波数ωｌ！ＦｍａＸとの
間で時問に対して単調な関係で掃引され、第２のチャー
プパルスの持続期間は第１のチャープパルスの持続期間
の半分であり、第２のチャープパルスの振幅は第１のチ
ャープパルスの振幅の２倍から４倍の間である。

本発明のチャープパルスシークエンスにより、スピンエ
コーを形成するための磁化ベクトルの再集束の条件が満
たされる。即ち、さもなければ考慮しなければならなか
ったであろう位相ひずみが非常に大きな｛｝テ域幅に亘
って焦視可能のままとなる。従って、本発明はパルス分
光法技術の利点とＣＷ分光？ｌ、の利点とを組み合わせ
るものである。

本発明による方法は、第２のチャープパルスの振幅に対
して余り感受性の高いものではないので、最も実際的な
場合は、Ａｌ８０゜／Ａ９０゜の比として２〜４の値を
選択することによりカバーできる。

第２のチャープパルスに続く自由誘導減哀信号の捕捉は
、このパルスの終端縁において、又は、ある場合におい
ては何ましいのであるが、スピンエコー信号か最も強い
時に開始してよく、後者の場合、エコー信号のフーリエ
変換により得られるスペクトルは木質的に位相分散のな
いものとなる。

通Ｆ．の揚合、ＲＦ励起用照射の周波数掃引は時間に苅
して線形となる。しかし、特別の場合には、ｌ下眼周波
数ωＲＦｍｉｎ及ひωＲＦｍａ×の間の非線形であるか
単調な周波数掃引を生ザしぬることが役に立つ。

木発１リＪによる方法の好ましい実施例においては、４
段階シークエンスの９０’−１８０゜のチャープパルス
ベアが発生させられるが、９０゜パルスの位相はＲＦＩ
１送周波数の位相と同じであり、一方１８０゜チャープ
パルスの位相はＲ　Ｆ搬送周波数の位相に対して０゜、
９０゜、１８０°，　２７０’　　を経て循環し、レシ
ーバ基県信号（ｒｅｃｅｉｖｅｒ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ
　ｓｉｇｎａｌ）の位相はＲＦＩｊＯ送周波数の位相に
ヌ・１して０゜と１８０゜との間で交互に切り換えられ
る。

本発明の方法のこの実施態様において、位相分散の最も
効果的な除去が達成される。

本発明は、２次元交換分光法、相関分光法、異種核相関
分光法、多量子分光法等の多様なＮＭＲパルス分光法適
用に有用であり、上記の分光学上の能力を有し本発明に
応じた作動モードを可能にする装置を備えたＮＭＲパル
ススペクト口メータも本発明の主題と見なされると理角
ゲされる。

本発明の更なる詳細、態様、及び利点は、図面に基づく
下記の説明により明らかとなろう。

（実施例） 第１　ａ，　ｌ　ｃ，　１　ｅ及び１ｇ図は、多様なＮ
ＭＲパルス実験に対する横方向磁化の振幅即ちＭｘｙ＝
−（Ｍｘ２＋Ｍｙ２）　１／２のオフセット従属（ｏｆ
Ｔｓｅｔｃｌｅｐｅｎｄｅｎｃｅ）を示す。これらの実
験に関して，第Ｉｂ，ｌｄ，Ｉｆ及び１１１図は、それ
ぞれ、信珍捕捉が開始されるべき瞬間（Ｒ［”パルスの
直後又はスピンエコー時）に対して羽算された第１ａ〜
ｔｇ図によって示された｛１７工方向磁化の位相ψ＝逆
正接（ａｒｃｔ．ａ目）　（Ｍｙ／　ＭＸ）のオフセッ
ト従属（ｏｌ’Ｔｓｅｔ　ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ）を示
す。位相図（第１ｂ，ｌｄ，Ｉｆ及ひ１１１図）におい
て一見して明らかな非連続性は、位相が１１間（一π、
＋π）においてのみ図示されているという事実による。

磁化ベク１・ルの振幅応答特性ＩＩ，１２，１３及ひ１
４は、ブロッホの方程式を角ｑくことにより％Ｉｌされ
た。チャープパルスに対しては、これは、ｌ１ｉ１晴周
波数 ωＰ．Ｆ（し）：ωＲＦｍｌｌ１＋△ωｐｐ゜ｔ．／τ
ρ（ここに、（ＩＪＲＦＩＩＩＩＩ１は横方向磁化を励
起するために用いられる最小周波数、ΔωＲＦは周波数
掃弓の範囲、τρはチャープパルスの持続時間である）
と同期した加速回転フレームにおいて行うことかできる
。該回転フレームにおいては、有効磁場ベクトルＢｅｒ
「＝　Ｂ　１＋ΔＢｏであり、ここにＢ＋は励起用ＲＦ
場の振’ｌ’ｉｌｔに比例し、ｌ３ｏは核スピン系がさ
らされる静磁場による成分であり、最初はＮ　％方向、
即ちＺ力向を指し、励起用ＲＦ場の周波数か共鳴を通過
する｛ＩＪｒたけ短時問ＹＩＩｌｌｌｌと一致しなから
、ＹＺ平面を徐々にＳ極方向に移動する。

第１ａ図は、搬送周波数２５ＫＩＩ乙、ＲＦ振幅ｙ　Ｂ
　ｒ　＝３４０１１ｚ及ひ持続１１、〒問ｒ．　ｐ　＝
７５０７ｚｓを有する従来の中色性９０’励起用パルス
（ここに、ＲＦ振幅は磁気回転比γと励起用パルスの場
の強さＢ＋で表わされる）の振幅応答特性ｌ１を示し、
第１ｂ図はその位相応答特性１６を示す。このパルス励
起のｉｉ’ｊｉ果、周波数領域における］ｓｌｎω／ω
］エンベローブと非常に急勾配の周波数依存性位相エラ
ーを有する振幅応答特性ｌ１か得られる。位相応答特性
１６において一見して明らかな幻称性の欠除は不充分な
数字化のためである。ハニ意すべきは、振幅１ｌはＲＦ
搬送周波数の近傍を除いて飢視できるので、位相応答特
性１６は、第１ｂ図に示された帽の大部分に亘って木質
的に熊意味であるということである。

第１ｃ図及び第１ｄ図は、それそれ、デライアのオリジ
ナルな実験方法により行われたＮＭＲパルス実験におけ
る従来のチャープ励起に続く振幅応答特性ｌ２と位相応
答特性ｌ７を示す。ＲＦ励む用パルスの搬送周波数は、
ｌＯＫＩＩｚ〜４０ＫｌｌＺ同を掃引された。励赳用パ
ルスの強度は、第１８及びｉｂ図の実験において用いら
れたパルスの強度と同じであり（γＢ　＋　＝３４０！
ｌｚ）　，パルスの持続時問τρは２ｍｓ．であった。

これらの条件は、磁１化が、通常の９０゜パルスの効果
と類似して、Ｎｌｉがら回ｉｌ１云フレームの赤進面に
傾斜するように選択された。第１　ｔＪ図による不規則
な応答特性ｌ７は、励起用パルスの終りの直後に得られ
る白山誘導減衰のフーリエ変換により得られるスペクト
ルにおける信号の位相を表わす。位相の周波数依在性は
ジ［常に″急勾配″゛なので位相補正は困難であろうと
いうことかわかる。第１ｅ図は、本発明により２つのチ
ャープパルス（訂細は下記に述べる）を川いたスピンエ
コーシークエンス（９０゜一τ−１８００τ′一捕捉）
について得られた振幅プロフィールを示す。￥ｉｆ図に
おいては、対応する位相応答特性ｌ９が示される。

第１ｅ図の振幅応答１．７件におけるリプルｌ８は不完
全な再集束によるものである。

この問題は、それ自体゛′エクソサイクル（Ｅｘｏｒｃ
ｙｃｌｅ）　”　　（ジー・ボーデンハウセン（Ｇ．Ｂ
ｏｄｅｎｈａｕｓｅｎ）、アール・フリーマン（Ｒ．　
Ｆｒｅｅｍａｎ）、及びディー・エル・ターナー（Ｄ．
１、．Ｔｕｒｎ６ｒ）、Ｊ，Ｍａｇｎ．Ｒｅｓｏｎ，　
２７、５］１−５１４　（１９７７）　）として公知の
方法により、即ち、第２のチャープパルスの初期位相を
π／２のステップで増大させ、交互に信号を加算したり
誠算したりすることにより、４段階位相サイクルで、本
允明のチャーブエコーシークエンスを発生させることに
より大部分除去できる。この手続きにより第１ｇ図の滑
らかな振幅応答特性１４及び第１｝］図の位相応答特性
が生まれるか、それは、位相分散か併集束と位相循環を
組み合わせることにより大部分除去できることを示す。

木発明と組み合わせて用いられるエクソサイクル（Ｅｘ
ｏｒｃｙｃｌｅ）法をより完全に説明するために、次の
表″チャープパルス再集束＋エクソサイクル″を説明す
る。この表は、４つのチャープパルス励起のシークエン
スにヌ１して９０゜チャープパルス及びレシーバ基ｌｌ
ｌｉ信号（ｒｅｃｅｉｖｅｒ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｓ
ｉｇｎａｌ）の位相角を示すが、その各々は搬送周波数
の位相角に相対的なものである。

表に並べられた４つのチャープバルスエコーシークエン
スの振幅応答特外を加えることにより、第１ｇ図の冫丹
らかな振幅応答特性が得られる。

表 チャープパルス再集束十′゛エクソサイクル″搬送周波
数に対するチャーブエコー位相シフトシークエンス　　
９０’　チャーブバルス　　１８０”チャープパルス　
　レシーバ基準（ａ）．　　　　　　　　００　　　　
　　　　　　０°　　　　　　　　Ｏ″（Ｌ＋）　　　
　　　　　　　０’　　　　　　　　　　　９０°　　
　　　　　１８０′（ｃ）　　　　　　　　　　Ｏ’　
　　　　　　　　　１８０’　　　　　　　　　Ｏ’（
ｄ）　　　　　　　　　　Ｏ’　　　　　　　　　２７
０゜　　　　　　　１８０６第１図に示されたｎＩＮに
関しては、９０’チャープパルスの振幅γＢ＋は３４０
１ｌｚであり、１８０゜チャープパルスのＲＦ振幅γ１
３２は９５２ｔｌｚであった。

木５ｕ　ｌ！ＩＪのチャープパルス励赳をさらに充分に
説明するために、次に、第２　Ｆｌ　＋　　２　ｂ及び
２０図の詳細を参１！ａする。

第２図において２２及ひ２３として一般的に示されたチ
ャープパルスがエコーシークエンスにおいて用いられる
場合、第２ａ図に示すように、第２のパルス２３はｉｔ
のパルス２２の半分の長さでなければならない。第２の
チャープパルス２３の持続時間τ１６０が第１のチャー
プパルスの持続１時間で９０の半分である（τ１８口＝
τ９０／２）という条付は、第２ｂ図において模式的に
示されるように第２パルス内では周波数は第１のパルス
２２内での２倍の速さで掃引されねばならないことを意
味する。第２ｂ図においては、第２ａ図の時間ベースと
同じ時間ベースでチャープパルスの周波数か縦座標で表
わされている。第２ａ図に示されているように、エコー
信号は、第２のチャープパルス２３の終端ｉ．ｉ：２４
の後時間τ′＝で＋τ１８０で形威される。

第２ａ図に示すように、デフォーカス用（ｄｅｆ’ｏｃ
ｕｓｉｎｇ）間隔は引゛常に短かくてもよい（実験及び
シミュレーションの両方において、τ＝３００μｓ）．
，２つのチャープパルス２２及び２３が異なる持続＋１
．ｒ問τ９０及ひτ１８０を有するべきであるという必
要は、以下の説明から理角ぐすることができる。掃引の
′゛下“″端２６で周波数Ｃ”ｌＲＦｍｌｎで摂動する
磁化ベクトルを考えると、このベクトルは実験のまさに
始まり２って横方向ｉＦ′而の中に入れられ間隔て９口
＋ての間木質的に白山に摂動するであろう。

それは、第２のパルス２３によって、まさにその始まり
３０で影響され、次いて再集束するのに時間τ′ｌＯ＋
τを必要とし、第２のパルス２３の終了２４後晴間τ′
＝τ９０＋τ一τ１８０でエコー２５に劫果を与える。

他方、掃引の′゛上″端２７で周波数ωＲＦｍａｘを有
するベクトルは、第２のノクノレス２３の終端縁２４に
よって影響されるのみであるので、第１のパルス２２の
端２８で横方向平面に入れられ、次いで時間τ＋τ１８
０の間デフォーカス（ｄｅｆｏｃｕｓ）するであろう。

このベクトルは、従って、第２のパルスの終了２４後時
間τ１８３＋τで丙集束するであろう。２つのエコー効
果（ｅｃｈｏｃｏｎＬｒｉｂｕＬｉｏｎｓ）は、τ１８
１１：　Ｔ　９０／　２てあれば同１り１化されるであ
ろう。

エコー形成のさらに正硼な絵は第２ｃ図に与えられてい
る。該図においては、掃引の始めに関して、７　５Ｈｚ
　（破ｉ１１！２　９　）　．　１５０ｌｌｚ　（実線
）、及び２００１１ｚ　（一点鎖線）のオフセットでの
３つの典型的な磁化ベク｝・ルの位相の時間依存性（Ｌ
ｉｍｅｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ）は、上述の加速回転フレ
ームにおいて示される。明瞭さのために、第２ｃ図で表
わされるシミュレーションにおいては、掃引は単に３０
０ｌ１ｚに亘る。第２Ｃ図の軌跡の時間一導関数（ｔｉ
ｍｅ−ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ）は、瞬時オフセット周波
数に’ｌマＪ応ずる。フレームが回転する周波数は各パ
ルス２２及び２３の終了後突然ωＲＦｍａｘからωｌ！
Ｆｌｌｌｌｎに切り換えられる。このことは、軌１２９
，３１，及び３２の傾きの印における鋭い変化に反映し
ている。第２ｃ図における他の明らかな非連続性は、単
に、位相が間隔（一π，＋π）において図示されている
という事実による。これらの問題に関わらず、３つのベ
クトルの軌跡２’９，３１、及び３２はエコー２５の時
点で集まり、そこで信号の捕捉が開始されるということ
は容易に分かる。

周波数掃引されたパルス２２及ひ２３−チャープパルス
ーか使川されると、有効フリップ角を２（１｛にするた
めにＲ　Ｆ振ＩＩ品を２倍化するのは充分ではない。従
って、もし長さτρのパルスが回転１７．−ＩＩＸを達
成するために｛直γＢ１９０を必要とするならば、同一
の持続時ロ１］τρにおける断熱的逆転（ＩＺ→−１ｚ
）に必要とされるイ直γｒ３＋１８０は３倍大きくなけ
ればならない（γＦ３１１８０乾３γＢ　ｔ９口）。

丙集束（例えばＩＸ−｝−ｌｘの変換）のための条件を
最適化するために、数イ直上のシミュレーションが実施
された。第２ａ図のパルスシークエンス２２．２３に関
しては、第２のパルス２３は第１のパルスの振幅の２．
８倍の振幅を持たなければならないことが見出された。

再集束を有する及び有しないチャーブ分光法を比較する
ために、変形されたプリュカー（Ｂｒｕｋｅｒ）Ｗｌ＋
　３６０スペクトロメータを用いて、クロロホルム、塩
化メチレン、アセ１・ン、シクロヘキサン及びジオキサ
ンの混合物のプロトンスペクｌ・ルを記録した。第３ａ
図は、スペクトルを通じて一度掃引し、掃引の終了後白
山講導誠衰を記録し、位相補正なしでフーリエ変換を行
うことによりデライア（Ｄｅｌ．ａｙｒｅ）の技術を用
いて得られた従来のチャーブスベクトルを示す。信ヰは
、Ｏかも３０Ｋｌｌ７．まで走る掃引の初ＩＬＪＩ周波
数からｌ４〜１７Ｋｌｌｚの問で表われる。位相は非常
に強い周波数依存性を示すので位相補正は非常に困實（
てある。

第３ｂ図は、チャーブ丙集束用シークエンス２２．２３
を川いて得られた同一の試料のスペクトルを示し、同図
においては、９０゛及び１８０゜のパルス２２及び２３
のパルス長さはそれそれ２０ｍｓ及びｌｏｍｓであり、
振幅は約１：３の比率を有していた。デフォーカス用（
ｃｌｅｆｏｃｕｓｉｎｇ）及び再集束用間隔て及びτ′
はそれぞれ３００μＳ及び１０．３１ｍｓであった（後
者はレシーバ装置における伝搬遅延時間を考慮に入れて
経！倹的に最適化された）。

周波数１１：　｛衣存性の位相輔正のみが適川されたが
、全ての信号は，ｉ′．ｌＩｌｌ半１′な吸収を示す。

非常に小さい残存する位相不完全性は、第３Ｃ図に示す
スペクトルを得るために−１二に説］リＪ　Ｌた４段階
エクソサイクルを用いてさらに除去することができ、同
図のスペクトルは実質的に位相ひずみかない。

位相は、プログラムテストソースＰＴＳ　５００周波数
合成鼎の５×ｌＯの２進化ｌＯ進法（Ｉ３Ｃ＋））入力
を、再集束パルス用に１　０ＭＩＩＺに切換え可能な、
５　Ｍｌｌｚクロック周波数で駆動されるＴＴＬカウン
ターの出力で駆動することにより掃引された。合成硼の
出力は２０又はＩＯｍｓで４００Ｋｔｌｚから５００Ｋ
ｌｌｚまで掃引され、１０で割られ、１２０ＭＩＩｚに
加えられ、最後の増幅鼎で３倍され、最後の掃引は３６
０．１２０〜３６０．　１５０ＭｌｌＺの３０Ｋ１号Ｚ
をカバーした。ブリュカ−（Ｂｒｕｋｅｒ）Ｗｌｌ　３
６０スペクト口メータのプロトンデカップラーを用いて
、第１及び第２のパルス２２及び２３の減衰レベルは、
それぞれｌ１及ひＯｄＢであった。ＲＦ振幅の実際の比
率は約１・３であった。実験の結果は、特に′゛エクソ
サイクル″か使用されれば、この比率に刻する臨界的依
存性を示さない。プロトンスペクトルは、送信語／レシ
ーバコイルとして１０ｍｍカーボン１３ブローブのじょ
うぶなデカ・ンブラコイノレを用いてご己録された。

チャープパルスは、非フ１１に高い硲１場又は常ＮＫ　
＋１溶液中のＮＭＲにおいて遭遇される広いイ１｝域を
カバーするのに非常に有望であると思われる。

本発明によるノブ法、即ちチャープパルス２２及び２３
を用いた横方向磁化の励起を遂行可能とする装置は、２
次元交換分光法（　”ＮＯＥＳＹ”′）相関分光法（　
”ＣＯＳＹ”）、異称核相関分光法、及び多量子分光法
を遂行するスペク１〜口メータにおいて、並ひにＮＭＲ
像化実験、特にＮＭｒｌモグラフィにおいても有利であ
ろう。

本発明の方法の類似の変形によれば、第２ａ図に示され
たチャープパルス２２．２３のシークエンスは逆にされ
る。即ち、第２ａ図に示されたパルス形の１８００パル
ス２３か第１のパルスとして発生させられ、その後第２
ａ図に示されたパルス形の９０″パルス２２か発生させ
られる。

チャープパルスの逆にされたシークエンスは、もし、た
とえば横方向磁化を縦方向磁化に変えるべきであれば、
重要である。

そのような変形も本発明の主題に属し、特Ｒ′｛゛請求
の範囲に含まれることが意図されている。

特訂請求の範囲における参照番号は限定を意図したもの
ではない。

（発明の効果） 本発明によるＮＭＲパルス実験における横方向磁化の励
起方法は、上記構成を有するので、実質的に住意の周波
数範囲における励起と、得られるスピンエコー信号の位
相分散の信頼性のある補償との両方を可能にする。

４．図面のｉ１旧’（ｔな説明 第１ａ図は、従来の単色｛ｊｌ　９　０゜バルスの振ユ
１片応答特性を示す図、第１ｂ図は従来の単色性９０″
パルスの位相応答特性を示す図、第１ｃ図は従来のチャ
ーブ励起に続く振幅応答特性を示す図、第１ｄ図は従来
のチャーブ励起に続く位相応答特性を示す図、第１ｆ図
は２つのチャープパルスによる励起により得られる位相
応答特性を示す図、第Ｉｇ図は、゛エクソサイクル（Ｅ
ｘｏｒｃｙｃｌｅ）　”様の４段階位相循環と組み合わ
されたチャーブエコーシークエンスによる励起の振幅応
答特性を示す図、第１ｈ図は、エクソサイクル（Ｅｘｏ
ｒｃｙｃ　Ｉｅ）と組み合わされた再集束チャープ励起
により得られた位相応答特性を示す図、第２ａ図は、典
型的なチャーブ再集束用パルスシークエンスのＲＦ振帖
の時間依存外を示す図、第２ｂ図は、典型的なチャープ
再集束用シークエンスのＲＦ周波数の時間依存灼：を示
す図、第２ｃ図は、明１１奈さのために主）ｊに３００
１１ｚに亘って広がるシミュレーションにおける、掃引
の開始に対して７５，　１５０及び２００ｌｌｚのオフ
セットにおける３つの磁化ベクトルの位相の時間依存性
を示す図、第３ａ図は、単一のチャープパルスによる励
起後得られた、クロロホルム、塩化メチレン、アセトン
、シクロヘキサン及びジオキサンの混合物のプロトンス
ペクトルを示す図、第３ｂ図は、チャープ再集束用シー
クエンスを用いて得られた同じ物質混合物のスペクトル
、そして、第３ｃ図は、第３ｂ図のスペクトルと同様の
スペクトルであるか、小さな位相欠点を除くために４段
階エクソサイクル（Ｅｘｏｒｃｙｃｌｅ）を用いて得ら
れたスペクｌ・ルを示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ＮＭＲパルス実験において横方向磁化を励起（ｅｘ
   ｃｉｔｅ）する方法であって、高強度の磁場に付された
   核スピン系を一連のＲＦパルスにより照射して実質的に
   位相ひずみのない励起（ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ）を生ぜ
   しめ、該励起（ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ）に続いて自由誘
   導減衰が生じ、その結果物理量として又は所望の情報と
   して更に処理し評価するためのスピンエコー信号を生じ
   、前記一連のＲＦパルスは磁化の９０°フリップを生じ
   る第１のＲＦパルスと磁化の１８０°フリップを生じる
   第２のＲＦパルスとからなり、各フリップは磁場の方向
   と直角の軸の回りに生じ、前記第２のＲＦパルスは前記
   第１のＲＦパルスに続いてデフオーカス（ｄｅｆｏｃｕ
   ｓｉｎｇ）時間間隔τの経過後に発生させられる方法に
   おいて、前記第１の励起用（ｅｘｃｉｔｉｎｇ）パルス
   （２２）及び前記第２の励起用（ｅｘｃｉｔｉｎｇ）パ
   ルス（２３）はチャープパルスであり、その持続中に励
   起用ＲＦエネルギーの周波数は、下限周波数ω＿Ｒ＿Ｆ
   ＿ｍ＿ｉ＿ｎと上限周波数ω＿Ｒ＿Ｆ＿ｍ＿ａ＿ｘとの
   間で時間に対して単調な関係で掃引され、前記第２のチ
   ャープパルス（２３）の持続期間τ＾１＾８＾０＾°は
   前記第１のチャープパルス（２２）の持続期間τ＾９＾
   ０＾°の半分であり、該第２のチャープパルス（２３）
   の振幅は該第１のチャープパルス（２２）の振幅の２倍
   から４倍の間であることを特徴とする方法。 ２、前記第２のチャープパルス（２３）の振幅は、前記
   第１のチャープパルス（２２）の２倍から４倍の間、好
   ましくは約２．８倍である請求項１記載の方法。 ３、自由誘導減衰（ＦＩＤ）信号の捕捉は前記スピンエ
   コー信号（２５）の最大レベル時に開始され、捕捉され
   た信号データはフーリエ変換（ＦＴ）技法により評価さ
   れる請求項１又は２記載の方法。 ４、励起用ＲＦパルスの周波数は、下限周波数から上限
   周波数まで時間に対して線形の関係で掃引される請求項
   １〜３のいずれか１項に記載の方法。 ５、前記スピンエコー信号の捕捉は少くとも４つの捕捉
   サイクル（ａ、ｂ、ｃ、及びｄ）から成り、その各サイ
   クル中において再集束用チャープシークエンス（２２、
   ２３）が発生させられ、前記スピンエコーは、パルス搬
   送周波数をレシーバ基準信号として位相感受性を有する
   レシーバにより捕捉され、 前記第１の捕捉サイクル（ａ）においては、前記第２の
   チャープパルス（２３）は搬送周波数に対してゼロ位相
   シフトで発生させられ、前記レシーバもパルス搬送周波
   数とレシーバ基準信号間のゼロ位相シフトで作動させら
   れ、 前記第２の捕捉サイクル（ｂ）においては、前記第２の
   チャープパルス（２３）は搬送周波数に対して９０°位
   相シフトで発生させられ、前記レシーバは搬送周波数と
   レシーバ基準信号の間の１８０°位相シフトで作動させ
   られ、 前記第３の捕捉サイクル（ｃ）においては、前記第２の
   チヤープパルス（２３）は搬送周波数に対して１８０°
   位相シフトで発生させられ、前記レシーバは再び搬送周
   波数とレシーバ基準信号との間のゼロ位相シフトで作動
   させられ、 前記第４の捕捉サイクル（ｄ）においては、前記第２の
   チヤープパルス（２３）は搬送用周波数に対して２７０
   °位相シフトで発生させられ、前記レシーバは再び搬送
   周波数とレシーバ基準信号との間の１８０°位相シフト
   で作動させられ、 第１のチャープパルス（２２）は常に搬送周波数に対し
   てゼロ位相シフトで発生させられ、 上記４つの捕捉サイクル（ａ、ｂ、ｃ、及びｄ）により
   得られた捕捉物は加えられ、これらの捕捉物の合計は更
   なる処理及び評価に使用される請求項１〜４のいずれか
   １項に記載の方法。 ６、２次元交換分光法に適用される請求項１〜５のいず
   れか１項に記載の方法。 ７、同種核相関分光法に適用される請求項１〜５のいず
   れか１項に記載の方法。 ８、異種核相関分光法に適用される請求項１〜５のいず
   れか１項に記載の方法。 ９、多量子分光法（ｍｕｌｔｉｐｌｅ−ｑｕａｎｔｕｍ
   　ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）に適用される請求項１〜
   ５のいずれか１項に記載の方法。 １０、ＮＭＲ像化（ＮＭＲ−ｉｍａｇｉｎｇ）及び／又
   はＮＭＲトモグラフィに適用される請求項１〜５のいず
   れか１項に記載の方法。 １１、ＮＭＲスペクトロメータ、特に請求項１〜１０の
   いずれか１項の方法を遂行するＮＭＲスペクトロメータ
   であって、ＮＭＲ実験において横方向磁化の励起のため
   に用いられるＲＦ電磁放射場の高速周波数掃引を生ぜし
   めるように設計された周波数変調装置、該周波数掃引さ
   れた励起場は、掃引数（ｓｗｅｅｐ　ｒａｔｅ）、ＲＦ
   振幅、及び掃引繰り返し（ｓｗｅｅｐ　ｒｅｐｅｔｉｔ
   ｉｏｎ）について調節可能である、と、周波数変調によ
   り励起用場周波数範囲を定める搬送周波数に関して励起
   場の位相シフトの調節を可能にするように設計された位
   相制御装置と、位相感受性を有するレシーバの入力信号
   とＲＦ搬送周波数に関して強い位相連関性のもとに保た
   れるレシーバ基準信号との間の位相シフトの調節を可能
   にする位相器装置と、９０°−１８０°再集束シークエ
   ンスで第１の励起用ＲＦチャープパルス（２２）と第２
   の励起用ＲＦチャープパルス（２３）の発生を制御し、
   結果として得られる自由誘導減衰信号の捕捉を遅くとも
   結果として得られるスピンエコー信号の最大レベル時に
   始めるようにした時間制御装置とから成るＮＭＲスペク
   トロメータ。