JPH0535994B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はループギヤツプ共振器を備えた電子ス
ピン共鳴装置（ESR装置）に関する。

［従来技術］ 近時、ESR装置で用いる共振器としてループ
ギヤツプ共振器が注目されている。

ループギヤツプ共振器は、第５図に斜視図を示
すように、導電材料により形成される円筒型のル
ープ１と、該ループを一定幅で中心軸Ｏの方向に
切り欠くことにより形成されるギヤツプ２とから
成り、試料は中心軸に沿つてループ内に挿入され
る。３は全体をシールドするための金属円筒、４
は共振器を外部回路と接続するためのループアン
テナ、５は同軸線路である。

このループギヤツプ共振器は、従来から用いら
れて来た空胴共振器に比べ、感度的に優れ、大き
な試料をループ内に挿入して測定できるという特
徴がある。

［発明が解決しようとする問題点〕 ところが、このように優れた特徴を持つループ
ギヤツプ共振器であるが、ループ内に収容できな
いような大きな測定対象の場合には、測定対象を
ループ内に収容できる程度に小さく分割しなけれ
ばならない。しかしながら、測定対象として例え
ば人体を考えた場合にはそれは不可能である。そ
のような場合には、ループの径を人間の腕や頭が
入るように極めて大きくしなければならないが、
そうすると、装置が大型化するばかりか、ループ
の大型化に伴うＱの低下が避けられないため、感
度や分解能など性能面でも実用性に疑問が出て来
る。

本発明は上述した点に鑑みてなされたものであ
り、大きな測定対象であつても装置構成を大型化
せずに高い感度及び分解能でESR測定すること
のできるESR装置を提供することを目的として
いる。

［問題点を解決するための手段］ この目的を達成するため、本発明は、導電材料
により形成される円筒型のループと、該ループの
中心軸方向に形成されるギヤツプとを有するルー
プギヤツプ共振器を備えた電子スピン共鳴装置に
おいて、前記ループを絶縁体薄板の表面に取付
け、該絶縁体薄板の裏面を測定対象表面に当てて
電子スピン共鳴測定を行うようにしたことを特徴
としている。

［作用］ 本発明においては、ループの長さを短縮するこ
とにより、ギヤツプを有するリング状とし、この
ループを絶縁体薄板の表面を取付け、この絶縁体
薄板の裏面を測定対象に当てており、ループから
外へ漏洩したマイクロ波磁界が作用する測定対象
の表面近傍に存在する常磁性物質について電子ス
ピン共鳴測定を行うことができる。

以下、図面を用いて本発明の一実施例を詳説す
る。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例を示す概略図であ
り、第５図と同一の構成要素には同一番号が付さ
れている。第１図においてループ１の長さは第１
図よりも極端に短縮されてリング状になつてお
り、絶縁薄板６上に保持されている。そして、こ
の絶縁薄板６の裏面に当たるように人体等の測定
対象７が配置される。又、第１図の構成全体は適
宜な強度の静磁界内に配置されている。

上記構成において、ループアンテナ４を介して
所定周波数のマイクロ波をループ１へ供給する
と、ループ１内にマイクロ波磁界が形成されると
共に、このマイクロ波磁界はループ外にも漏洩す
るため、この漏洩したマイクロ波磁界が作用する
測定対象表面の領域ＺについてESR測定を行う
ことができる。

このように、本発明においては、ループギヤツ
プ共振器の中に試料を挿入するのではなく、ルー
プから漏洩するマイクロ波磁界を利用し、ループ
を測定対象表面に当ててESR測定を行うように
したため、ループを当てる部位を移動させること
により、大きな測定対象の任意の部位について
ESR測定することが可能となる。又、小さなル
ープで良いため、装置が小形化でき、Ｑを高める
ことも容易である。

ところで、ループ１からはマイクロ波磁界ばか
りでなくマイクロ波電界も漏洩する。測定対象の
誘電損失が小さな場合には特に問題はないが、測
定対象に誘電損失の大きな物質が含まれている場
合、その物質により電界エネルギーが消費される
ため、共振器のＱが低下することは避けられな
い。特に測定対象が人体の場合誘導損失が大きい
ため、大きな問題となる。

第２図は、このような測定対象の誘電損失が大
きな場合でもＱの低下を防止することのできる実
施例を示す概略図である。第２図において８は導
電体から成るフアラデイシールド９を表面に形成
した絶縁薄板である。通常のフアラデイシールド
は、直線状の導体を一定間隔で平行に並べたすだ
れ状のパターンを有するが、上記フアラデイシー
ルド８は、フオトエツチング技術などを用いて例
えば第３図に示すような導体パターンを絶縁薄板
８の表面に形成したもので、枠電極Ａが接地され
る。第３図における破線はループ１が配置される
位置を示している。

第３図の導体パターンは、ループ１内外に生じ
る電気力線の分布に対応している。そのため、ル
ープ１から発生したマイクロ波電界はこの導体パ
ターンにより多くの部分がシールドされ、測定対
象７へ到達するマイクロ波電界は弱められる。一
方、マイクロ波磁界は導体パターンによる影響を
ほとんど受けずに測定対象へ到達することができ
る。そのため、測定対象の誘電損失の係数が大き
くても、実際の損失を小さくすることができ、従
つて、Ｑの低下を抑えることが可能である。

第４図は生理食塩水（誘電損失が大きい）をル
ープの近傍に配置すると共に、それとループとの
距離ｄを変化させた時の共振器のＱの変化の様子
を示し、ａが第１図の実施例、ｂが第２図の実施
例についての測定結果である。この図から、電気
力線に対応したパターンを持つフアラデイシール
ドを設けた第２図の実施例の方が、全体にわたつ
てＱが向上していることが分る。

第３図に示した電気力線の分布は、コンピユー
タなどを用いて例えば以下のようにして求めるこ
とができる。

(a) ループ上の電荷分布を求める (b) ループ上の各点の電荷によつてループ内外の
各点に生じる電界を求める (c) 求めた電界分布に基づいて電気力線を求める 尚、第１図及び第２図の実施例とも、薄く小さ
な試料であれば、従来と同様にループ内に試料を
収容するようにした測定も実施できることは言う
までもない。

［効果］ 以上詳述した如く、本発明によれば、ループギ
ヤツプ共振器を測定対象の表面に当ててESR測
定を行うようにしたため、大型の装置構成を必要
とせずに、大きな測定対象の表面近傍の特定領域
についてESR測定を行うことのできるESR装置
が実現される。

更に、第２図の実施例では、ループから発生す
る電気力線に対応した導体パターンを有するフア
ラデイシールドをループギヤツプ共振器と測定対
象の間に配置したため、誘電損失の大きな測定対
象についても高いＱのもとでESR測定を行うこ
とが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は夫々本発明の一実施例を示
す概略図、第３図はフアラデイシールドの一例を
示す図、第４図は第１図及び第２図の実施例にお
けるｄとＱの関係を示す図、第５図はのループギ
ヤツプ共振器を説明するための斜視図である。 １：ループ、２：ギヤツプ、４：ループアンテ
ナ、６，９：絶縁薄板、７：測定対象、８：フア
ラデイシールド。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 導電材料により形成される円筒型のループ
   と、該ループの中心軸の方向に形成されるギヤツ
   プとを有するループギヤツプ共振器を備えた電子
   スピン共鳴装置において、前記ループを絶縁体薄
   板の表面に取付け、該絶縁体薄板の裏面を測定対
   象表面に当てて電子スピン共鳴測定を行うように
   したことを特徴とする電子スピン共鳴装置。 ２ 前記ループと測定対象との間に、該ループか
   ら発生する電気力線の分布に対応した導電体パタ
   ーンを有するフアラデイシールドを配置すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電子ス
   ピン共鳴装置。