JPH0354315B2 - - Google Patents

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JPH0354315B2
JPH0354315B2 JP59012190A JP1219084A JPH0354315B2 JP H0354315 B2 JPH0354315 B2 JP H0354315B2 JP 59012190 A JP59012190 A JP 59012190A JP 1219084 A JP1219084 A JP 1219084A JP H0354315 B2 JPH0354315 B2 JP H0354315B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [技術分野] 本発明は、典型的には磁気共鳴現象に基づいた
分析計測器に関するものであつて、特に、NMR
スペクトロメータのプローブにおける固有の構造
に起因する磁場による摂動を減少させるものに関
するものである。
[技術的背景] 典型的な核磁気共鳴(NMR)分析装置におい
て、試料は、磁場の均等領域内に位置する容積内
に置かれる。共鳴の励振及び検知は、通常、試料
に関して間隔をあけて適切に置かれ、好適には試
料を包み込んでいるところの1つ(または複数)
のコイルから得られる。特に典型的には、現代フ
ーリエ変換共鳴分光学については、試料は1つの
コイル内でそのコイルと同軸となるように配置さ
れた円筒管の中に入つている。そして、その試料
管をその軸線上で急速に回転し磁場に対して残つ
ている如何なる不均等性もなくして平均化する手
段が備えられる。
典型的な先行技術の装置における試料体積を囲
む物質は、多くの物質を含んでいるであろう。例
えば、通常ガラスであり、場合によつてナイロン
製又はそれに類似した不活性物質のストツパーデ
リミター(stopper delimiter)を有する試料容
器と、RFコイル導線を形成する導電性物質(一
般に、銅、アルミニウム、銀、金若しくはプラチ
ナ、又はこれらの物質の組合わせであるところの
もの)と、コイルを支持するコイル枠と、そのコ
イル枠に導体を固定するための接着剤と、コイル
巻線要素の相互作用のためのコイル枠に在る1つ
又はそれ以上の穴と、全ての利用可能空間を充満
する空気などである。これらの物質は、試料及び
溶媒自体とは異なり、様々な磁化率を示し、試料
を通る磁場の分布を変化させることによつて信号
に影響を及ぼす。試料とRF場との相対回転は、
非円筒形状の磁場摂動の発生源を平均かするよう
に働き、その平均化は等しい円筒状の対称性をも
たらす。これらの発生源のいくつかは、従来技術
を補う機構において考えられていた。コイル材料
と接着材料は、米国特許第3091732号でアンダー
ソンによつて考察されており、その中で、コイル
をコイル枠に固定するためのコイル材料及び接着
材料を提供することが試みられたが、どちらの材
料も空気に近似した磁化率を示すことが必要とさ
れた(これらの要素は水中に沈める必要がある)。
スペクトロメータの有効体積内に存在する構造に
起因する磁場の不均等性は、溶媒の磁気特性と同
じ特性を有する物質でその構造体を作ることによ
り補正され、試料容積全体にわたる軸線方向の均
等性が得られる。これは米国特許第4549136号に
開示されている。サドルコイル(saddll coil)を
形成する物質の幾何学的な軸線方向の配置の補正
は、米国特許第4563648号で論じられている。
従来技術では、RFプローブコイルを支持して
いる枠は、ガラス又はそれと同様な物質から成る
円筒状のものである。枠の内面にコイルを取り付
けることには、試料との接近連結が得られるとい
う利点があるが、コイル−ターミナルに接近させ
なければならない。穴は枠に設けてもよく、さも
なければ(サドル)コイル導線を、サドルコイル
構造に必然的に現れる交差点に設けられた絶縁体
とともに枠に沿つて向けなければ成らない。導体
が所望する磁化率を示すように特別に成形された
ところでは、穴又は絶縁物質によつてもたらされ
る軸線方向の磁気の不連続性は、比較的重大にな
る。有効試料領域内で有効領域の軸線方向の範囲
よりも短いこのような磁気的不連続性の如何なる
ものも、このような重大な摂動の原因になる。回
転している試料については、その不連続性は方位
角方向について平均化することができる。もし、
その不連続性が軸線方向に長く延びれば、好適な
軸対称の磁気的平均化は摂動を均等化し、摂動を
効果的に除くであろう。
[発明の概要] 本発明の簡単な実施例は、円筒壁に穴を必要と
するコイル枠は穴の代わりに縦に伸びた長いスロ
ツトが提供されることは明らかである。スロツト
の長さは軸線方向の連続性を確保するが、試料の
回転は方位角方向における不連続性の平均化をも
たらす。もし、スロツトが一定の幅であれば、平
均化された磁化率は軸線方向の位置による変化は
ない。
コイル支持のための軸対称が、ここに1つの実
施例において、複数のグラス(又は同様な物質
の)ロツド又は管であつて、その軸線がコイルの
軸線を横切る平面内の円の周辺に置かれたものに
よつて形成されたかごを配置することによつて得
られる。好適には、サドルコイルはかご内に配置
される。結果としてのかごの開放構造は、サドル
コイル導線に近付けることを可能にし、回転して
いる試料から見て平均して軸対称を形成する。
ガラスの円筒が中空部材であるところのその実
施例において、磁気の均等性を達成するための付
加的補正は、その管の内側で調節することができ
る。特に、プローブの有効体積の軸線に沿つて計
つた中央領域を占める螺旋状のコイルは、所望の
構造内に入れられている。おのコイルを越えた実
質的な軸線方向領域に及び前記中央領域(そのコ
イルによる)内に広がつている平均磁化率を維持
するために、磁化率を与える物質が、各々の管を
通して、その管の端部から内部を通つて螺旋コイ
ルの近辺で終わる中央領域まで達するように挿入
されている。物質は磁化率を与えるために選択さ
れるが、その磁化率は(非実在的な)円管表面に
わたつて平均化され、中央領域と付加領域の間の
軸線方向の連続性が与えられる。
[好適実施例] 第1図を参照するとNMRスペクトロメータ3
0が略示ブロツク線図で示されている。それに
は、空気間〓にプローブ32が配置されている円
柱31によつて象徴的に示された高磁場磁石が含
まれている。プローブの上部に確保されているの
はスピナー組立体33で、それは試料管(図示せ
ず)を収納する。スピナー組立体33は、磁場中
の試料管の回転を支持しており、スピナーに回転
を与えるために接続された空気供給源34から空
気が供給される。信号プロセツサ内のRF送信
器/受信器がプローブ32に接続されており、そ
のプローブは試料管内の試料の共振スペクトルを
励起し検知するためのコイル(図示せず)を備え
ている。信号プロセツサはまた、表示手段36に
よつて象徴的に示されるように、検査中のスペク
トルを表示するための手段を備える。
第2図は在来の円筒コイル枠40の図示であつ
て、その枠はその内部でサドルコイルを支持する
ためのものであり、サドルコイルの一部分42が
示されている。スロツト44の軸線方向の長さ
は、そのコイルの長さよりも長くなつている。コ
イル内の試料が軸線46の周りで回転させられる
とき、枠40とスロツト44の磁化率は方位角方
向について平均化され、その平均化は軸線方向に
連続的である。
第3図は、複数の平行なロツド又は管部材6
2,64,66,68,70,72から形成され
るかご61内に置かれた半径R−rのサドルコイ
ル60の部分斜視図である。そのロツド又は管
は、好適にはガラス又はセラミツク又は検査中、
周波数スペクトル中の共振信号に影響しないよう
な物質である。これらの部材は半径Rの円周上に
間隔をあけて置かれ、半径R−r(ここでrは、
管状部材64,66等の半径)である仮想の内接
した環状帯を形成する。かご61は、ロツド又は
管状部材を収納するために、前記半径Rの円周上
に穴があけられた端部平板58及び74を有す
る。かごの長さは、もちろん、RFプローブコイ
ルの軸線方向の長さによつて実質的に限定される
有効体積の実際の長さに比べて長い。
第4A図は、1つ又はそれ以上の部材64,6
6等によつて支えられたサドルコイル60(又
は、他の例としては、螺旋上コイル86)の断面
の図示である。サドルコイル60及びソレノイド
コイル86が、縦断面方向からの斜視図として第
4B図、第4C図に別々に図示されている。部材
66,64等は、好適には中空管であつて、
各々、補償用物体82が挿入されている。その物
体82は、コイル及びコイル枠構造体の平均磁化
率特性を軸線方向に拡大し、が少なくとも半径R
−rの円筒表面にわたつて平均化させるために用
いられている。物体82は、全体としてこの望ま
しい平均磁化率をもたらすように選ばれる。結果
として、磁化率の均等性の軸線方向の連続性が確
立され、それとともに得られたスペクトルは、改
良された分解能及び固有の傾き(gradient)を示
す磁場の減少にともなう有効な感受性によつて特
徴づけられる。第5a図及び第5b図は、半径
5.4mmのガラス管中にコイルが支持されているこ
とを特徴とする。従来技術(第5a図)のプロー
ブで得られるジオクサンの13C信号とデカツププ
ル(decoupled)した陽子の部分の比較である。
第5b図には、本発明の効果を示すために、理想
的なrfサドルコイル(長さ2.2cm半径5.5mm)を支
持する本発明のコイルかごを用いたときの、第5
a図と同じ物質の同一の密度での同じスペクトル
領域が図示されている。同様な統計的精密さ(過
渡的数(number of transients))で同様なピー
クが描かれている。この比較から、その分解能は
明らかに改良され、第5a図の周波数の高い側と
低い側の端部は、第5b図のピークにおいて明ら
かに押さえられている。
この効果は以下の理由による。即ち、2つのサ
ドルコイルを接続するために通常はコイル導線を
通すための穴がコイル枠に設けられている。その
穴が構造体において磁気的に不均一なことは幾何
学的に見て明瞭であり、また、コイル枠を構成す
る物質も磁化率があるので空間である穴により磁
気的不均一が生じることが分かる。この穴を軸線
方向に伸びるスロツトに代えると、コイル枠と回
転試料との間に相対的回転がある場合はこの空間
の不均一性は軸線方向の対称性を作ることにな
る。このような対称性は従来の穴であつても得ら
れるが、スロツトにしてコイル枠に空間を大きく
とることは試料容積の全磁化率に影響する非試料
物質を減少させるので、試料容積内の磁化率の均
一性は著しく向上し、第5b図のような明らかな
効果が得られるのである。更に、試料容積の全磁
化率に影響する非試料物質を極力減少させるとい
う見地から発明されたものが第3図に示したもの
である。
この特定的に記載された実施例に対して、本発
明の範囲から逸脱することなく多くの変化をもた
せることができることは、容易に理解されるだろ
う。また、本発明は前記の特許請求の範囲によつ
て限定されるものであり、特定的に記載した実施
例に限定される物ではない。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に関する略示図である。第2
図は、本発明の原理の簡単な例である。第3図
は、好適な実施例である。第4A図、第4B図、
第4C図は、付加的な軸線方向の補正を示す実施
例で在る。第5a図は、本発明を用いずに得られ
たスペクトルである。第5b図は、本発明を用い
て得られたスペクトルである。 [主要符号の説明]、30……NMRスペクト
ロメータ、32……プローブ、33……スピナー
組立体、40……コイル枠、42,60……サド
ルコイル、44……スロツト、61……かご、6
2,64,66,68,70,72……平行なロ
ツド又は管部材。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ジヤイロ磁気スペクトロメータ用のRFプロ
    ーブであつて、 (a) 分析のために試料を保持するための、試料収
    納手段と、 (b) 前記試料収納手段を回転軸の周りで急速回転
    させるための試料回転手段と、 (c) 前記試料におけるジヤイロ共鳴を励振し、検
    出するためのRFサドルコイル手段と、 (d) 前記RFサドルコイルを前記回転軸に対して、
    軸方向にそろえ、前記軸から一定の距離をあけ
    て支持するRFコイル支持手段と、 から成り、 前記支持手段が側壁に少なくとも1つの軸線方
    向に並行にそろえられたスロツトを有し、 該スロツトの軸線方向の長さが、実質的に、前
    記RFコイル手段の軸線方向の長さに沿つて延び
    ているところのRFコイル支持手段。 2 特許請求の範囲第1項に記載されたRFプロ
    ーブであつて、 前記コイルが、前記コイル支持手段の内側に配
    置されているところのRFプローブ。 3 特許請求の範囲第2項に記載されたRFプロ
    ーブであつて、 前記RFコイル支持手段が対称軸を横切る平面
    内に配置され、各々が前記軸線に対して平行な剛
    性軸方向支持部材及び、前記軸線上部材の端部を
    固定するための平板を有する軸対称組立体とから
    成ることから、前記RFコイルを支持するための
    開放構造が形成されるところの、RFプローブ。
JP59012190A 1983-04-08 1984-01-27 Nmrプロ−ブコイル型枠構造 Granted JPS59190642A (ja)

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JPS59190642A JPS59190642A (ja) 1984-10-29
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DE (1) DE3408346A1 (ja)
GB (1) GB2137759B (ja)

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