JPH05188125A - 磁場中の磁界の乱れを補償する方法とその装置 - Google Patents
磁場中の磁界の乱れを補償する方法とその装置Info
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Abstract
気共鳴の測定用の超伝導電磁石の試料室中の時間的に変
動する磁界の乱れを補償する方法とその装置を提供す
る。 【構成】 この補償方法では、比較物質の核信号の分散
信号 uX を検出し、分散信号に応じた電流を電磁石の磁
場補正コイルに発生させて補償に利用する。更に、比較
物質の吸収信号 uY を検出して、量 uX/uY や (1/uY)(d
uX/dt)に応じて補償を行う。これ等のことは多数の影響
量に無関係である。
Description
分散信号 uX を検出し、分散信号に依存する電流を磁界
補正コイルに発生させて補償に利用する、磁界の高い一
様性を有する電磁石の磁場中、特に磁気共鳴測定用の超
伝導電磁石の試料室中の時間的に変化する磁界の乱れを
補償する方法およびその装置に関する。
共鳴信号の分散信号uX を利用する。この分散信号は、
核磁気共鳴信号が目標周波数からずれた場合、補償をど
の方向に行うべきかの符号を直接与える。吸収信号uY
は、NMR磁場の安定化のため、つまり所謂NMR Loc
k (NMRロック)のために利用されず、磁場を所謂
"Shimmen" (シーメン、詰め物を入れること)によって
均一にするため、ロックされた制御状態を表示するのに
のみ使用される。この吸収信号は、周知のように、分散
信号に対して 90 °位相がずれている。
MR磁場の安定化をできる限り正確に行う努力をしてい
る。その場合、比較物質の小さな周波数変化となる小さ
な擾乱振幅や、かなり大きな外部磁場擾乱振幅を補償す
る。
MR磁場の安定化に対する新しい可能性を提供すること
ことにある。
により、比較物質の核信号の分散信号 uX を検出し、分
散信号に依存する電流を磁界補正コイルに発生させて補
償に利用する、磁界の高い一様性を有する電磁石の磁場
中、特に磁気共鳴測定用の超伝導電磁石の試料室中の時
間的に変化する磁界の乱れを補償する方法の場合、更に
比較物質の吸収信号を検出し、重要な量 uX/uY と (1/u
Y)(duX/dt)の組み合わせに応じて補償を行うことによっ
て解決されている。
較物質の核信号の分散信号 uX を検出し、分散信号に依
存する電流を電磁石の磁界補正コイル(2)に発生させ
て補償し、特に請求項1〜6の何れか1項の方法を行う
装置を備え、磁界の高い一様性を有する電磁石の磁場
中、特に磁気共鳴測定用の超伝導電磁石の試料室中の時
間的に変化する磁界の乱れを補償する装置の場合、核信
号の分散信号 uX と吸収信号 uY を与える位相に敏感な
整流器(60,62)を備え、 uX/uY や (1/uY)(duX/d
t)に依存する少なくとも一つの量を発生させる装置(6
4,66)を備えていることによって解決されている。
求の範囲の従属請求項に記載されている。
Y と(1/uY )(duX/dt) が、以下に説明するように、多く
の影響量に全く無関係であるため、正確な磁場補償が容
易になる点にある。上記のことは、この発明により、分
散信号が比較物質の吸収信号に組み合わされることによ
って可能になる。前記の適切に選択すべきウェイトは、
個々の場合、補償に対する上記の量のただ一つしか使用
しないことになる。
1/T2 ・ uX/uY に応じて行われている。ここで T2 は
比較物質のスピン・スピン緩和時間である。この場合の
利点は、擾乱周波数が低く、 T2 が既知の場合、上記の
量が、つまり擾乱振幅(乱れによる比較物質の核磁気信
号の周波数のずれに相当する)が直接求まる点にある
(式1.38 を参照)。この量は、擾乱振幅が小さい場
合、正規な運転状態で磁場の乱れをもっぱら制御するの
に適している。何故なら、この量は比較的少ない雑音成
分を含むため、正確な微調整が行えるからである。既存
の雑音成分を更に抑制するため、実際上一定に維持され
ている量 uY を低域濾波器で濾波すると効果的である。
1/T2・uX/uY + 1/uY・duX/dtに応じて行われている。
この利点は、上記の等式が正確に当てはまり、条件なし
である点にある。この量によって、擾乱振幅が比較的大
きい場合、粗い制御を良好な動特性で行える。微調整の
ためには、この量は必然的に使用されない。何故なら、
上記量が粗い制御の場合重要性のすくない雑音成分を含
むからである。これには反して、上記の粗い制御では、
大きな擾乱振幅を計算し、直ちに補償できると言う大き
な利点がある。補償のためにこの量を使用することは、
制御のロックイン範囲を改善し、それ故に、多くの場
合、制御の補足範囲を見過ごすことを防止する。
と好ましくはこれ等の量から導かれる制御信号もデジタ
ル計算で求めている。この利点は、簡単なプログラムの
変更で調節が行える点にある。しかし、制御はこの発明
によれば、市販の電子回路を使用しても行えることを明
確に指摘しておく。
実施例には、上に説明した種々の利点がある。この発明
の一つの実施例では、少なくとも一個の測定変換器の後
に制御器が後続し、この制御器の出力端に制御特性に応
じて修正された当該制御器の入力信号が出力する。これ
によって、測定変換器から出力された信号が補正され
る。
あるいは他方の量、あるいは両方の量の組み合わせを選
ぶ切換装置が設けてあり、これによって所望の信号を選
択できる。
X と吸収信号 uY に応じて、制御器や切換装置を制御す
る制御装置が設けてある。これにより、分散信号と吸収
信号を計算に入れて、一方あるいは他方の測定変換器の
出力信号や両方の出力信号の組み合わせを磁界の変化を
補償するために使用できる。
を求めるデジタル電算機が設けてある。この発明の一つ
の実施例では、外部擾乱源の早い磁界変動を補償するた
め、電磁石の外に配設された磁場センサが使用されてい
る。
きより詳しく説明する。図1には、この発明を理解する
のに必要なNMR分光計の要素とこの発明による安定化
装置が示してある。NMR分光計には磁界コイル1があ
る。このコイルでは、1個の超伝導コイルを使用してい
る。このコイルは磁界H0 を発生させるために使用され
ている。上記磁界は非常に磁場均一性の高いもので、好
ましくは10 -5以下にすべきである。磁界コイル11に
対して同心状に(しかし図1では理解を良くするため、
間隔を設けて示してある)一個の非超伝導の磁界補償コ
イル2が設けてある。このコイルには磁界H0 の時間変
動を補償するために電流を流す。この磁界補償コイル2
から発生する磁界をここでは記号ΔHreg と表す。通常
のように、核磁気共鳴を励起する高周波パルスを導入
し、この核磁気信号を検出するプローブヘッド5が設け
てある。プローブヘッド5に電力を供給するため、高周
波送信器6が使用される。この送信器の入力端は高周波
発生器8に接続している。この場合、高周波パルスの発
生は後で述べる二つの部材の間に接続されているスイッ
チ10で象徴的に示してある。スイッチ10には、制御
導線12を介して切換パルスが供給される。これ等のパ
ルスは低周波発生器14によって発生する。切換パルス
は、この実施例では、同極で繰返周波数(角周波数)ω
m の矩形波パルスである。
性でパルス繰返周波数ωm /2を有する矩形パルスから成
る他の制御信号を発生する。更に、この低周波発生器は
制御導線18に同じように周波数ωm /2の基準信号を出
力し、クロック導線20にクロック信号を出力する。最
後に述べた二つの信号は、デジタル動作する計算機25
に導入される。高周波発生器8と低周波発生器14はベ
ース発振器28によって制御される。
ピン信号Ui は増幅器30と制御スイッチ32を介して
二つの混合器34と36に導入される。前記スイッチの
制御入力端は制御導線16に接続している。スイッチ3
2はこのスイッチに導入される制御信号(関数 m(t))に
応じて極性切換を行う。これ等の混合器は高周波発生器
から同じであるが位相が 90 °ずれた高周波周波数の電
力を供給される。この場合、この実施例では、両方の混
合器の出力信号は低周波領域にある。それにも係わら
ず、低周波への変換は、一つまたはそれ以上の中間周波
数回路を介しても行われる。両方の混合器34と36の
出力信号を Re(U 2) と Im(U 2)、 つまりU2 の実部と
虚部と表す。これ等の信号はそれぞれ低周波フィルター
37と38を介してアナログ・デジタル変換器40の二
つの入力端に導入される。この変換器の出力端には、計
算機25の入力端が接続している。計算機25の出力信
号がデジタル・アナログ変換器42に導入される。この
変換器のアナログ出力信号は増幅器44を介して磁界補
正コイル2に導入される。デジタル・アナログ変換器4
2と増幅器44は制御可能な電流源を形成する。
線の強い電流変動)による急激な磁界変動は磁場センサ
46によって検出され、アナログ・デジタル変換器48
を介して計算機25に導入され、適当な補正信号を発生
し、デジタル・アナログ変換器42に導入される。図2
に示す補償装置80は上記の擾乱の補償に周波数に応じ
た影響を与える。
8のデジタル出力信号が、図1のパルス波形である信号
導線18に供給される基準信号を使用して、同期整流さ
れる。これは機能ブロック60と62で示してある。整
流された信号 uX と uY はそれぞれ、対応する測定変換
器1と測定変換器2によって象徴的に暗示されている第
一測定変換部64の第一測定変換値と第二測定変換部6
6の第二測定変換値にそこに記入されている公式に応じ
て変換される。この場合、信号 uY は低域フィルターを
介して測定変換部66に導入され、この低域フィルター
の出力信号に記号(uY ) が付けてある。これ等の測定変
換器の出力信号は、純粋に数値計算を行う制御器68と
70を介して制御されるスイッチ72に導入される。こ
のスイッチは制御器1、制御器2の出力信号あるいは両
方の出力信号の組み合わせを選択し、選択した信号をデ
ジタル・アナログ変換器42に導入する。
り良く理解するために使用され、純粋な数値計算的で示
してある。互いに直交している核磁気信号 uX と uY は
測定変換器と制御器から成る二つの平行する計算群中で
演算処理され、スイッチ中で個々に接続されるか、ある
いは適当な重みを付けて先ず加算して、次いで接続され
る。
算して、両方の制御器68と70の制御パラメータとス
イッチ72の切換指令を発生する制御器制御部74が設
けてある。
の式と計算に関係している。図3と図4に示すベクトル
および図5と図6に示す切換関数 m(t) は既知であり、
以下の記載に使用される。
量を導くため、核磁気共鳴信号を利用する。この測定量
によってH0 の磁界強度を一定値に調節できる。以下で
は、核磁気共鳴信号を数学的に導く。核スピン系を特徴
付けるブロッホの式から出発して、受信コイルに誘起す
る信号を計算する。この信号の変調は受信器の開閉によ
って行われ、接続されている同期整流部を有する直交検
出器が一緒に使用され、次いで両方の直交チャンネルの
出力信号 uX と uY が求まる。
できるように行うため、機能ユニットの大分は数値的に
表してある。従って、柔軟性に関して最大限が達成さ
れ、標準的なパラメータと操作がソフトウェヤで行わ
れ、容易に変更できる。
T2 2 ≪ 1) と擾乱周波数ωs を有するある与えられた
磁界の乱れ、γΔH0 cosωst =Δωcos ωst を出発点
として、この擾乱が核スピン信号 uX と uY への影響を
計算すると、等式(1. 32)と (1.33) になる。このこと
から、上記磁界の乱れが uY に影響を与えず、 uX にの
み現れることが判る。 uX は等式 (1.36) にもう一度複
素平面のベクトルとして記述される。括弧の式は低域フ
ィルターの伝達特性を正確に表し、非常に早い磁界変動
に殆ど反応しない核スピン系の慣性を表す。
ktot,送信振幅 H1,飽和パラメータγ2 H1 2 T1 T2 等の
ような非常に多くのパラメータに依存することが判る。
これに反して、U X を uY で割算すると、これ等の全て
のパラメータを除去でき、非常に簡単な等式 (1.37) と
なる。
タの影響を計算に入れて、この場合は補償する適合処理
と既に見なされている。他の重要な関係式は等式 (1.3
9) である。この式はΔωの値がおおきい場合でも、擾
乱振幅の正確な値を直接与える。しかし、これには、
(1.38)あら既に知られている量 uX /(T2uY) の外に、微
分商 duX /dt.しかし、この微分は一緒に欠点も与え、
雑音信号の周波数スペクトルが周波数に比例するように
なるため、Δωの計算が不正確になる。
と、等式(1.39) は線型の微分方程式になる。この式は
フィルターによって実現できる。このフィルターの振幅
特性は周波数ω=1/T2 まで平坦に推移し、そこから 2
0 db/ デケードで上昇する。このフィルターの複素伝達
関数Eは、E = 1+iωST2 で与えられ、このフィルターが uX の低域フィルター特
性(等式1.37を参照) を正確に補償し、Δωほど正確に
比例する量を与える。
より大きく、 uY が一定でない場合、大きな擾乱振幅の
影響下でも、値Δωを正しく与える。 uY が一定でなく
なると、この等式は非線型の微分方程式になるので、核
スピン系の既知の非線型特性も表せることが判る。
関係な量Δωを出力するので、つまり平坦な振幅特性を
有するので、安定化判定基準を最も簡単な実施例で満た
すのに1.制御器68を低域フィルター特性を有する増
幅器で構成するだけで充分である。2.測定変成器66
は既に低域フィルター特性の信号を出力するので、最も
簡単な実施例では、2.制御器70を平坦な振幅特性を
有する増幅器として設計できる。
あるいは二重積分回路を使用すると改善された特性が得
られる。しかし、これ等の回路は制御技術上の安定性の
ため、制御帯域の下部周波数領域でのみ積分特性を実現
する。
えた1.チャンネルは、優れた動特性を有し、大きな擾
乱振幅Δωの場合、特に粗い制御に適している。何故な
ら、その場合、このチャンネルの強い雑音の難点が、Δ
ωを正確に計算すると言う利点に比べて重要でないから
である。この1.チャンネルは制御のホールド範囲と検
出範囲も改善するため、この制御が遮断状態になるのを
更に防止する。
えた2.チャンネルは、 T2 によって制限される動特性
を有し、正規動作状態で小さい擾乱振幅の場合に適して
いる。何故なら、このチャンネルは雑音が少なくいため
正確な微調節ができるからである。この場合、 uY は小
さい擾乱振幅で実際上一定であるから、この信号は先ず
低域フィルター75を経由して導入され、次いで2.測
定変成器66が利用される。こうして、既存の雑音成分
が更に除去される。
uX と uY から制御器68と70に対する最適パラメー
タと、制御回路の測定変換の二つの方法をどんな重みを
付けて行うかを算出する。正規動作状態であり、しかも
僅かな擾乱振幅しか存在していない場合、制御部は2.
チャンネルを主に、そして1.チャンネルを止める。大
きな擾乱が生じると、直ぐ特にこのことが信号 uX で確
認され、擾乱が再び消えるまで、制御器の制御部が1.
チャンネルを動作させるか、あるいは1.チャンネルに
完全に切り換える。次いで、再び2.チャンネルに切り
換える。より大きい擾乱が常時存在するなら、両方のチ
ャンネルが動作し、擾乱を抑制することと擾乱を最小に
することの間 の最適な妥協が達成されるように、これ
等両方のチャンネルの間の重み付け配分が選択される。
これ等の過程が全て数値的に行われるので、他の重み付
け方法を使用することも非常に簡単である。特に、制御
パラメータを変更することによって、両方の制御器の周
波数特性も擾乱振幅の大きさに応じて可変でき、最適に
することもできる。
とする緩和時間 T2 は、第一近似で予測値として採用さ
れる。しかし、制御を更に最適化するため、 T2 をより
正確に知る必要がある。これは、制御回路の適当な場所
で信号 (uX)M を加算して所定の分散信号 uX が生じる
ようにする特別な測定過程によって達成される。この加
算に適当な場所はxチャンネルの同期整流器60の出力
端である(図2を参照)。磁場安定子はこれ等の介入に
反応し、2.制御器70を経由して電流源42,44と
磁場補正コイル2に磁界変化を発生させる。この磁界変
化は分散信号uX となり、この信号を用いて磁場安定子
は供給された信号(uX)M を補償する。このことは、2.
制御器70と電流源の増幅率が大きくなればなるほど正
確になる。充分大きな増幅率で、定常状態に達したら、 uX =−(uX)M となる。
2となり、等式 (1.38) は
γΔH0にいたるまで全て既知である。しかし、前記周波
数変化は磁場補正コイル2に発生する磁界変化ΔH0によ
って検出される。ΔH0は、つまり信号変化Δuaus によ
って生じ、この変化は計算機25の出力端で求まる(図2
を参照)。そして、関係式ΔH0/Δuaus = g0 が既知で
あるから、Δωに対して、 ΔH0= g0 Δuaus Δω=γΔH0 =γg0Δuaus が得られる。
器80(図2を参照)を遮断することが判る。更に、上
に説明したT2の測定は磁場安定子の動作状態で、つまり
閉じた制御回路で行われることが判る。
(uX)M, uX, uY と uaus が記入してある。信号Δuaus
は二つの信号レベルを引き算して求まる。これ等の信号
レベルは、磁界の乱れと雑音の影響を低減するため、充
分長い測定時間 TM にわたって測定する必要がある。
た制御回路で確実に抑制することができない。高い動特
性を有する1.チャンネルは、原理的にこのような乱れ
を排除するのに適しているが、このチャンネルの付加的
な雑音がダイナミックレンジを制限している。そのた
め、他のセンサ、つまり磁場センサ46を導入してい
る。このセンサは全磁石系の外にある磁界の乱れを検出
する。そこでは、上記磁界の乱れがNMRプローブのと
ころより何倍も強い。何故なら、クライオスタットの導
電性金属部品や、超伝導コイルによってシールドされて
いなく、部分的に補償されていないからである。そし
て、そこでこれ等の乱れが簡単で早く反応する測定検出
器(例えば、フォルスタプローブやホールプローブのよ
うな検出器)で検出される。しかし、その場合の難点
は、外部磁界の乱れに対する試料のところの磁界の乱れ
が周波数に依存する(電磁石コイルやクライオスタット
の金属構造体への侵入深さが周波数に依存するため)こ
と、および、それ故に磁場補正コイルに達する前に、望
ましい早い磁界の乱れを補償するため、検出された外部
信号に先ず周波数特性補正を加える必要がある(図2の
補償器80の中で行われる)点にある。この補償方法で
の問題点は、測定技術と数学的なデータ処理方法の補助
手段の下で行われる正しい周波数特性の補正を見出すこ
とにある。磁場センサ46によって検出された擾乱磁界
は一様と見做すことができ、高々 H0 磁界の方向に進む
擾乱磁界の成分のみを計算する必要があるので、大抵た
だ一個の磁場センサで充分である。
引用した検出NMR信号に対する等式を求める。核スピ
ン系は、磁界ベクトルHに影響されている磁化ベクトル
Mで特徴付けることができる。HとMは直交座標系で定
義される(図3と図4を参照)。
andbuch der Physik", S. Fluegge,Band XXXVIII/1,第
130頁、式 2.6を参照) 、
し、xを実数軸、yを虚数軸とすると、 F= Hx +iHy (1.4) G= Mx +iMy (1.5) となる。
に加え、更にこれに両方の等式 (1.4)と (1.5)を代入す
れば、三つのブロッホの式は二つになる。
GにFの複素共役を掛けた積の複素数成分である。磁界
ベクトルHを段階的により正確に決めることにする。第
一段階では、一定のz成分 H0 のみ決め、x成分とy成
分を零にする。これは、核スピンの自由歳差運動の状態
に対応する。即ち、
2 と共に減少する。そして、これは他の計算に重要であ
り、この成分は角周波数ω0 =γH0 で時計方向に回転
する。第二段階では、z成分に HZ = H0 =ω0/γに加
えてxy平面の回転磁界Fを導入する。この回転磁界は
核スピン系を励起するために使用されるので、自由に歳
差運動するスピンと同じ向きに回転する。つまり時計方
向に回転するが、ω0 とは幾分異なった角周波数ωで回
転する。即ち、
Z =ω0/γを用いて、
は、原理的に時間的な振幅変化 a(t) と位相変化φ(t)
で表せる。つまり、
向を向いているので、成分 My のみが受信コイルに誘起
する核共鳴信号 ui に対して重要になる。つまり、
件、
一加算部のみが重要である。つまり、 ui = k1 ω a(t) cos(ωt +φ(t)) である。
号U i を定義し、実数部のみ考慮する。つまり、
891号明細書から公知のように) 切換動作させて、U i
に周期的な切換関数 m(t) を掛ける (図5と図6を参
照)。こうして、U 3 が生じる。つまり、
路で低周波領域に二回混合される。しかも、信号U 3 と
同じ周波数ωであるが、 90 °ずれた位相の二つの局所
発振器で混合される。数学的には、この二つの混合過程
はU 3 に二つの指数g2・exp(iωt)と−g2・exp(iωt)を
掛けることに相当する。これ等の指数は互いに 90°位
相がずれ、U 3 とは反対の向きに回転する。第一混合部
はU X2を出力する。つまり、
複素信号U X2とU Y2の実数部によって与えられる。つま
り、 uX2= Re(U X2) uY2= Re(U Y2) = Re(− iU X2) = Im(U X2) 従って、複素信号U X2のみを計算するだけで充分であ
り、その場合、二つの直交チャンネルの信号 uX2と uY2
がU X2の実数部と虚数部によって与えられることに注意
すべきである。U X2の代わりに、より簡単な関係式U 2
を利用すべきである。つまり、
してある。そして、図1にも記入されていて、ωm の間
隔の個々の周波数成分から合成される。その場合、第一
成分はωm/2にある。
1を参照)を介して、第一成分 m1 sin(ωmt/2)のみが
伝達される。従って、m(t)は上の関数で置き換えること
ができ、低周波フィルター37,38の出力端の信号に
対して、
62の中では、sin(ωmt/2)の負の半波を正の領域に折
り返し、それから整流電流成分 g3 が求まる。従って、
sin(ωmt/2)を g3 で置き換えることができ、同期整流
器60,62の出力端の信号に対して、
る。
代入すると、検出されたNMR信号に対して求める微分
方程式、
代入すると、上記二つの微分方程式から以下の三つの微
分方程式が得られる。即ち、
依存する成分duX/dt ,duY/dt, MZ/dt は無視できる。即
ち零にできる。従って、
数を有する等式系になる。その解は、
u Y が吸収信号を表す。 ケース2 ω0 =ω+γΔH0 cosωst =ω+Δω cosωst この場合は、NMR磁場安定子がロックされ、核スピン
のラーマー周波数ω0 が磁界強度 H0 を可変して励起周
波数ωの値に制御された状態に相当する。その場合、擾
乱周波数ωs の周期的な磁界変動γΔH0 cosωst も存
在している。小さい擾乱振幅Δωの場合にのみ簡単な解
が存在することが判る。
入した時の等式 (1.24) および (1.25) の値になる。上
記の式はロックされた状態に当てはまる。微分方程式
(1.20), (1.21) と (1.22) に代入すると、これ等は以
下の三つの式になる。即ち、
式も同じように、以下の条件
出されると、上記の不等式は新たに定式化される必要が
あり、使用する式の有効範囲を規定する利用可能な条件
が導かれる必要がある。
ち、 − Aωs +(B/T2) = 0
求める結果、
てはならない。ここで、磁界の変動Δω cosωst は u
X にのみ影響を与え、 uY や MZ に影響を与えないこと
が判る。
sT2に置換して、 uX を複素平面内の指数としても表せ
る。即ち、
得られる。即ち、
る) と伝送周波数としてのωs を有する低域フィルター
の伝達関数に一致する。
信増幅率 ktot, 送信振幅 H1 および飽和パラメータγ2
H1 2 T1 T2のような多数のパラメータに無関係であるか
らである。低い擾乱周波数ωs (即ち、ωs 2T2 2 ≪ 1)
に対して、しかも既知の T2 でこれから直接擾乱振幅Δ
ωが求まる。即ち、
できる。この式は正確で、条件に結び付いていない。第
一加算部の中に等式(1.38) をみることができる。微分
商dux /dt を有する第二加算部は、両方の条件(Δω
T2)2≪ 1と(ωsT2)2 ≪ 1の独立性を保証するため、必
要な量を与える。
による方法では磁気共鳴測定用の電磁石の磁場、特に試
料室の高均一磁場の時間に依存する磁界変動を補償して
いる。比較物質の核信号の分散信号 uX が捕捉され、分
散信号に依存する電流を電磁石の磁界補正コイルに発生
させて補償が行われる。更に、比較物質の吸収信号 uY
も捕捉され、補償は量 uX/uY および・または (1/uY)(d
uX/dt)に応じて行わ、多数の影響量に無関係となる。
る。
る。
る。
る。
すグラフである。
Claims (16)
- 【請求項1】 比較物質の核信号の分散信号 uX を検出
し、分散信号に依存する電流を磁界補正コイルに発生さ
せて補償に利用する、磁界の高い一様性を有する電磁石
の磁場中、特に磁気共鳴測定用の超伝導電磁石の試料室
中の時間的に変化する磁界の乱れを補償する方法におい
て、更に比較物質の吸収信号を検出し、重要な量 uX/u
Y と (1/uY)(duX/dt)の組み合わせに応じて補償を行う
ことを特徴とする方法。 - 【請求項2】 補償は量 1/T2・uX/uY に応じて行わ
れ、ここで T2 は比較物質のスピン・スピン緩和時間で
あることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 低域フィルターを行った吸収信号 uY が
使用されることを特徴とする請求項2に記載の方法。 - 【請求項4】 補償は量 1/T2・uX/uY + 1/uY・duX/dt
に応じて行われることを特徴とする請求項1に記載の
方法。 - 【請求項5】 外部の早い磁界の乱れを補償するため、
電磁石の外の磁界の乱れを検出し、周波数特性の補正に
利用し、次いで補償電流を発生させるために使用するこ
とを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の方
法。 - 【請求項6】 制御回路中の T2 を求めるために、磁界
の乱れをシュミレートする所定の電気信号 (uX)M を供
給し、シュミレートした磁界の乱れを補償した後、 T2
を公式 【外1】 に従い求め、その場合、Δω=γΔH0はシュミレートし
た乱れによって生じる核スピンの周波数変化で、γはギ
ャイロマグネット比で、ΔH0は補償時に発生する磁界の
変化であることを特徴とする請求項1〜5の何れか1項
に記載の方法。 - 【請求項7】 比較物質の核信号の分散信号 uX を検出
し、分散信号に依存する電流を電磁石の磁界補正コイル
(2)に発生させて補償し、特に請求項1〜6の何れか
1項の方法を行う装置を備え、磁界の高い一様性を有す
る電磁石の磁場中、特に磁気共鳴測定用の超伝導電磁石
の試料室中の時間的に変化する磁界の乱れを補償する装
置において、核信号の分散信号 uX と吸収信号 uY を与
える位相に敏感な整流器(60,62)を備え、 uX/u
Y や (1/uY)(duX/dt)に依存する少なくとも一つの量を
発生させる装置(64,66)を備えていることを特徴
とする装置。 - 【請求項8】 量 1/T2・uX/uY を形成する測定変成器
(66)を備えていることを特徴とする請求項7に記載
の装置。 - 【請求項9】 量 1/T2・uX/uY + 1/uY・duX/dt を形
成する測定変成器(64)を備えていることを特徴とす
る請求項7または8に記載の装置。 - 【請求項10】 少なくとも1個の測定変成器(64,
66)に制御器(68,70)が後続し、この制御器の
出力端に制御特性に応じて修正された当該制御器の入力
信号が出力することを特徴とする請求項7または8に記
載の装置。 - 【請求項11】 一方の量または他方の量あるいは両方
の量の組み合わせを選択する切換装置(72)を備えて
いることを特徴とする請求項8〜10の何れか1項に記
載の装置。 - 【請求項12】 分散信号 uX と吸収信号 uY に応じて
制御器(68,70)や切換装置(72)を制御する制
御装置(74)を備えていることを特徴とする請求項1
0または11に記載の装置。 - 【請求項13】 少なくとも1個の制御器が、集積され
た、あるいは二重に集積された増幅器を備えていること
を特徴とする請求項10〜12の何れか1項に記載の装
置。 - 【請求項14】 量 1/T2・uX/uY を形成する測定変成
器(66)のy入力端に、低域フィルター(75)が接
続されていることを特徴とする請求項8に記載の装置。 - 【請求項15】 電磁石の外にある急激な外部磁界の乱
れを補償するため、磁場センサ(46)が設けてあるこ
とを特徴とする請求項7〜14の何れか1項に記載の装
置。 - 【請求項16】 装置の動作の少なくとも一部を純粋に
数値計算で行うデジタル計算機(25)を備えているこ
とを特徴とする請求項7〜15の何れか1項に記載の装
置。
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