JPH05240934A - Nmrプローブ - Google Patents

Nmrプローブ

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JPH05240934A
JPH05240934A JP4333752A JP33375292A JPH05240934A JP H05240934 A JPH05240934 A JP H05240934A JP 4333752 A JP4333752 A JP 4333752A JP 33375292 A JP33375292 A JP 33375292A JP H05240934 A JPH05240934 A JP H05240934A
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dielectric oil
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アリ・ベービン
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    • G01R33/307Sample handling arrangements, e.g. sample cells, spinning mechanisms specially adapted for moving the sample relative to the MR system, e.g. spinning mechanisms, flow cells or means for positioning the sample inside a spectrometer

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被検査サンプルの核子の観測される周波数と
重なり合う、非サンプル信号によるスペクトルを受信器
に導入することなく、NMRサンプル励起のための、信
頼性のある高パワー同調回路を提供する。 【構成】 プローブを収納するための穴を有する高磁場
形成磁石(4)、プローブに接続されたRF送信器およ
び受信器(2)、プローブ内のサンプルのNMR信号を
励起し観測するための、プローブ(1)内に含まれるコ
イル、プローブ内にサンプルを保持するサンプルチュー
ブを回転させるスピナー(7)を有するNMRスペルト
ロメーターにおいて、プローブ内のコイルが送受信およ
びデカップリングコイルを含み、そのコイルが可変コン
デンサ(50、51)を経てRF送信器および受信器
(2)に接続され、可変コンデンサ(50、51)がフ
ッ素処理され、水素処理されていない誘電性油で満たさ
れている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、非サンプル誘導信号を
減少することによるNMRプローブの改良に関する。
【0002】
【従来技術】核磁気共鳴スペルトロスコピー(NMR)
として知られている重要な分析技術は1946年に発明
されて以来その重要性が増している。原子核が一定で、
均一な高強度の静的磁場内に配置され、ある特定の高周
波の交番電磁場を受けると、エネルギーの移動が生じ、
向きが決められた核子が他の向きに倒れる。RFエネル
ギがパルスで適用されると、パルスがオフになったと
き、核子はいわゆる緩和し、この緩和の間、核子は固定
した磁場の方向に関して歳差運動をする。コイルのワイ
ヤがサンプルの歳差している核子に近接して位置する
と、コイル内に電気信号が誘導される。緩和する核子に
より引き起こされ、観測される信号はNMR信号として
知られている。各核子、すなわち材料がユニークなNM
R信号を有するので、このスペクトロメーターはさまざ
ま分析に重要である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】NMRスペクトロメー
ターの装置は原理的に簡易であるが、歳差する核子によ
り生成される信号が非常に小さいため、実際上その設
計、製造には非常に厳しい要求が課せられる。NMRに
おいて、たとえば、迷走(stray)RFエネルギー源がノ
イズを招き、そのエネルギーがサンプルにはない同じ核
子の核共鳴を励起するととは特にそうである。たとえ
ば、プロトンNMRにおいて、信号受信コイルの近傍に
強く固定した磁場およびRF励起電磁場があるので、当
該サンプルの外でのプロトン共鳴干渉源を減少させるこ
とは重要である。
【0004】サンプルと相互作用をするコイルを含むN
MRスペクトロメーターの一部はプローブといわれてい
る。プローブはサンプルをRF励起し、歳差する核子を
検出するサドルコイルを含む。このコイルは、最大のパ
ワー移動に対し特に正確に調節でき、整合できなければ
ならない。さらに、他のコイルも高パワーでサンプルに
照射するためのプローブ内に時折利用される。このコイ
ルはデカップラコイルとして知られるようになり、この
コイルは、広帯域RFパワーが異なる核子のカップリン
ブを分離するために使用される特別な実験において、使
用される。今日のスペクトロメーターにおいて、実験の
ために選択的励起周波数のより高いパワーを実現するた
めに、励起パルスを形造ることもまた知られている。コ
イルを同調するために、当該周波数に同調するために、
そして最大のパワー移動に対して送信器および受信器回
路につながる伝送線にプローブのインピーダンスを整合
させるため、調節可能な高圧コンデンサの形で、相当大
きな容量リアクタンスをプローブ内に設けることが必要
である。テフロンエアの誘電体を有するこれらのコンデ
ンサに電弧が生じることが問題となっている。
【0005】本発明の目的は、被検査サンプルの核子の
観測される周波数と重なり合う、非サンプル信号による
スペクトルを受信器に導入することなく、NMRサンプ
ル励起のための、信頼性のある高パワー同調回路を提供
することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明にかかるプローブ
の高パワーコンデンサは、水素のプロトン共鳴からの干
渉を除去するため、水素を含まない材料から作られるこ
とを特徴とする。
【0007】本発明の他の特徴は、高パワープローブの
コンデンサがフッ素処理された誘電性油またはグリー
ス、たとえばKRYTOX(DuPontの商標)を使
用することである。
【0008】
【実施例】図1に示すように、プローブ(構造物)1
が、高磁場NMRの極低温磁石4の小さな穴5内に備え
付けられている。研究されるサンプルは、プローブ構造
物1内で、把持され、吊り下げられ、スピナー7により
高速で回転するサンプル試験チューブ(図示せず)内に
挿入されている。プローブは細長い円筒状のもので、長
さが2フィート(60.96cm)、直径が1.5イン
チ(3.81cm)である。プローブは、パワーおよび
信号ワイヤー、コイル、ならびに特定の実験をなすため
に必要な同調コンデンサを有し、連結線3を経てRF送
信器および受信器2に連結されている。図2において電
気的配線図が、デカップリング実験をなすための好適な
プローブのために示されている。
【0009】特に、サドルコイルが核子のための送信器
・受信器のコイルであり、サンプルを可能な限り接近し
て包囲している。L4の一端が調節可能なコイルC16
を経て同軸になったシールドされたプラグJ3に接続さ
れている。一対の調節可能なコイルC17およびC18
は、一端が接地され、他端がL4およびL5にそれぞれ
接続されている。固定されたコイルC12およびC13
は、その一端が接地され、他端がL4およびL5にそれ
ぞれ接続されている。固定されたC14はコンデンサC
13と並列となっている。ロックチャネル周波数は調節
可能なコンデンサC15およびシールドされた同軸のプ
ラグJ4を経てC14の、接地されていない側から引き
出される。
【0010】第2のコイルL3が可変コイルC7を、同
軸のJ2を経て高パワーデカップラー送信器に接続され
ている。固定値のコイルC8、C9およびC20がL3
と並列になっている。可変コイルC10およびC11は
一端が接地され、他端がL3の反対側の端に接続されて
いる。L3の中央タップが固定コイルC21を経て接地
されている。デカップラーコイルL3はさらに、送信器
・受信器コイルよりサンプルから半径方向にずらされて
いる。
【0011】図2の実施例において、デカップラーチャ
ネルの可変コンデンサC7、C10およびC11は、デ
カップリング実験をなすのに十分に広い帯域のエネルギ
ーでサンプルを照射すべく、高パワーを伝えるために必
要である。近年、コンデンサは、高パワーでの電弧とい
う問題を解消するために、高誘電性シリコーン油で満た
された。以前の実験においてこれらコンデンサに使用さ
れる油内の水素原子が、コンデンサの近くのプローブ領
域内での、プロトン励起周波数の迷走RF電磁場および
高磁場のため、プロトン実験の間核共鳴条件で励起され
ることが発見された。水素処理された油、たとえばジメ
チルシリコーンのような従来の油を使用したとき、図3
bのスペクトルが、S/N比が420/1となる標準的
なS/Nの試験において0.1%のエチルベンゼンサン
プルにより得られ、これは2300Hz付近でピークを
もつ不規則なベースラインを示している。水素処理され
た誘電性油で満たされたコンデンサを取り除き、テトラ
フルオロエチレン・ソディウム・ナイトライトのペルフ
ルオロアルキル・ポリエーテル・テロマーのようなフッ
素処理された油で満たされたコンデンサをプローブに挿
入することで、図3aが得られた。図3aは。S/N比
が536.7/1を示し、ベースラインは同じ試験条件
で、同じ周波数範囲にわたって非常に平坦となってい
る。試験は、本発明のフッ素処理された油が、少なくと
も破壊のない、従来の水素処理された油と同じ高パワー
RFの適用に耐えるという好結果を示した。他のフッ素
処理された油またはグリースがこのような応用に使用で
きよう。確率論的励起のようなさらに高いパワー実験に
おいて、送信チャネルの可変コンデンサ、C16、C1
7およC18もまた共鳴干渉を引き起こし、これらコン
デンサに非干渉の誘電性油を挿入することに利点がある
ことも予測される。この試験において、送信器・受信器
コイルL3がサンプルに物理的により近接しているの
で、励起のために使用されたパワー量は、より間隔があ
けられるデカップラーコイルが使用されるときに要求さ
れるものよりはるかに小さい。こういった理由から、誘
電体がエアであるとき、著しいS/N比の減少が観測さ
れない。
【0012】図4は本プローブに使用された可変コンデ
ンサの一例の断面図である。コンデンサは2つの重ねら
れた金属製カップ50および51により形成され、カッ
プは好適には銀で作られ、調節ねじ53により外側カッ
プに関して軸線方向に移動可能に取り付けられた中央カ
ップを有する。コンデンサ内の全領域54は使用される
高電圧、パワーレベルで電弧が生じないように、高誘電
性油で満たされ、シールされる。テフロンスペーサ56
が摺動部分の分離および整合を維持するために使用され
る。カップ51に内側先端は穴55を有す。
【0013】本発明は本技術に適切に寄与する総ての変
形、変更をなしうるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】超伝導磁石をもつNMRスペクトロメータシス
テムの概略ブロック図である。
【図2】送信器・受信器およびデカップラコイル回路を
有するスペクトロメータプローブの電気的配線図であ
る。
【図3】プローブ内の0.1%のエチルベンゼンサンプ
ルでの標準的な実験により得られたスペクトル線図で、
図3aは水素処理されたシリコーン油の誘電体を有する
プローブと比較して改良されたコンデンサの誘電体によ
り得られたスペクトル線図である。
【図4】水素処理されていない誘電性油で満たされた可
変コンデンサの断面図である。
【符号の説明】
50 カップ 51 カップ 53 調節ねじ 54 領域 56 スペーサ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 NMRプローブをプロトン共鳴に同調す
    る方法であって、 一対の、調節可能な重ね合わされる金属製部分であっ
    て、前記対の部分に取り付けられる電気的接続部を含む
    ところの金属製部分を支持するための容器を設ける工程
    と、 該容器をフッ素処理された誘電性油で満たす工程
    と、 前記容器をシールする工程と、 NMRプローブ内に前記容器を取り付け、前記電気的接
    続部分を前記NMRプローブに接続し、前記重ね合わせ
    れる金属製部分を互いに移動させ、ノイズに対する信号
    が最も高くなるまで調節することで前記プローブをプロ
    トン共鳴に同調させる工程とから成る方法。
  2. 【請求項2】 フッ素処理された誘電性油がKRYTO
    Xである請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 NMR実験のために高パワープローブを
    選択する方法であって、 励起されるべき特定の核子を前記実験の前に決定する工
    程と、 電弧をさけるために高誘電性流体で満たされたRF同調
    コンデンサを含むプローブを選択する第1の選択工程
    と、 該第1の選択工程で選択された前記プローブから選択す
    る第2の選択工程と、から成り、 前記第2の選択工程が、前記プローブのRF同調コンデ
    ンサ内の誘電性油内に前記特定の実験核子を含むすべて
    のプローブを除去する工程である、ところの方法。
  4. 【請求項4】 フッ素処理された誘電性油を使用する新
    しい方法であって、 プロトンNMRプローブに使用される可変コンデンサを
    前記フッ素処理された誘電性油で満たす工程と、 前記NMRプローブ内の回路内で前記可変コンデンサを
    接続する工程と、 前記可変コンデンサに近傍でプロトンNMR実験を行う
    工程と、から成る方法。
  5. 【請求項5】 前記フッ素処理された油がKRYTOX
    である請求項4に記載の方法。
  6. 【請求項6】 プローブを収納するための穴を有する高
    磁場形成磁石、前記プローブに接続されたRF送信器お
    よび受信器、前記プローブ内のサンプルのNMR信号を
    励起し観測するための、前記プローブ内に含まれるコイ
    ル、および前記プローブ内にサンプルを保持するサンプ
    ルチューブを回転させるスピナーシステムを有するNM
    Rスペルトロメーターにおいて、 前記プローブ内の前記コイルが送受信およびデカップリ
    ングコイルを含み、 前記コイルの少なくとも1つが、可変コンデンサを経て
    前記RF送信器および受信器に接続され、前記可変コン
    デンサがフッ素処理され、水素処理されていない誘電性
    油で満たされることを特徴とするNMRスペルトロメー
    ター。
  7. 【請求項7】 前記フッ素処理された誘電性油がKRY
    TOXである請求項6のNMRスペルトロメーター。
JP33375292A 1991-11-22 1992-11-20 Nmrプローブ Expired - Lifetime JP3312936B2 (ja)

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