JPH05113474A - Control device for high frequency power for nuclear magnetic resonance - Google Patents

Control device for high frequency power for nuclear magnetic resonance

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JPH05113474A
JPH05113474A JP3275509A JP27550991A JPH05113474A JP H05113474 A JPH05113474 A JP H05113474A JP 3275509 A JP3275509 A JP 3275509A JP 27550991 A JP27550991 A JP 27550991A JP H05113474 A JPH05113474 A JP H05113474A
Authority
JP
Japan
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probe
power
amplifier
controller
gain
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP3275509A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideo Shino
志野英雄
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Jeol Ltd
Original Assignee
Jeol Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Jeol Ltd filed Critical Jeol Ltd
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Publication of JPH05113474A publication Critical patent/JPH05113474A/en
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  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

Abstract

PURPOSE:To bring out a sufficient performance as NMR by applying appropriate power to various kinds of probes. CONSTITUTION:The titled device is provided with the following controllers: a NMR controller 1 for setting the maximum permiscible power value of a probe by reference to a probe file 9 while reading the status set in the probe; and a power controller 2 for comparing the saturated power value of a power amplifier 6 reading from an amplifier data memory 3 for setting characteristics of the amplifier 6 with the maximum permissible power value of the probe receiving from the controller 1, and for setting the gain of a gain controller 5 provided to the front stage of the amplifier 6 and the attenuation quantity of an attenuator of the back stage of the amplifier 6. Both of the saturated output level and the linear gain of the amplifier 6 are controlled within a fixed range of performance, and the occurrence of the probe damage can be prevented because the output is saturated even if by any chance the input may become an excessive level.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は核磁気共鳴(NMR)装
置において用いられる高周波パワー制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high frequency power control device used in a nuclear magnetic resonance (NMR) device.

【0002】[0002]

【従来の技術】NMR装置では、静磁場中に置いた試料
に対して数十〜数百メガヘルツオーダーの電磁波を照射
したときに磁化から得られるエコー信号を観測している
が、照射パワーが大きすぎるとプローブコイルで放電が
生じて破損する場合がある。通常、NMR分光計のパワ
ーアンプは一定出力で、これに各種検出プローブを取り
つけて使用するために、プローブによっては前述したよ
うな放電を起こし易いものがある。そのため従来では、
プローブにおける放電を避けるためにパワーアンプの出
力を低く設定しておくなどの対処がとられていた。
2. Description of the Related Art An NMR apparatus observes an echo signal obtained from magnetization when a sample placed in a static magnetic field is irradiated with an electromagnetic wave of tens to hundreds of megahertz order. If too much, discharge may occur in the probe coil, resulting in damage. Normally, the power amplifier of an NMR spectrometer has a constant output, and various detection probes are attached to this power amplifier for use. Therefore, some probes easily cause the above-mentioned discharge. Therefore, in the past,
In order to avoid discharge in the probe, the output of the power amplifier has been set low and other measures have been taken.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の方法で
は、放電を生じないようにパワーを低めに抑えることに
なり、各プローブによって放電を生じない範囲で適切な
高めのパワーを印加することができず、NMRとしての
性能を十分に引き出しきれないという問題があった。
However, in the conventional method, the power is suppressed to a low level so that the discharge is not generated, and it is possible to apply an appropriately high power within the range in which the discharge is not generated by each probe. However, there is a problem in that the performance as NMR cannot be fully brought out.

【0004】本発明は上記課題を解決するためのもの
で、各種プローブに対して適切なパワーを印加し、NM
Rとしての性能を十分に引き出すことが可能な核磁気共
鳴用高周波パワー制御装置を提供することを目的とす
る。
The present invention is intended to solve the above-mentioned problems, in which an appropriate power is applied to various probes and the NM
It is an object of the present invention to provide a high frequency power control device for nuclear magnetic resonance capable of sufficiently obtaining the performance as R.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の核磁気共鳴用高
周波パワー制御装置は、発振器出力をパワー増幅器で増
幅してプローブに供給するようにした核磁気共鳴装置に
おいて、プローブに設けられたステータスを読み込むと
共に、プローブファイルを参照してプローブ許容最大パ
ワー値を設定するためのNMRコントローラと、パワー
増幅器の特性が設定されるアンプデータ記憶器から読み
出したパワー増幅器の飽和パワー値とNMRコントロー
ラから送られてくるプローブ許容最大パワー値とを比較
し、パワー増幅器の前段及び後段に設けられたゲインコ
ントーラ及び減衰器のゲイン及び減衰量をそれぞれ設定
するパワーコントローラとを備えたことを特徴とする。
In a nuclear magnetic resonance high-frequency power control apparatus according to the present invention, an oscillator output is amplified by a power amplifier and supplied to a probe. And the NMR controller for setting the maximum allowable power value of the probe by referring to the probe file, the saturation power value of the power amplifier read from the amplifier data storage where the characteristics of the power amplifier are set, and the NMR controller It is characterized in that it is provided with a power controller that compares the obtained maximum allowable probe power value and sets the gain and the attenuation amount of the gain controller and the attenuator provided in the front and rear stages of the power amplifier, respectively.

【0006】[0006]

【作用】本発明は、NMRプローブ毎に設けられたプロ
ーブステータスを読み取ってプローブ設定条件が記憶さ
れているプローブファイルよりプローブの最大許容パワ
ー値を読み込み、一方、各周波数レンジにおける主要周
波数毎にパワー増幅器の増幅特性がセットされたアンプ
データ記憶器からパワー増幅器の飽和パワー値を読み出
して最大許容パワー値と比較することにより、パワー増
幅器の飽和出力レベルと直線ゲインの両方を一定以内の
性能におさめ、万一、入力が過大レベルとなっても出力
が飽和してプローブ破損の発生を防止することができ
る。
According to the present invention, the maximum allowable power value of the probe is read from the probe file in which the probe status provided for each NMR probe is stored and the probe setting conditions are stored, while the power for each main frequency in each frequency range is read. By reading the saturation power value of the power amplifier from the amplifier data memory in which the amplification characteristics of the amplifier are set and comparing it with the maximum allowable power value, both the saturation output level and linear gain of the power amplifier are kept within a certain level. Even if the input becomes excessively high, the output is saturated and the probe damage can be prevented.

【0007】[0007]

【実施例】図1は本発明の制御装置の構成を示すブロッ
ク図、図2は入出力特性を示す図、図3、図4は飽和レ
ベルを減衰させたときの直線領域でのゲイン補正を説明
するための図である。図中、1はNMRコントローラ、
2はパワーコントローラ、3はアンプデータ記憶器、4
は発振器、5はゲインコントローラ、6は高周波パワー
アンプ、7はアッテネータ、8はNMRプローブ、9は
プローブファイル、10は操作部である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a control device of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing input / output characteristics, and FIGS. 3 and 4 are gain corrections in a linear region when a saturation level is attenuated. It is a figure for explaining. In the figure, 1 is an NMR controller,
2 is a power controller, 3 is an amplifier data storage device, 4
Is an oscillator, 5 is a gain controller, 6 is a high frequency power amplifier, 7 is an attenuator, 8 is an NMR probe, 9 is a probe file, and 10 is an operating unit.

【0008】NMRプローブ8には、接点群が設けられ
ており、どの接点がグランドに落ちているかによってタ
イプ毎のプローブステータスがコード化してセットされ
ており、プローブをセットしたときにNMRコントロー
ラ1でプローブステータスコードが読み取れるようにな
っている。プローブファイル9にはプローブステータス
に対する各種プローブの設定条件(最大制限パワー、使
用可能なサンプルの名称、使用周波数、試料冷却の必要
性の有無、磁場補正データの番号等)が記録されてい
る。高周波パワーアンプ6には各周波数レンジにおける
主要測定周波数毎に、図2に示すような入出力特性(直
線領域・飽和領域における基準入力に対する出力値等)
が接点群によりコード化されて設定されており、高周波
パワーアンプ6をセットしたときにこれらのコード化情
報がアンプデータ記憶器3に読み込まれるようになって
いる。そして、操作部10の操作により測定条件が設定
されると、これに応じてNMRコントローラ1よりパワ
ーコントローラ2へ必要な情報が送られる。パワーコン
トローラ2ではアンプデータ記憶器3より高周波パワー
アンプ6のパワー特性、増幅度特性を読み取り、NMR
コントローラ1より送られてきた情報と合わせて、ゲイ
ンコントローラ5に対する減衰量/増幅度量、アッテネ
ータ7に対する減衰量を判定して設定する。
The NMR probe 8 is provided with a contact group, and the probe status for each type is coded and set depending on which contact is grounded. When the probe is set, the NMR controller 1 is used. The probe status code can be read. The probe file 9 records various probe setting conditions for the probe status (maximum limit power, usable sample name, usable frequency, necessity of sample cooling, magnetic field correction data number, etc.). The high-frequency power amplifier 6 has input / output characteristics as shown in FIG. 2 for each main measurement frequency in each frequency range (output value with respect to reference input in linear region / saturation region).
Are coded by the contact group and set, and when the high frequency power amplifier 6 is set, the coded information is read into the amplifier data storage unit 3. When the measurement condition is set by the operation of the operation unit 10, the NMR controller 1 sends necessary information to the power controller 2 in response to the setting. The power controller 2 reads the power characteristic and the amplification degree characteristic of the high frequency power amplifier 6 from the amplifier data storage device 3 and
Together with the information sent from the controller 1, the attenuation amount / amplification amount for the gain controller 5 and the attenuation amount for the attenuator 7 are determined and set.

【0009】高周波パワーアンプ6の入出力特性におけ
る直線領域での制御について説明する。例えば、デカッ
プリング時などのようにNMRプローブ8の入力レベル
が2W(33dBm)であるとすると、発振器4から増
幅系へ送られてくる信号レベルは、高周波パワーアンプ
6のバラツキの標準的増幅度で33dBmを割った値、
例えば−20dBmである。このときゲインコントロー
ラ5は、増幅系全体(ゲインコントローラ5、高周波パ
ワーアンプ6、アッテネータ7)の増幅度が、 33dBm−(−20dBm)=53dB となるように働き、例えば高周波パワーアンプ6が56
dB、アッテネータ7が2dBであれば、ゲインコント
ローラ5のゲインGとしては、 G=53dB−(56dB−2dB)=−1dB が設定される。
The control in the linear region in the input / output characteristics of the high frequency power amplifier 6 will be described. For example, assuming that the input level of the NMR probe 8 is 2 W (33 dBm) such as during decoupling, the signal level sent from the oscillator 4 to the amplification system has a standard amplification factor of the variation of the high frequency power amplifier 6. The value obtained by dividing 33 dBm by
For example, it is -20 dBm. At this time, the gain controller 5 works so that the amplification degree of the entire amplification system (gain controller 5, high frequency power amplifier 6, attenuator 7) is 33 dBm − (− 20 dBm) = 53 dB.
If the attenuator 7 is 2 dB in dB, the gain G of the gain controller 5 is set to G = 53 dB- (56 dB-2 dB) =-1 dB.

【0010】次に、パワーアンプ6のフルパワーの制御
について説明する。NMR観測用の大出力パルスパワー
は通常パワーアンプの飽和パワーを印加する。すなわ
ち、NMRプローブ8からプローブステータスコードを
読み込むと、NMRコントローラ1はプローブファイル
9を参照して最大パワー値をパワーコントローラ2に設
定する。パワーコントローラ2はアンプデータ記憶器3
からパワーアンプ6の飽和パワーを読み取り、プローブ
ファイル9から読んだ値と比較してゲインコントローラ
5にゲインを、アッテネータ7に減衰量を設定する。
Next, the full power control of the power amplifier 6 will be described. As the large output pulse power for NMR observation, the saturation power of the power amplifier is usually applied. That is, when the probe status code is read from the NMR probe 8, the NMR controller 1 refers to the probe file 9 and sets the maximum power value in the power controller 2. Power controller 2 is amplifier data memory 3
Then, the saturation power of the power amplifier 6 is read, and compared with the value read from the probe file 9, the gain is set in the gain controller 5 and the attenuation amount is set in the attenuator 7.

【0011】例えば、アンプデータ記憶器3に設定され
ている値が、入力レベル4dBmのとき出力150Wで
あったとし、取り付けられたNMRプローブのステータ
スコードに対してプローブファイル9から読み出した許
容最大パワーが100Wであったとすると、パワーコン
トローラ2は150Wと100Wの2つの入力からあら
かじめ算出してもっているテーブルを参照し、アッテネ
ータ7に1.75dBという減衰量を設定する。その結
果、増幅系全体の入出力特性は、図3に示すように、破
線から実線に変化し、出力飽和レベルが100Wに制限
されたことになる。
For example, assuming that the value set in the amplifier data storage 3 is an output of 150 W when the input level is 4 dBm, the maximum allowable power read from the probe file 9 for the status code of the attached NMR probe. Is 100 W, the power controller 2 refers to a table calculated in advance from two inputs of 150 W and 100 W, and sets the attenuation amount of 1.75 dB in the attenuator 7. As a result, the input / output characteristic of the entire amplification system changes from the broken line to the solid line as shown in FIG. 3, and the output saturation level is limited to 100 W.

【0012】ところが、図3から分かるように、基準入
力−20dBm、出力2Wに対しても出力アッテネータ
7が1.75dB加わることになるため、出力2Wは
1.34Wに減衰してしまうことになる。そこで、パワ
ーコントローラ2からゲインコントローラ5に対して、
アッテネータ7における1.75dBの減衰量分だけ増
幅する指令を出すようにする。この結果、図4に示すよ
うに、−20dBm入力で出力2W、4dBm入力で出
力100Wという一定の基準にパワーアンプの入出力特
性を合わせ込むことが可能となる。
However, as can be seen from FIG. 3, the output attenuator 7 adds 1.75 dB to the reference input of -20 dBm and the output of 2 W, so that the output of 2 W is attenuated to 1.34 W. .. Therefore, from the power controller 2 to the gain controller 5,
A command for amplifying the attenuation amount of 1.75 dB in the attenuator 7 is issued. As a result, as shown in FIG. 4, it becomes possible to match the input / output characteristics of the power amplifier with a constant reference of -20 dBm input for output 2 W and 4 dBm input for output 100 W.

【0013】なお、最大パワーを入出力特性の直線領域
で入力を調節して設定することも可能であるが、入力信
号の変化でそのまま出力が変化するため、万一入力が大
となるとプローブに過大電力が加わり、破壊するおそれ
があるが、図2に示す出力飽和領域を観測パルス用フル
パワー出力時に用いるようにすれば、入力が万一大きく
なっても出力は飽和していて増えないのでプローブの破
損を防止することができる。
It is also possible to set the maximum power by adjusting the input in the linear region of the input / output characteristics, but since the output changes as it is due to the change of the input signal, if the input becomes large, it may cause a probe error. There is a risk of damage due to excessive power being added, but if the output saturation region shown in Fig. 2 is used for full-power output for observation pulses, the output will be saturated and will not increase even if the input becomes large. It is possible to prevent damage to the probe.

【0014】[0014]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、比較的バ
ラツキの大きいパワーアンプの飽和出力レベルと直線ゲ
インの両方を一定以内の性能におさめることができ、ま
た、入出力の静特性で小パワー(2W)と大パワー(1
00W)の両方を合わせ込んでいるため、大パワーと小
パワー、さらに微小パワーでも小信号部分をパワーアン
プ前段のゲインコントロールで瞬時に切り換え可能であ
る。また、万一、入力が過大レベルとなっても出力が飽
和領域でこれ以上パワーが大幅に出ないため、プローブ
を破損することがなく、また、同一のNMR分光計、パ
ワーアンプシステムで印加パワーに制限のある各種プロ
ーブを取付けても破損することなく使用でき、また、周
波数レンジ毎に飽和パワーとゲイン補正値を設定するた
め、広い周波数範囲にわたって適切なパワーとゲインで
プローブに対してパワー供給することが可能である。
As described above, according to the present invention, both the saturated output level and the linear gain of a power amplifier having a relatively large variation can be kept within a certain level of performance, and the static characteristics of input and output can be obtained. Small power (2W) and large power (1
(00W) is combined, it is possible to instantly switch the small signal portion with large power, small power, and even small power by the gain control in the preceding stage of the power amplifier. In addition, even if the input becomes excessively high, the output will not be significantly higher in the saturation region, so the probe will not be damaged, and the applied power will not be affected by the same NMR spectrometer and power amplifier system. It can be used without damage even if various probes with restrictions are attached, and the saturation power and gain correction values are set for each frequency range, so the power is supplied to the probe with appropriate power and gain over a wide frequency range. It is possible to

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明のパワー制御装置の構成を示すブロッ
ク図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a power control device of the present invention.

【図2】 入出力特性を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing input / output characteristics.

【図3】 飽和出力を減衰させたときの入出力特性の説
明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of input / output characteristics when a saturated output is attenuated.

【図4】 飽和出力を減衰させたときの直線領域の減衰
を補正した入出力特性を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an input / output characteristic in which the attenuation in a linear region when the saturated output is attenuated is corrected.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…NMRコントローラ、2…パワーコントローラ、3
…アンプデータ記憶器、4…発振器、5…ゲインコント
ローラ、6…高周波パワーアンプ、7…アッテネータ、
8…NMRプローブ、9…プローブファイル、10…操
作部。
1 ... NMR controller, 2 ... power controller, 3
… Amplifier data memory, 4… Oscillator, 5… Gain controller, 6… High frequency power amplifier, 7… Attenuator,
8 ... NMR probe, 9 ... Probe file, 10 ... Operation part.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 発振器出力をパワー増幅器で増幅してプ
ローブに供給するようにした核磁気共鳴装置において、
プローブに設けられたステータスを読み込むとともに、
プローブファイルを参照してプローブ許容最大パワー値
を設定するためのNMRコントローラと、パワー増幅器
の特性が設定されるアンプデータ記憶器から読み出した
パワー増幅器の飽和パワー値とNMRコントローラから
送られてくるプローブ許容最大パワー値とを比較し、パ
ワー増幅器の前段及び後段に設けられたゲインコントー
ラ及び減衰器のゲイン及び減衰量をそれぞれ設定するパ
ワーコントローラとを備えた核磁気共鳴用高周波パワー
制御装置。
1. A nuclear magnetic resonance apparatus in which an oscillator output is amplified by a power amplifier and supplied to a probe,
While reading the status provided on the probe,
An NMR controller for setting the maximum allowable probe power value by referring to the probe file, the saturation power value of the power amplifier read from the amplifier data storage device in which the characteristics of the power amplifier are set, and the probe sent from the NMR controller. A high frequency power control device for nuclear magnetic resonance, comprising: a gain controller provided before and after a power amplifier, and a power controller for setting a gain and an attenuation amount of an attenuator, respectively, by comparing with an allowable maximum power value.
JP3275509A 1991-10-23 1991-10-23 Control device for high frequency power for nuclear magnetic resonance Withdrawn JPH05113474A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009041963A (en) * 2007-08-07 2009-02-26 Jeol Ltd Nmr apparatus
JP2011137809A (en) * 2009-12-07 2011-07-14 Bruker Biospin Ag Method for adjusting rf signal in nmr system, and probe head for executing the method

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JP2009041963A (en) * 2007-08-07 2009-02-26 Jeol Ltd Nmr apparatus
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