JPH05507210A - Multi-quantum NMR using frequency modulated chirped pulses - Google Patents

Multi-quantum NMR using frequency modulated chirped pulses

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JPH05507210A
JPH05507210A JP51049790A JP51049790A JPH05507210A JP H05507210 A JPH05507210 A JP H05507210A JP 51049790 A JP51049790 A JP 51049790A JP 51049790 A JP51049790 A JP 51049790A JP H05507210 A JPH05507210 A JP H05507210A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 周波数変調されたチャーブパルスを用いた多量子NMR 本発明は、磁界をかけられた核スピン系に、第1のπ/2パルス、該第1のπ/ 2パルスに続くデフォーヵシング時間1[1τの経過の後に発生せしめられる第 1のπパルス及び該第1のπパルスに続くもう一つの時間間隔τの経過後に発生 せしめられる第2のπ/2パルスから成る基本サンドインチを含んでなるRFパ ルスの第1の系列を照射することによりNMRパルス実験において多量子、特に 二量子コヒーレンスを励起し、該励起された多量子コヒーレンスを、前記核スピ ン系にRFパルスの第2の系列を照射することにより、縦磁化に再転換し、自由 誘導減衰を誘導する方法に関する。[Detailed description of the invention] Multi-quantum NMR using frequency modulated chirb pulses The present invention applies a first π/2 pulse to a nuclear spin system to which a magnetic field is applied; The second pulse occurs after the defocusing time 1[1τ following two pulses has elapsed. occurs after one π-pulse and another time interval τ following the first π-pulse. an RF pattern comprising an elementary sandwich consisting of a second π/2 pulse In NMR pulse experiments by irradiating the first sequence of Excite two-quantum coherence and transfer the excited multi-quantum coherence to the nuclear speed. By irradiating the magnet system with a second series of RF pulses, it reconverts to longitudinal magnetization and becomes free. This invention relates to a method of inducing induced damping.

上述の種類の方法は、ディー・ビーヴアイトヵンプ(D、 P。Methods of the type mentioned above are described by D. B.E.

1’einkamp)によるAdv、 Mega、 Re5oa、 11.11 1 (1983)の科学出版物から公知である。1'einkamp) Adv, Mega, Re5oa, 11.11 1 (1983) scientific publication.

多くの現代のNMR法は、横磁化、あるいはより一般的にはpIk子コヒーレン スが、1つのスピン(あるいはスピンの組)から別のそれへ移動するコヒーレン ス移動の現象を利用している。最もよく知られた例の中には、相関分光法及び多 量子NMRがある。これらの実験の多くは、密度演算子(tJensIIyop e〜razor)の回転を誘導するために言わゆる「固い(bard) Jパル スの広範囲の利用に基づいている。実際は、そのようなパルスは、真にオフセッ ト非依存的(offset−indePendenl)であるのに十分なほど固 くないので、オフレゾナンス(off−tesonance)効果(傾むいた有 効磁場)を考慮に入れなければならない。相関分光法(CO3Y)におけるよう に最も簡単な実験においては、オフレゾナンス効果は、単に、適当なデータ処理 により容易に補正できる相対的に無害な位相誤差をもたらすのみである。Many modern NMR methods rely on transverse magnetization, or more generally pIk coherence. A coherent chain in which a spin (or set of spins) moves from one spin (or set of spins) to another. It takes advantage of the phenomenon of space movement. Some of the best known examples include correlation spectroscopy and There is quantum NMR. Many of these experiments were performed using the density operator (tJensIIyop In order to guide the rotation of the e-razor, the so-called "bard" based on the widespread use of In reality, such pulses are truly offset. is rigid enough to be offset-independenl. There is no off-resonance effect (tilted position). (effective magnetic field) must be taken into account. As in correlation spectroscopy (CO3Y) In the simplest experiments, off-resonance effects are simply a matter of appropriate data processing. It only results in a relatively harmless phase error that can be easily corrected.

しかし、より高級な実験においては、連続的なパルスにおける誤差は、所望のコ ヒーレンス移動処理の完全な失敗に至り得る累積効果を持つことが多い。かくし て、上述の引用による多量子NMRにおいては、コヒーレンスは、3つの単色無 線周波数パルス(π/2−τ−π−τ−π/2)のサンドインチにより励起され ている。もし有効磁場が傾むくと、このサンドインチは完全に失敗す可能性があ る。この点は、コンポジットパルスを組み込んだ別の系列を提案したレビット及 びエルンスト(LetNl and Etnsf) lこより、Mo1. Ph ys、 50.1109 (1983) lこおいて詳細に論じられている。こ れらの系列は、幾つかの連続的な回転は単一の回転よりも良好な全体としての挙 動を有するように設計できるという考えに基づいている。コンポジットパルスの 制約は、それらが制限された周波数窓(frequency window)に 亘ってのみ、典型的にはRF振幅に匹敵するオフセット範囲に亘ってのみ十分に 性釦を発揮するという点である。However, in more sophisticated experiments, the error in successive pulses is It often has a cumulative effect that can lead to complete failure of the healing move process. Hidden Therefore, in multi-quantum NMR according to the above quotation, coherence consists of three monochromatic Excited by a sandwich of line frequency pulses (π/2−τ−π−τ−π/2) ing. If the effective magnetic field is tilted, this sandwich can fail completely. Ru. This point is supported by Levitt et al., who proposed another series incorporating composite pulses. and Ernst (LetNl and Etnsf), Mo1. Ph ys, 50.1109 (1983). child These series show that several consecutive rotations have better overall performance than a single rotation. It is based on the idea that it can be designed to have a certain amount of motion. composite pulse Constraints apply to the frequency window within which they are restricted. typically over an offset range comparable to the RF amplitude. The point is to show off your sexuality.

下記においては、磁化を磁場と一列になった初期状態から、磁化が磁場に対して 直角な新しい状態に転換するパルスを「π/2パルス」と呼ぶのに対し、該横磁 化を、スピンエコーが生じるような仕方で横磁化に転換するパルスを「πパルス 」と呼ぶことにする。In the following, from the initial state where the magnetization is aligned with the magnetic field, the magnetization changes with respect to the magnetic field. The pulse that converts to a new perpendicular state is called a ``π/2 pulse,'' whereas the transverse magnetic A pulse that converts magnetization into transverse magnetization in such a way as to produce spin echoes is called a π pulse. ” I will call it.

レビット及びエルンストのように、弱く結合したスピン1/2核の対の二量子分 光法に注意を集中しよう。分子構造の分光法による認識の観点からは、この種の 可能性として最も有望な実験のうちの一つは、J、 Am、 Chem、 So c、 102.4849 (1980)におけるエイパックス等(A、 Ba! e1at、)からINADEQUATEの名のちとに知られている。この方法に より、二次元スペクトルにおいて信号を検査するだけで有機分子の全炭素骨格を 同定することが可能になる。この方法は、任意のスペクトル幅に亘って二量子コ ヒーレンスの信頼できる励起を得る上での困難が存在しなければ、より大きな人 気を博するであろうことは疑いもないであろう。Two quantum components of a pair of weakly coupled spin 1/2 nuclei, such as Levitt and Ernst Let's concentrate on the light method. From the point of view of spectroscopic recognition of molecular structure, this type of One of the most promising experiments possible is J. Am. Chem. So. Apax et al. (A, Ba!) in c, 102.4849 (1980). It is known as INADEQUATE from e1at, ). to this method This allows us to determine the entire carbon skeleton of an organic molecule simply by examining the signal in a two-dimensional spectrum. It becomes possible to identify. This method uses two quantum co-ordinates over an arbitrary spectral width. If there were no difficulties in obtaining reliable excitation of heerence, a larger person There is no doubt that he will be impressed.

したがって、本発明の主要な目的は、比較的小さい振幅のRFパルスを用いて広 いオフセット範囲に亘って効率的に多量子コヒーレンスを励起する冒頭に述べた 種類の方法を提供することである。Therefore, a primary objective of the present invention is to use relatively small amplitude RF pulses to As mentioned at the beginning, we can efficiently excite multi-quantum coherence over a wide offset range. The purpose is to provide different methods.

本発明の一つの態様によれば、この目的は、前記基本サンドインチの3つのRF パルスが、各々持続時間t、を有するチャーブパルスであって、該持続時間の間 、励起用RF場の周波数が下限周波数ω□、11から上限周波数ω1.1.に又 はその逆に時間に関して単調な関係で掃引されるチャープパルスであり、該基本 サンドインチに持続時間t、/2及び前記第1のπ/2パルスの振幅の2〜4倍 の振幅を有する第4のチャーブパルスが続く方法によって達成される。According to one aspect of the invention, this purpose is to the pulses are chirped pulses each having a duration t, during which , the frequency of the excitation RF field varies from the lower limit frequency ω□, 11 to the upper limit frequency ω1.1. Nimata On the contrary, is a chirped pulse that is swept in a monotonous relationship with respect to time, and the basic the duration t, /2 and 2 to 4 times the amplitude of the first π/2 pulse. A fourth chirb pulse with an amplitude of is achieved by the following method.

多量子コヒーレンスは、スピン系に対する基本サンドインチの3つのRFパルス の作用により発生させられるが、続く第4のチャーブパルスは多量子コヒーレン スの位相を、位相が大きな帯域幅に亘ってほとんどオフセット非依存的であるよ うに再結像させる。チャーブパルスの系列は、大きなオフセット及び傾むいた有 効磁場の作用効果に打ち勝つコンポジットパルスに対する代替物と見なすことが できる。本J!明のチャープパルス系列により、磁化ベクトルの再結像の条件が 満たされる、即ち、さもなければ考慮されるべき位相歪みを非常に大きな帯域幅 に亘って無視できるように保つことができ、したがって、本発明は、パルス分光 性技術の利点をCW分光法のそれらと結びつけるものである。しかも、単色の固 いパルスの代わりにチャーブパルスを用いることにより、多量子コヒーレンスの 励起に必要なパルス振幅がかなり低減されるが、これは本発明の方法の生体内( in−vivo)への適用の分野において、例えば、NMRイメージング又はN MR−インヴイヴオ(in−vivo)−分光法において、特に大きな利点を有 する。Multi-quantum coherence is the fundamental sandwich of three RF pulses for spin systems. However, the subsequent fourth chirb pulse is generated by the multi-quantum coherence the phase of the signal so that the phase is nearly offset-independent over a large bandwidth. reimage the sea urchin. The sequence of chirped pulses has large offsets and tilts. It can be considered as an alternative to composite pulses that overcome the effects of magnetic field effects. can. Book J! The conditions for reimaging the magnetization vector are set by the bright chirped pulse sequence. i.e. a very large bandwidth that would otherwise account for the phase distortion can be kept negligible over It combines the advantages of chromatographic techniques with those of CW spectroscopy. Moreover, it is a solid color. By using a chirb pulse instead of a bright pulse, multi-quantum coherence can be improved. The pulse amplitude required for excitation is considerably reduced, which is significantly reduced in vivo ( In the field of applications (in-vivo), for example, NMR imaging or It has particular advantages in MR-in-vivo spectroscopy. do.

本発明の方法の好ましい態様においては、3つのRFパルスの基本サンドインチ の直ぐ後に、前記第4の再結像用チャープパルスが続き、かくして緩和時間を最 小化するが、このことは緩和による多量子コヒーレンスの損失がより少なくなり 、したがって方法の感度がより大きくなることを意味する。In a preferred embodiment of the method of the invention, an elementary sandwich of three RF pulses immediately followed by the fourth reimaging chirped pulse, thus maximizing the relaxation time. This means that the loss of multi-quantum coherence due to relaxation is smaller. , thus meaning that the sensitivity of the method is greater.

本発明の方法は、前記第1のチャープπパルスの振幅に対してあまり感度がよく ないが、はとんどの実際的な場合が、第1のπパルスの振幅を第1のπ/2パル スの振幅の2〜4倍、好ましくは約2.8倍に選択することによって、カバーさ れる。The method of the invention is less sensitive to the amplitude of said first chirped π pulse. However, in most practical cases, the amplitude of the first π pulse is reduced to the amplitude of the first π/2 pulse. coverage by selecting an amplitude of 2 to 4 times, preferably about 2.8 times, the amplitude of the It will be done.

基本サンドインチにおける第2のπ/2パルスの振幅は、第1のπ/2パルスの 振幅と略同じであるべきであり、第4のチャーブパルスの振幅は、基本サンドイ ンチにおける第1のπ/2パルスの振幅の約3.3倍に選択すべきである。The amplitude of the second π/2 pulse in the basic sandwich is equal to that of the first π/2 pulse. The amplitude of the fourth chirped pulse should be approximately the same as the amplitude of the fundamental sandwich pulse. should be selected to be approximately 3.3 times the amplitude of the first π/2 pulse in the first inch.

本発明のもう一つの目的は、観測不能な多量子コヒーレンスから、(例えば、2 スピン系におけるスピンA及びMの)観測可能な一量子コヒーレンスを回収する ことである。このことは、本発明のもう一つの態様によれば、RFパルスの第1 の系列により発生した多量子エコーに続く位相分散(depbising)時間 間隔て1の後にRFパルスの第2の系列が開始され、RFパルスの第2の系列は 、RF場の周波数が下限周波数ωIFMINから上限周波数ω1、□まで時間に 対して単調な関係で掃引される持続時間t、/2を有するチャープ再結像πパル スと持続時間t、の後続のチャープπ/2パルスとを含んで成る時に達成さ本発 明の方法の好ましい態様においては、RFパルスの第2の系列はさらにチャープ π/2パルスに続く遅延時間τ2の後に印加される持続時間τ、=t、/2のも う一つのチャープπパルスを含んでなり、そして、得られるスピン二二一が該も う一つのチャープπパルスに続く最終遅延時間で3の後に検出される。Another object of the present invention is to solve the problem of unobservable multi-quantum coherence (e.g., 2 Retrieve the observable single-quantum coherence (of spins A and M in a spin system) That's true. According to another aspect of the invention, this means that the first The phase depvising time following the multi-quantum echoes generated by the sequence of A second series of RF pulses is started after an interval of 1, and the second series of RF pulses is , the frequency of the RF field changes from the lower limit frequency ωIFMIN to the upper limit frequency ω1, □ in time. The chirped reimaging π-pulse with duration t,/2 is swept in a monotone relation to and a subsequent chirped π/2 pulse of duration t. In a preferred embodiment of the method, the second series of RF pulses further includes chirping. The duration τ,=t,/2 applied after the delay time τ2 following the π/2 pulse is also another chirped π pulse, and the resulting spins 221 are also It is detected after 3 at the final delay time following another chirped π pulse.

これは、純粋な位相スペクトル、即ち、純粋な吸収又は純粋な分散を、ω2次元 において回収することを考慮にいれたものである。This produces a pure phase spectrum, i.e. pure absorption or pure dispersion, in the ω2 dimension. This takes into account the possibility of collecting the waste at a later date.

スピンAとスピンM間の二量子コヒーレンスの励起の場合には遅延時間τ2は、 τ2zOになるように、そして最終遅延時間τ3は、τ3 ”” t*となるよ うに選択することができる。これにより、2次元スペクトルにおいて、逆位相構 造のダブレットが得られる。もし遅延時間τ2がで2= (2J AM) −1 となるように、そして最終遅延時間τ3がτ2+τ、+τ3χJ Akl−’と なるように選ばれ、J AIJがスピンAとスピンMとの間の結合のスカラー結 合定数を表わすならば、オフセットの関数としての信号の振幅はより平滑になる 、即ち、信号の望まれない周波数依存はより小さくなる。In the case of excitation of two-quantum coherence between spin A and spin M, the delay time τ2 is τ2zO, and the final delay time τ3 will be τ3””t*. You can choose to This creates an antiphase structure in the two-dimensional spectrum. A doublet is obtained. If the delay time τ2 is 2 = (2J AM) -1 Then, the final delay time τ3 becomes τ2+τ, +τ3χJAkl-' is chosen so that J AIJ is the scalar resultant of the coupling between spin A and spin M. If we represent the sum constant, the amplitude of the signal as a function of the offset will be smoother. , ie the undesired frequency dependence of the signal becomes smaller.

2次元スペクトルにおける同位相構造を有するダブレットを得るためには、時間 遅延で2はτ2χ(4JAM) −1となるようにそして最終遅延τ3はτ2+ τ、+τ33(2JA、)−1となるように選択されるべきである。In order to obtain a doublet with an in-phase structure in a two-dimensional spectrum, the time so that the delay 2 is τ2χ(4JAM)-1 and the final delay τ3 is τ2+ τ, +τ33(2JA,)-1.

多量子コヒーレンスから観測可能な一量子コヒーレンスを回収することは、本発 明に係る方法のもう一つの態様によっても達成可能であるが、該態様においては 、基本サンドインチの3つのRFパルスは、各々持続時間t、を有するチャーブ パルスであって、該持続時間の間励起用RF場の周波数は、下限周波数ω11. .から上限周波数ω01.fまで又はその逆に時間に関して単調な関係で掃引さ れるチャーブパルスであり、そして、展開時間tl後に、基本サンドインチに正 確に時間反転したサンドインチ、即ち各々持続時間t、を有し、互いにそれぞれ 時間間隔てだけ間をおき、上限周波数ω□3.8から下限周波数ωlFm、。に 又はその逆に掃引されるπ/2、π及び再びπ/2の種類の3つのチャーブパル スが続く。Recovering observable single-quantum coherence from multi-quantum coherence is a It can also be achieved by another embodiment of the method according to the present invention, but in this embodiment, , the three RF pulses of the elementary sand inch each have a duration t, pulse, during which the frequency of the excitation RF field is at a lower limit frequency ω11. .. to upper limit frequency ω01. swept up to f or vice versa in a monotonic relationship with respect to time. and, after the development time tl, the basic sand inch is exactly time-reversed sandwiches, i.e. each having duration t, and each other After a time interval, the upper limit frequency ω□3.8 to the lower limit frequency ωlFm. to Three chirve pulses of type π/2, π and again π/2 swept or vice versa followed by

プロパゲータ(propagalor) Vによって発生させられたIgの観測 可能な一量子コヒーレンスへの最終的な転換は、チャープπ/2パルスと、それ に続く該先行するチャーブπ/2パルスの半分の持続時間と2〜4倍、好ましく は2.8倍の振幅を有するチャープπパルスから成るエコー系列により達成して もよい。Observation of Ig generated by propagalor V The final transition to possible one-quantum coherence is due to the chirped π/2 pulse and its followed by half the duration of the preceding chirb π/2 pulse and 2 to 4 times, preferably is achieved by an echo sequence consisting of chirped π pulses with 2.8 times the amplitude. Good too.

また、基本サンドインチにおける第1のπパルスの振幅は、第1のπ/2パルス の振幅の2〜4倍、好ましくは約2.8倍となるように選択されるべきであり、 基本サンドインチにおける第2のπ/2パルスの振幅は第1のπ/2パルスの振 幅と略同じにすべきである。Furthermore, the amplitude of the first π pulse in the basic sandwich inch is the same as that of the first π/2 pulse. should be selected to be 2 to 4 times the amplitude of, preferably about 2.8 times, The amplitude of the second π/2 pulse in the basic sandwich is the amplitude of the first π/2 pulse. It should be approximately the same as the width.

非常に短い展開時間t1χOの選択により1次元r INADEQUATE」ス ペクトルが得られる。By selecting a very short expansion time t1χO, one-dimensional r A spectrum is obtained.

基本サンドインチで励起される二量子コヒーレンス(DQC)及びゼロ量子コヒ ーレンス(ZQC)を再結像させる(telocas)ためには、有限の展開時 間間隔t1の始めか終わりに、固い再結像πパルスを印加することが可能である 。Two-quantum coherence (DQC) and zero-quantum coherence excited in the fundamental sandwich In order to reimage (telocas) the lens (ZQC), the finite expansion time It is possible to apply a hard reimaging π pulse at the beginning or end of the interval t1. .

多量子コヒーレンスの再結像も、展開時間t1の間に、基本サンドインチの後に 持続時間t、/2及び基本サンドインチの第1のπ/2パルスの振幅の2〜4倍 の振幅を有する第4のチャープパルスが続く時には、達成可能である。最も実際 的な場合には、パルスのタイミングは、基本サンドインチの直ぐ後に第4のチャ ーブパルスが続(ように選択され、その振幅は基本サンドインチ中の第1のπ/ 2パルスの振幅の約3.3倍に選択される。The reimaging of multi-quantum coherence also occurs after the fundamental sand inch during the unfolding time t1. duration t, /2 and 2 to 4 times the amplitude of the first π/2 pulse of the fundamental sandwich inch. is achievable when followed by a fourth chirped pulse with an amplitude of . most actual In the case of The wave pulse is selected such that its amplitude is equal to the first π/in the fundamental sandwich inch. The amplitude is selected to be approximately 3.3 times the amplitude of the two pulses.

本発明に係る方法の好ましい態様においては、多量子コヒーレンスを観測可能な 一量子コヒーレンスに再転換するためのRFパルスの第2の系列は、チャープπ /2パルスとそれに続く該先行するチャープπ/2パルスの半分の持続時間及び 2〜4倍、好ましくは約2.8倍の振幅を有するチャープπパルスから成る。In a preferred embodiment of the method according to the present invention, multi-quantum coherence can be observed. The second sequence of RF pulses to reconvert to one quantum coherence is the chirp π /2 pulse followed by half the duration of the preceding chirp π/2 pulse and It consists of a chirped π pulse with an amplitude of 2 to 4 times, preferably about 2.8 times.

RFパルスの第2の系列に続く自由誘導減衰信号の採取は、このパルス系列の立 下り時に直ちに、又はある場合には好ましいのであるが、スピンエコー信号の最 大強度時に開始してよく、後者の場合には、エコー信号のフーリエ変換によって 得られるスペクトルは本質的に位相分散を免かれている。The acquisition of the free induction decay signal following the second series of RF pulses is performed at the onset of this pulse series. Immediately or, in some cases, preferably, at the bottom of the spin-echo signal. It may start at large intensities, and in the latter case, by Fourier transform of the echo signal The resulting spectrum is essentially free from phase dispersion.

通常の場合には、RF励起放射線の周波数掃引は、一定の掃引速度すで行なわれ て時間に関して線形である。しかし、特別な場合には、限界周波数ω0,5及び ω□−1間での非線形であるが単調な周波数掃引を行うことが役立つかもしれな い。In the normal case, the frequency sweep of the RF excitation radiation is already carried out at a constant sweep rate. is linear in time. However, in special cases, the limiting frequencies ω0, 5 and It may be helpful to perform a nonlinear but monotonic frequency sweep between ω□−1. stomach.

本発明は、2次元変換分光法、同種核及び異種被相関分光法などの様々なNMR パルス分光法用途に有用であるので、上記の分光学的能力を有し、本発明に係る 作動モードを可能にする装置を備えたNMRパルス分光計も、本発明の主題と見 なされる。The present invention is applicable to various NMR methods such as two-dimensional transformation spectroscopy, homonuclear and heterogeneous uncorrelated spectroscopy. Since it is useful for pulse spectroscopy applications, it has the above-mentioned spectroscopic capabilities and according to the present invention. An NMR pulse spectrometer with a device that allows the operating mode is also considered a subject of the invention. It will be done.

本発明のさらなる詳細、態様及び利点は、図面に基づく下記の説明から明らかに なるであろうが、図面において、第1図は、RF周波数(上)の時間依存性、瞬 時RF位相(中)、そして模式的核磁気共鳴スペクトル(下)を示し;第2図は 、a)広帯域多量子励起用に設計された3つのチャープパルスの基本サンドイン チ用のRF振輻γB1及びRF周波数ω□、b)逆位和項121A□I’XYl の大きさ、モしてC)二量子項IDQC+の大きさの時間依存性を示し;第3図 は、基本サンドインチ中の第3のパルスの初期位相φ3の関数としての、第2図 の基本サンドインチによって励起される二量子コヒーレンス(実線)及びゼロ量 子コヒーレンス(破線)の大きさを示し、図中、a)全てのパラメータは第2図 と同様であり、b)第3のパルスの有効フリップ角β3はπ/4に減少せしめら れており: 第4図は、位相φ3の関数としての、スピンA(実線)及びスピンM(破線)か らのa)二量子コヒーレンス及びb)ゼロ量子コヒーレンスへの寄与を示し、第 3のノくルスのフリラフ角はβ=π/2であり; 第5図は、スピンA及びMから生じる二量子コヒーレンスへの寄与のグラフであ り: 第6図は、第2図の基本3パルスチヤ一プサンドインチ後のa)二量子コヒーレ ンスIDQC+及びb)ゼロ量子コヒーレンスl ZQClの大きさを示し: 第7図は、a)数値的シミュレーション及びb)パルス/展開モデルに基づく計 算による、β3=π/2を有する基本サンドイッチによって励起された二量子コ ヒーレンスIDQC+の大きさを示し; 第8図は、二量子コヒーレンスに作用するチャーブ再結像ノくルスが後に続く励 起サンドインチの場合のRF振幅γB+、(上)及びRF周波数ω、、(下)の 時間依存性を示し:第9図は、2スピンの相対的オフセットの関数としての二量 子コヒーレンスのa)大きさIDQcI及びb)位相Φを示すが、図中、第2図 の系列の場合は実線で示し、第8図の系列の場合は破線で示し; 第10図は、a)チャープパルスの再転換系列及びb)対応第11図は、オフセ ットΩ6及びΩ2の関数として、二量子コヒーレンスからの再転換により生じる 逆位相−量子項のa)大きさ12工Axy工町1及び121%I”xyl並びに b)位相φえ及びφ工を示し; 第12図は、時間反転(目rue teversal)を用いた二量子コヒーレ ンスのゼーマン環(Zee+aan−terms)への励起及び再転換用のRF パルス系列の時間依存性を示し;第13図は、a)第12図におけると同様のR Fパルス系列のRF周波数ω、と、対応するb)逆位相−量子コヒーレンス2I A□I ”xv及びC)二量子項DQCの大きさの時間依存性を示し; 第14図は、オフセットの関数としての二量子コヒーレンスから再転換されたゼ ーマン環IA□及び1%、を示し;そして第15図は、結合J A&l= 5  Hz及びJA−&1− = 15 Hzを有、する2つの2スピンサブ系(2− spin 5ubsys+ems)を示す、拡大された領域を有するプロトンス ピン系の実験的二量子スペクトルである。Further details, aspects and advantages of the invention will emerge from the following description based on the drawings. However, in the drawing, Fig. 1 shows the time dependence of the RF frequency (top), the instantaneous Figure 2 shows the time RF phase (middle) and the schematic nuclear magnetic resonance spectrum (bottom); , a) Basic sand-in of three chirped pulses designed for broadband multiquantum excitation RF vibration γB1 and RF frequency ω□ for Q, b) Inverse sum term 121A□I’XYl C) shows the time dependence of the magnitude of the two quantum term IDQC+; Fig. 3 2 as a function of the initial phase φ3 of the third pulse during the fundamental sandwich inch. Two-quantum coherence (solid line) and zero quantity excited by the fundamental sand inch of The magnitude of the child coherence (dashed line) is shown in the figure, a) All parameters are as shown in Figure 2. and b) the effective flip angle β3 of the third pulse is reduced to π/4. It is: Figure 4 shows spin A (solid line) and spin M (dashed line) as a function of phase φ3. The contribution to a) two-quantum coherence and b) zero-quantum coherence of The free-ruff angle of Noculus in 3 is β = π/2; Figure 5 is a graph of the contribution to two-quantum coherence arising from spins A and M. the law of nature: Figure 6 shows a) two-quantum coherence after the basic three-pulse shift of Figure 2. and b) the magnitude of zero quantum coherence l ZQCl: Figure 7 shows a calculation based on a) numerical simulation and b) pulse/deployment model. The two-quantum core excited by the elementary sandwich with β3=π/2 by calculation Indicates the magnitude of Heerence IDQC+; Figure 8 shows the excitation followed by the Chirb reimaging noculus acting on the two-quantum coherence. RF amplitude γB+, (top) and RF frequency ω, , (bottom) for the sand-inch case Figure 9 shows the time dependence of the two-spin quantity as a function of the relative offset of the two spins. Figure 2 shows a) magnitude IDQcI and b) phase Φ of the child coherence. The series shown in Figure 8 is indicated by a solid line, and the series shown in Figure 8 is indicated by a broken line; Figure 10 shows a) the reconversion sequence of the chirped pulse and b) the corresponding Figure 11 shows the offset sequence. arises from the reconversion from two-quantum coherence as a function of Ω6 and Ω2. Antiphase-quantum term a) Size 12 Axy Axy Mach 1 and 121% I”xyl and b) Indicates the phase φ and φ. Figure 12 shows two-quantum coherence using time reversal. RF for excitation and reconversion of Figure 13 shows the time dependence of the pulse sequence; a) R similar to that in Figure 12; RF frequency ω of the F pulse sequence and the corresponding b) antiphase-quantum coherence 2I A□I xv and C) Show the time dependence of the magnitude of the two quantum term DQC; Figure 14 shows the reconverted zeolite from two-quantum coherence as a function of offset. - Mann ring IA□ and 1%; and Figure 15 shows the bond J A&l=5 5 Hz and JA-&1- = 15 Hz, two two-spin subsystems (2- Protons with enlarged regions showing spin 5 ubsys+ems) This is an experimental two-quantum spectrum of a pin system.

周波数変調されたパルス下のスカラ結合2スピン系を考察する。トランスミッタ の瞬時周波数と同期した回転座標系で時間依存的ハミルトニアン(Hami目o nian)を表わす:H(t) =Ho (t) +HR。Consider a scalar coupled two-spin system under a frequency modulated pulse. transmitter In a rotating coordinate system synchronized with the instantaneous frequency of nian): H(t)=Ho(t)+HR.

=Ω (t) I +Ω (t)I2+2つJI −1^ ZM 十γEl、C(IQ+I;’)eosφ+ (I’、+I’、)srnφコ、  (1)式中、ΩA(1)=ω。1−ω、(1)は、時間依存的トランスミッタ周 波数に関してのスピンAのオフセットである。この座標系において、RF位相ψ は、時間非依存的であるが、位相サイクリングによりコヒーレンス移動通路を選 択するために1つのパルスから次のパルスヘシフトすることができる。RF振輻 γB。= Ω (t) I + Ω (t) I2 + 2 JI -1^ ZM 10γEl, C(IQ+I;’)eosφ+(I’,+I’,)srnφko, (1) where ΩA(1)=ω. 1-ω, (1) is the time-dependent transmitter frequency is the offset of spin A with respect to wave number. In this coordinate system, the RF phase ψ is time-independent, but the coherence movement path is selected by phase cycling. can be shifted from one pulse to the next to select. RF radiation γB.

は周波数掃引の間一定であると見なされる。ハミルトニアン(Hamillon iaI+)は、短い時間間隔での開時間非依存的であると仮定すると、Ltou vtlle−won Neumanの式6式%(2) を間隔[1/ 、1 / +τ]に亘って積分して、a(t’+t”)=exp (−iH(t’)t)cr(t’)exp(jH(t’)r) (3) を得ることができる。is assumed to be constant during the frequency sweep. Hamiltonian iaI+) is assumed to be open time independent over short time intervals, Ltou vtlle-won Neuman's formula 6 formula % (2) is integrated over the interval [1/, 1/+τ], and a(t’+t”)=exp (-iH(t')t)cr(t')exp(jH(t')r) (3) can be obtained.

このようにして、密度演算子σの時間展開が瞬時ハミルトニアン(Hamil+ onian) H(t ’ )の効果のもとに段階的な変換により算出できる。In this way, the time expansion of the density operator σ becomes an instantaneous Hamiltonian (Hamil+ onian) H(t') can be calculated by stepwise transformation.

H(t’ )は、RF放射、化学シフト及びスカラー結合からの非可換寄与を含 むので、各段階は数値的対角化(numerical diBonalizal ion)により算出されねばならない。あるいはまた、式(3)のコニタリ変換 は、exp(−iHot)exp(−iHipr) (4i)+τのより高いオ ーダーの項] であるので、ハミルトニアン(Hi+n1ljonian)の異なる部分のため に連続した回転に分解してよい。H(t’) includes non-commutative contributions from RF radiation, chemical shifts and scalar bonds. Therefore, each step is a numerical diBonalization ion). Alternatively, the Conitari transformation of equation (3) is the higher option of exp(-iHot)exp(-iHipr)(4i)+τ [Address section] Therefore, for different parts of the Hamiltonian (Hi+n1ljonian) can be decomposed into successive rotations.

小さいτ値の場合は、τの2次及びより高いオーダーを伴う項は無視してよい。For small τ values, terms with quadratic and higher orders of τ can be ignored.

e x p (1(HO+ HIIF) τ)ze x p(−i Hot)  e x l −i Harτ) (4b)かくして、各間隔てについて、HO及 びHlの効果を連続的に算出してよい。さらに、弱い結合の仮定を導入して、式 (1)におけるスカラー結合順を2πJI−I8町こ減少してよい。これにより 角運動量演算子の積における密度演算子を拡大できる。e x p (1 (HO + HIIF) τ) ze x p (-i Hot) e x l − i Harτ) (4b) Thus, for each interval, HO and The effects of H and Hl may be calculated continuously. Furthermore, by introducing the weak coupling assumption, Eq. The scalar combination order in (1) may be reduced by 2πJI-I8 towns. This results in We can expand the density operator in the product of angular momentum operators.

私たちは、直積演算子法と密度演算子の明示的行列表記の両方に基づいてシミュ レーションを行った。典型的には約2000個の間隔が16ミリ秒で20 k  Hzの掃引範囲をカバーするパルスの効果を記述するのに必要である。We perform simulations based on both the Cartesian product operator method and the explicit matrix notation of the density operator. ration was carried out. Typically about 2000 intervals of 20k in 16ms It is necessary to describe the effect of a pulse covering a sweep range of Hz.

式(1)に用いられた加速回転座標系の代替物としては、一定の基準周波数ωp a+で回転する通常の座標系を考慮してもよい。この座標系においては、φ□( +)=Jω1.+(+)dtであるので、線形周波数掃引はRFトランスミッタ 位相が時間の関数として二次的に変化することを意味する。この座標系において は、コヒーレンス移動通路を選択するために、掃引の始めにトランスミッタの初 期位相φ、(0)をシフトすることが可能である。As an alternative to the accelerated rotational coordinate system used in equation (1), a constant reference frequency ωp A normal coordinate system rotating at a+ may also be considered. In this coordinate system, φ□( +)=Jω1. +(+)dt, so the linear frequency sweep is It means that the phase changes quadratically as a function of time. In this coordinate system is the first of the transmitters at the beginning of the sweep to select the coherence moving path. It is possible to shift the phase φ, (0).

従来の回転座標系は、チャーブパルスの近似的記述のための自然基準系であり、 直観を導くのに役立つ。この記述は、スピンは、正確に共鳴中を通過する時にの みRF場により影響を受けると想定している。その結果私たちは、事実上、純粋 な展開間隔により分離された瞬時半選択的パルスを有している。単純さのために この絵を1パルス/展開モデル”と呼ぶことにする。The conventional rotating coordinate system is a natural reference frame for the approximate description of the chirb pulse, Helps guide intuition. This description means that when the spin passes through resonance exactly It is assumed that the sensor is affected by the RF field. As a result we are, in effect, pure It has instantaneous semi-selective pulses separated by a typical development interval. for simplicity This picture will be called the 1-pulse/expansion model.

J結合は、RF振幅γB1と比して常に非常に小さいので、ダブレットの両方の 成分が同時に影響を受けること、したがって表現“半選択的パルス”の使用を常 に想定してよい。これは、フエレッチ(Fer+et1)及びエルンスト(Er nsl)により唱導された方法とは区別されなければならないが、彼らは、速い 通過(rapid passage)の記述において、一度に一つの遷移に影響 を与える真に選択的パルスのカスケードを使用した。Since the J-coupling is always very small compared to the RF amplitude γB1, both components are affected simultaneously, hence the use of the expression “semi-selective pulse”. It can be assumed that This is a combination of Feretch (Fer+et1) and Ernst (Er+et1). must be distinguished from the methods advocated by In describing a rapid passage, only one transition is affected at a time. Using a cascade of truly selective pulses to give

第1図は、周波数と位相の関係を示す。線形周波数掃引の場合は、スピンAに作 用する半選択的パルスの位相φ6は、第1図に示すように二次的に共鳴中の通過 の瞬間tAに、φえ=TbtA”、又は同等にオフセットに、φい=土ΩA’/ b、関連づけられる。掃引速度(sweep rjre) bは、掃引範囲とパ ルスの持続時間との比、b=ΔIJJ、/l、であり、rad秒″2で表わされ る。FIG. 1 shows the relationship between frequency and phase. For a linear frequency sweep, the spin A The phase φ6 of the semi-selective pulse used is secondarily determined by the passage during resonance as shown in FIG. At the instant tA, φ = TbtA'', or equivalently, at the offset, φ = ΩA'/ b. Associated. Sweep speed (sweep rjre) b is the sweep range and b=ΔIJJ,/l, expressed in rad seconds″2. Ru.

線形周波数掃引を有するチャーブパルスの閏、スピンA及びBの共鳴は、RF周 波数(上)が化学シフトΩえ及びΩ8と一致し、そして瞬時RF位相(中)がφ い及びφ3である時点tA及びI5て通過される。The resonance of spins A and B of the chirb pulse with a linear frequency sweep is The wave number (top) coincides with the chemical shifts Ω and Ω8, and the instantaneous RF phase (middle) coincides with φ and φ3 are passed at times tA and I5.

孤立化したスピンI=1/2を含む系においては、パルス/展開モデルは2つの チャーブパルスの系列によるエコーの形成を予言するのに全く充分である。しか し、結合スピン系においては、このモデルは定性的図を与えるのみである。下記 においては、パルス/展開記述から得られた分析結果をハミルトニアン(Ham i目onian)の段階的対角化又は演算子種変換(oper[。In a system containing an isolated spin I = 1/2, the pulse/expansion model has two It is quite sufficient to predict the formation of an echo due to a sequence of chirped pulses. deer However, in coupled spin systems, this model only gives a qualitative picture. the below described In this paper, the analysis results obtained from the pulse/expansion description are transformed into a Hamiltonian (Ham stepwise diagonalization of i-th onian) or operator type transformation (oper[.

r product jransfamalioos)により得られた厳密なシ ミュレーションと比較することにする。The exact system obtained by Let's compare it with simulation.

第2a図の3つのチャーブパルスから成る基本サンドインチは、多量子コヒーレ ンスの発生に一般に使用されている(π/2−τ−π−τ−π/2)サンドイン チと同じ原理で造られている。3つのチャーブパルスは全て同一の持続時間した がって同一の掃引速度(sweep race)を持たなければならない。その 振幅は、π/2パルス又はπパルスのどちらかのアナログを達成するように調節 されなければならない。チャーブπ/2パルスは、相対的に弱いRF振幅により 特徴づけられ、それで断熱条件は、磁化が掃引を通じて有効磁場にロックされた ままでぃないように意図的に違反されている。チャープπパルスは、他方で、断 熱反転又はこの場合のように横磁化の再結像を可能にするのに充分なRF振幅を 有している。断熱反転においては、磁化は有効磁場に沿ってロックされたままで あり、他方再結像のために、掃引の間離化は有効磁場に垂直なままである。第2 a図においては、第1のチャープπ/2パルスは熱平衡から出発する横磁化を発 生せしめ、第2のパルスはオフセット(化学シフト)の効果を再結像させるが同 核種スカラー結合のそれは再結像させず、そして第3のパルスは逆位相−量子磁 化を多量子コヒーレンスに転換する。相対的位相は、二量子又はゼロ量子コヒー レンスの最大の創出のために最適化されなければならない。従来のサンドインチ におけるように、第1及び第3のパルスの始まり間の間隔は、(2JA、)−’ のオーダーでなければならない。The basic sandwich consisting of three chirb pulses in Figure 2a is a multi-quantum coherent The (π/2−τ−π−τ−π/2) sandin is commonly used to generate It is built on the same principle as Chi. All three chirb pulses had the same duration Therefore, they must have the same sweep race. the Amplitude adjusted to achieve analog of either π/2 pulse or π pulse It must be. The Chirb π/2 pulse has a relatively weak RF amplitude. characterized, so an adiabatic condition was established in which the magnetization was locked to the effective magnetic field through the sweep It is intentionally violated so that it does not remain as it is. Chirped π pulses, on the other hand, RF amplitude sufficient to allow thermal reversal or, as in this case, reimaging of the transverse magnetization. have. In adiabatic reversal, the magnetization remains locked along the effective magnetic field. On the other hand, due to reimaging, the sweep spacing remains perpendicular to the effective magnetic field. Second In figure a, the first chirped π/2 pulse generates transverse magnetization starting from thermal equilibrium. the second pulse reimages the effect of the offset (chemical shift), but the same That of the nuclide scalar coupling does not reimage, and the third pulse is an antiphase-quantum magnetic Converts quantum coherence into multi-quantum coherence. Relative phase is two-quantum or zero-quantum coherence must be optimized for maximum creation of lenth. traditional sandwich inch The interval between the beginnings of the first and third pulses is (2JA,)-' as in must be ordered.

第2b及び20図は、2スピン系における逆位相−量子項及び二量子コヒーレン ヌの時間依存性を示す。位相挙動は、加速回転座標系に言及するのでかなり複雑 であり、それで、私たちは大きさ12I□I”xyl及びl DQClの展開( 表1中の定義参照)を示すことを好む。逆位相項は、概略5in(πJ AIJ  t )に比例する包絡線でスカラー結合の影響下に自発的に増大する。Figures 2b and 20 show antiphase-quantum terms and two-quantum coherence in a two-spin system. This shows the time dependence of nu. The phase behavior is quite complex as it refers to the accelerated rotational coordinate system. , so we have the expansion ( (see definition in Table 1). The antiphase term is approximately 5 in (πJ AIJ increases spontaneously under the influence of scalar coupling with an envelope proportional to t).

サンドインチの第3のパルスの間、逆位相項は部分的に二量子コヒーレンスに転 換される。第2図は、どのようにl DQC1項が、始めに12I^IM、vl からの、次に12 xAxvx”t lからの寄与のために、2つの連続する段 階で増大するかを示している。これらの2つの寄与の積極的干渉が得られるかど うかは、3つのパルスの相対的位相により決定される。第2のパルスの位相φ2 のシフトは、第2のパルス後の再結像期間における一量子コヒーレンスの2φ2 の鎖末な位相シフトを誘導するのみであり、それで、サンドインチの第3のパル スの位相φ3の効果を考えるだけで十分であるということを示すことが可能であ る。During the third pulse of the sand inch, the antiphase term partially transforms into two-quantum coherence. will be replaced. Figure 2 shows how l DQC1 term is initially 12I^IM, vl , and then from 12xAxvx”tl, two successive stages It shows whether the amount increases with each floor. Whether positive interference of these two contributions can be obtained is determined by the relative phases of the three pulses. Phase of the second pulse φ2 The shift of 2φ2 of one quantum coherence in the reimaging period after the second pulse only induces a phase shift at the end of the chain, so that the third pulse of the sandwich It is possible to show that it is sufficient to consider the effect of the phase φ3 of the Ru.

RF周波数は、矢印により示された時点における化学シフトΩA/2π=7kH 2及びΩM/ 2 yt = 13 k Hzと符合する。The RF frequency is the chemical shift ΩA/2π=7kHz at the time indicated by the arrow. 2 and ΩM/2yt=13kHz.

シミュレーションのパラメータ’ J AIJ= 8Hz、t 、= 16ミリ 秒、τ=15ミリ秒(したがって、2t、+2τ=1/2JA、)、掃引範囲2 0 k Hz 、それぞれ有効フリップ角π/2.π及びπ/2を有する3つの 連続パルス用のγBz= 309Hz、 860H!及び309H!である。3 つのパルスの初期位相は、φ1=φ2=0及びφ3=120°であり、後者は最 適の励起のために選択される。2つの連続的段階における二量子項のほとんど最 大振幅までの増大に注意。第3図は、上に示したように3つのパルスRF振幅を 選択したとすれば、二量子励起の最適値は位相φ3χ120” (±180’) に対応することを示す。実際、位相要求条件とπ及びπ/2パルスの振幅とは相 互依存的である。多量子コヒーレンスの充分な励起のためには、様々な条件を見 出すことができる。Simulation parameters 'J AIJ = 8Hz, t, = 16mm seconds, τ = 15 ms (therefore 2t, +2τ = 1/2JA,), sweep range 2 0 kHz, respectively effective flip angle π/2. three with π and π/2 γBz for continuous pulse = 309Hz, 860H! and 309H! It is. 3 The initial phases of the two pulses are φ1=φ2=0 and φ3=120°, the latter being the most selected for suitable excitation. Almost the maximum of two quantum terms in two successive steps Note the increase to large amplitude. Figure 3 shows the three pulse RF amplitudes as shown above. If selected, the optimal value of the two-quantum excitation is the phase φ3χ120” (±180’) Indicates that it corresponds to In fact, the phase requirements and the amplitudes of the π and π/2 pulses are interdependent. Various conditions must be examined for sufficient excitation of multi-quantum coherence. I can put it out.

第3a図においては、全てのパラメータが第2図と同様であるが、第3b図にお いては、第3のパルスの有効フリップ角β3はπ/4に減少されている。β3; π/2の場合は、ゼロ量子励起はφ3にかかわらず、非常に非効率的であること に注意。In Figure 3a, all parameters are the same as in Figure 2, but in Figure 3b. In this case, the effective flip angle β3 of the third pulse is reduced to π/4. β3; For π/2, zero quantum excitation is very inefficient regardless of φ3. Be careful.

第4図は、どのようにして、スピンA及びMから発生する2つの寄与が、第3の パルスの位相ψ3及び有効フリップ角β3に応じて、足されあるいは打消し合う かを示す。π/2パルスを有している場合は、ゼロ量子コヒーレンスへの寄与は 、第3a図に示すように常に打消し合う。これは、ゼロ量子コヒーレンスがπ/ 2パルスによって、逆位相磁化から発生させられ得ない固いパルスから成る(π /2−τ−π−τ−π/2)系列と直接の類比関係にある。しかし、もしRF振 幅を減少させて第3のパルスの有効フリップ角がβ3=π/4となり、RF位相 がφ3=0又は180°の近傍にあれば、等しい量の二量子及びゼロ量子コヒー レンス(第3b図参照)を得ることができる。Figure 4 shows how the two contributions originating from spins A and M are combined with the third contribution. Add or cancel each other depending on the pulse phase ψ3 and effective flip angle β3 Show that. If you have a π/2 pulse, the contribution to zero quantum coherence is , always cancel each other out as shown in FIG. 3a. This means that the zero quantum coherence is π/ Consists of hard pulses that cannot be generated from antiphase magnetization by two pulses (π /2-τ-π-τ-π/2) series. However, if the RF By decreasing the width, the effective flip angle of the third pulse becomes β3 = π/4, and the RF phase is near φ3=0 or 180°, equal amounts of two-quantum and zero-quantum coherence lens (see figure 3b) can be obtained.

この挙動はやはり古典的な実験と類似している。上に論じた単純なパルス/展開 モデルによっては第3図の挙動を予言することはできない。なぜならばそれは3 つのパルス全てが同じ位相を有すれば最大の二量子励起が生じることを暗示する だろうから。正確なシミュレーションとの直接の比較は困難である。This behavior is again similar to classical experiments. Simple pulse/expansion discussed above Depending on the model, the behavior shown in Figure 3 cannot be predicted. Because it is 3 This implies that maximum two-quantum excitation occurs if all three pulses have the same phase. Because it is. Direct comparisons with exact simulations are difficult.

第5図は、パルス/展開モデルを説明するU、 Eggenberger aI ld G、 Bodenhausen in Angew、 Chell、 + 02+ 392 (1990) and Anget、 C’bem、 In1 . Ed、 Engl、 29.374 (1990)の出版物で論じられた規 約(conventions)を用いて「直積演算子展開グラフ」を示している 。スピンへ及びMから発生する二量子コヒーレンスに対する2つの寄与は別々に 示される。スピンAのゼーマンオーダーIA、はまず同位相−量子コヒーレンス l A、、に転換され、これが期間2τ+2t、+tAMの間展開して逆位相− 量子コヒーレンス21’、、I”zになり、それが最終的に二量子コヒーレンス に転換される。他方、I”zはIN、、に転換され、これが期間2τ+”j t AMの問屋間し、二量子コヒーレンスに変換される前に21A□1%、、になる 。理想的には、第5図に示される2つの異なる期間2τ+2t、±tA&lは両 方とも(2JA&1)−’と略等しくあるべきであり、これは明らかにtAM< <(2JA、)−1でなければ満たされ得ない。Figure 5 shows U, Eggenberger aI explaining the pulse/expansion model. ld G, Bodenhausen in Angew, Chell, + 02+ 392 (1990) and Anget, C’bem, In1 .. The regulations discussed in the publication Ed, Engl., 29.374 (1990). It uses conventions to show "cartesian product operator expansion graph". . The two contributions to the spin and to the two-quantum coherence arising from M are separately shown. Zeeman order IA of spin A is first in phase - quantum coherence lA, , which evolves during the period 2τ+2t, +tAM and has an antiphase − The quantum coherence becomes 21’,,I”z, which finally becomes the two-quantum coherence. will be converted to On the other hand, I”z is transformed into IN, , which becomes the period 2τ+”jt between AM wholesalers and becomes 21A□1%, before being converted to two-quantum coherence. . Ideally, the two different periods 2τ+2t, ±tA&l shown in FIG. Both should be approximately equal to (2JA&1)-', which clearly indicates that tAM< It cannot be satisfied unless <(2JA,)-1.

第5図においては、共鳴周波数は垂直の点線で示された時点で通過される。各グ ラフの上及び下の円はそれぞれスピンA及びMに対応する。これらの日中の記号 Z + x / y及び1は、それぞれ演算子1..1.又は工2.及び単位演 算子(unit opera+。In FIG. 5, the resonant frequencies are passed through at the points indicated by the vertical dotted lines. Each group The circles above and below the rough correspond to spins A and M, respectively. These intraday symbols Z + x / y and 1 are respectively operators 1. .. 1. Or engineering 2. and unit performance Sanko (unit opera+.

r)を表わす。r).

第5図に示される2つの主要な通路に加えて、もし結合J AMが期間tAvで 同位相コヒーレンスから逆位相コヒーレンスへのいくらからの転換を起こすに足 するほど大きければ、二量子コヒーレンスに対するさらなる小さな寄与があるか もしれない。In addition to the two main paths shown in FIG. How much is enough to cause a transition from in-phase coherence to anti-phase coherence? If so, is there an additional small contribution to two-quantum coherence? Maybe.

これらの通路は、tAMが(2JA、)−1に匹敵する場合には、もつとも重要 であり、この場合には、孤立してとられる各チャープパルスは、かなりの量の二 量子コヒーレンスを提供することが可能である。These paths become even more important when tAM is comparable to (2JA,)-1. and in this case each chirped pulse taken in isolation has a significant amount of second It is possible to provide quantum coherence.

一結合(one−bond)スカラー結合定数”Jccは通常全て同一の範囲( 約40Hりにあるが、炭素−13(earbon−13)のスピンの化学シフト は、非常に大きい範囲の周波数範囲、典型的には200 P pm (600M Hz分光計においては30 k Hz )をカバーしてよい。これらの状況によ って、チャーブパルスの系列の設計とシミュレーション及び実験によるその性能 のテストにとっての指針を限定することが可能となる。One-bond scalar coupling constants "Jcc" are usually all in the same range ( It is about 40H, but the chemical shift of the spin of carbon-13 (earbon-13) has a very large frequency range, typically 200 Ppm (600M 30 kHz in a Hz spectrometer. Depending on these circumstances Therefore, we designed a series of chirb pulses and evaluated its performance through simulation and experiment. It becomes possible to limit the guidelines for testing.

第2図の励起サンドインチにおける3つのパルスが全て同じ持続時間を有してい れば、発生する多量子コヒーレンスの大きさはほとんどの掃引範囲に亘ってオフ セット非依存的である。All three pulses in the excitation sandwich in Figure 2 have the same duration. , the magnitude of the multi-quantum coherence that occurs is off over most of the sweep range. It is set independent.

第6図は、3パルス励起系列により発生されるゼロ量子及び二量子項のオフセッ ト依存性を示すものである。Figure 6 shows the offsets of zero and two quantum terms generated by a three-pulse excitation sequence. This indicates dependence on the target.

第3のパルスの有効フリンブ角は、β3=π/2(実m>又はβ3=π/4 ( 破線)のどちらかに設定される。スピンAのオフセットΩ6は不変である(ΩA /2π= 5 k Hz )が、Ω3は掃引の右端に向かって移動する、即ち、 Ω&l/2πは5kH2から20kHzまで変化する。チャーブパルスは、第2 図と同様にOk Hzから20 k Hzまで16ミリ秒で掃引される。The effective flimbe angle of the third pulse is β3 = π/2 (actual m > or β3 = π/4 ( (dashed line). The offset Ω6 of spin A remains unchanged (ΩA /2π=5kHz), but Ω3 moves towards the right end of the sweep, i.e. Ω&l/2π varies from 5kHz to 20kHz. The chive pulse is the second As shown in the figure, it is swept from Ok Hz to 20 kHz in 16 milliseconds.

第7図は、正確な計算を上に論じたパルス/展開モデルから誘導された近似的分 析予測と比較するものである。私たちは、3つの異なる掃引速度を用いて、第2 図の系列による2量子コヒーレンス励起を考察する。プロフィールが増大する相 対オフセットとともに低下するという傾向は、第5図に強調された2つの間隔が スピンの全ての対について同時に最適化することができないためである。第7b 図中の生のパルス/展開記述と違って、第7a図中の数値的シミュレーションは 、RFパルスの周波数掃引の有限の範囲から生じるいわゆる「縁部効果(edg eeffects) Jを正確に予言するものである。Figure 7 shows the exact calculations derived from the pulse/expansion model discussed above. It is compared with the analytical prediction. We used three different sweep speeds to Consider two-quantum coherence excitation according to the series of figures. Phase of increasing profile The tendency for the two intervals highlighted in Figure 5 to decrease with increasing offset is shown in Figure 5. This is because it is not possible to simultaneously optimize all pairs of spins. Chapter 7b Unlike the raw pulse/expansion description in the figure, the numerical simulation in Figure 7a , the so-called "edge effect" resulting from the finite range of the frequency sweep of the RF pulse eeffects) which accurately predicts J.

スピンAのオフセットΩえは、ΩA/2π= 10 k Hzに固定されている がΩM/2πは10 k Hzから40 k Hzまで変化する。チャープパル スは、異なる掃引速度すでOk Hzから40kHzまで掃引される。チャープ パルスの持続時間t、は示されている。RF振幅γB8はAIbと比例して調節 された。より低い掃引速度の場合の低下した性能は、第5図に示された期間t□ の増大により説明することができる。縁部効果(edge erfecf5)は 、パルス/展開モデルによっては1!明されないということに注意。The offset Ω of spin A is fixed at ΩA/2π = 10 kHz However, ΩM/2π varies from 10 kHz to 40 kHz. chirp pal The signal is swept from OkHz to 40kHz with different sweep speeds. chirp The duration of the pulse, t, is shown. RF amplitude γB8 is adjusted proportionally to AIb It was done. The reduced performance for lower sweep speeds is due to the period t□ shown in FIG. This can be explained by the increase in . The edge effect (edge erfecf5) is , 1 depending on the pulse/deployment model! Note that it is not made clear.

系列が有効であるオフセットの範囲は、掃引速度を増大させることにより拡大可 能であるということは驚くべきことに思われるかも知れない。実際、速い掃引は 、期間tAu=lΩ、−Ω21/bが期間2τ+2t、(第5図参照)に対して 縮小されるということを含意する。tAuが短ければ短いほど、両方の期間2τ +2t、±tA□がオフセットに関わりなく(2JAM)−”に近接できるとい う理想的な場合により近づく。他方、増大する掃引速度とともに悪化する傾向が ある縁部効果(edge effects)は、速い掃引を用いる系列にとって 深刻すぎる欠点を構成することがない。The range of offsets over which the series is valid can be expanded by increasing the sweep speed. It may seem surprising that it is Noh. In fact, a fast sweep is , period tAu=lΩ, -Ω21/b for period 2τ+2t, (see Figure 5) It means being reduced. The shorter tAu, the shorter both periods 2τ +2t, ±tA□ can be close to (2JAM)-” regardless of the offset. This is closer to the ideal case. On the other hand, it tends to worsen with increasing sweep speed. Certain edge effects are important for sequences using fast sweeps. It does not constitute a fault that is too serious.

単純な断熱反転(adiabalic 1nversion)の場合は、縁部効 果は、掃引の始め及び終りにRF振暢γB1のプロフィールを平滑化することに より、例えば半サイン関数(had−sine funeiions)を用いて 整形することにより、減衰可能である。しかし、シミュレーションから、この種 の平滑化は第2図の系列を用いた多量子励起のオフセット依存性を改苦しないと 結論してよい。これは、おそらく、系列の効率が相対RF位相に対してのみなら ず3つのパルスの相対振幅に対しても敏感であるためであろう。In the case of a simple adiabalic inversion, the edge effect The effect is to smooth the profile of RF amplitude γB1 at the beginning and end of the sweep. For example, using half-sine funeiions, It can be attenuated by shaping. However, from simulations, this species Smoothing requires modifying the offset dependence of the multi-quantum excitation using the series shown in Figure 2. You can conclude. This is probably because the efficiency of the sequence is only relative to the relative RF phase. This is probably because it is sensitive to the relative amplitudes of the three pulses.

第2図の励起サンドインチにより発生した多量子コヒーレンスの大きさは、かく して、全てのオフセットについて大部分は均一であるが、位相は強く周波数依存 的である。The magnitude of the multi-quantum coherence generated by the excitation sandwich in Figure 2 is thus: is largely uniform for all offsets, but the phase is strongly frequency dependent. It is true.

本発明によれば、多量子ロヒーレンスの位相は、もう一つのチャーブパルスによ り再結像させることができる。According to the present invention, the phase of the multi-quantum coherence is changed by another chirb pulse. can be re-imaged.

第8図は、先行するパルスの2倍の掃引速度及び半分の持続時間を有する第4の チャーブパルスが、励起サンドインチにより再結像遅延時間t、の後に二量子エ コーが形成された直後に挿入された系列を示す。エコーの時点で二量子コヒーレ ンスの位相は、含まれる2つのスピンのオフセットから太き(非依存的である。FIG. 8 shows a fourth pulse having twice the sweep speed and half the duration of the preceding pulse. The chirb pulse is re-imaged by the excitation sandwich after a reimaging delay time t. shows the sequence inserted immediately after the code is formed. Two quantum cohere at the point of echo The phase of the spin is thick (independent) from the offset of the two spins involved.

二量子エコーの位相を決定するこのパルスの位相φ4は自由に選択できる。第8 図中の4つのパルスの相対RF振幅γB0は比1:2.8:1:3.3に最適化 された。The phase φ4 of this pulse, which determines the phase of the two-quantum echo, can be freely selected. 8th The relative RF amplitude γB0 of the four pulses in the figure is optimized to a ratio of 1:2.8:1:3.3. It was done.

この系列により実際、全てのオフセットについて均一な位相を有する多量子コヒ ーレンスを得ることが可能になる。第9図の下部の破線により、二量子位相Φ= itctin((D Q C,IF/ (DQC)、)のオフセット依存性がほ とんど平坦であるということが確認される。This sequence actually allows a multi-quantum coherence with uniform phase for all offsets. This makes it possible to obtain The dashed line at the bottom of Figure 9 indicates that the two-quantum phase Φ= Itctin((DQC, IF/(DQC),) has little offset dependence. It is confirmed that it is mostly flat.

第9図においては、オフセットΩA/2π= 10 k Hz ji 20kH z掃引範囲の中間部で一定に保たれるが、Ω、/2πは右縁部に向かって10k Hzから20 k Hzに増大される。第9図の実線は、第2図の簡単な3パル スサンドインチの直後の、即ち再結像なしの大きさくmagnitude)及び 位相を示すが、破線は第8図の二量子再結像パルスを有する系列におけるエコ一 時の大きさくmagnitude)及び位相を示す。In Figure 9, offset ΩA/2π = 10kHz ji 20kHz remains constant in the middle of the z-sweep range, but Ω,/2π decreases by 10k towards the right edge. Hz to 20 kHz. The solid line in Figure 9 is the simple 3-pulse line in Figure 2. immediately after the sand inch, i.e. without reimaging (magnitude) and The dashed line represents the echo phase in the sequence with two quantum reimaging pulses in Figure 8. shows the magnitude and phase of time.

一度発生し、再結像し、期間t1の開展開可能とされると、多量子コヒーレンス は単一のπ/2チャーブパルスによって観測可能な一量子コヒーレンスに単純に 変換することができない。Once generated, reimaged, and allowed to unfold during period t1, multi-quantum coherence simply reduces to one quantum coherence observable by a single π/2 chirb pulse cannot be converted.

そのようなパルスからは、逆位相−量子項、残留多量子コヒーレンス及び縦方向 2スピンオーダー2工^tx’zのオフセット依存的混合物が得られる結果とな るであろう。この困難に鑑みて、2次元実験の検出期間t2の始めに同位相−量 子コヒーレンスを得るためには、2つの方法が実際的であるように思われる。From such pulses, anti-phase-quantum terms, residual multi-quantum coherence and longitudinal As a result, an offset-dependent mixture of 2 spin order 2 tx'z is obtained. There will be. In view of this difficulty, at the beginning of the detection period t2 of the two-dimensional experiment, the same phase-quantity Two methods seem practical for obtaining child coherence.

第1のものは、逆位相磁化への転換前にオフセットの関数として多量子コヒーレ ンスの特定の位相分布を作成することを伴う。The first one is that the multi-quantum coherence increases as a function of offset before the conversion to anti-phase magnetization. involves creating a specific phase distribution of the

第2の方法は、対称的励起及び検出の概念に信頼し、多量子実験の準備及び検出 部分が見掛けの時間反転(apparenr time−reversil)を 達成するように整合せしめられる。The second method relies on the concept of symmetric excitation and detection, and the preparation and detection of multi-quantum experiments. The part has an apparent time-reversal. be aligned to achieve this.

第8図の系列により、第3のパルスの間に異なる時点で発生した二量子コヒーレ ンスを再結像させることが可能になるので、逆に、−量子コヒーレンスへの再転 換に先立つ二量子コヒーレンスの位相を意図的に拡げて(sptead out )もよい。このようにして、R,F場がスピンA及びMの共鳴を掃引して通過す る場合の時点tA及びty(第1図参照)の瞬時RF位相と二量子コヒーレンス の位相との間に好適な関係があることを確実にすることができる。第10図に示 されるように、このことは、純粋なfDQc) 、から成ると想定される二量子 コヒーレンスをエコー後位相分散させ、持続時間t、/2の有効フリップ角π、 即ち、持続時間t、のパルスの2倍の掃引速度を有するチャーブ再結像パルスを 印加することにより達成することができる。The sequence in Figure 8 shows that two quantum coherences occur at different times during the third pulse. conversely, it becomes possible to reimage the quantum coherence. The phase of the two-quantum coherence prior to the exchange is intentionally expanded (sptead out). ) is also good. In this way, the R and F fields sweep through the spin A and M resonances. The instantaneous RF phase and two-quantum coherence at times tA and ty (see Figure 1) when It can be ensured that there is a suitable relationship between the phase of Shown in Figure 10. This means that the two quanta assumed to consist of pure fDQc), as The coherence is post-echo phase dispersed and the effective flip angle π of duration t,/2, That is, a Chirb reimaging pulse with twice the sweep rate of the pulse of duration t, This can be achieved by applying

持続時間t、の後続のチャーブπ/2パルスにより、 (逆位相)−量子コヒー レンスへの転換がもたらされる。このパルスの初期RF位相は最適の移動のため に選択されなければならない。A subsequent Chirb π/2 pulse of duration t causes (antiphase) - quantum coherence A conversion to Lens is brought about. The initial RF phase of this pulse is must be selected.

このようにして回復された観測可能な磁化の振幅(位相ではなく)は、共鳴周波 数Ω8及びΩ2の全ての対について均一である。The amplitude (but not the phase) of the observable magnetization thus recovered is the resonant frequency Uniform for all pairs of numbers Ω8 and Ω2.

雑な言い方をすれば、全体のプロセスは、第3のパルスと第8図のエコーとの間 に起きることの逆である。In layman's terms, the whole process is between the third pulse and the echo in Figure 8. This is the opposite of what happens.

第10図において、第2のパルスが共鳴周波数を通過する時には、二量子位相と RF位相間の関係は、2IAxyへのくそして不図示の21AzI”xvへの) 転換がしかるべく起きるようになっている。これらの逆位相−量子項は、次に、 同位相項I□7及びI”XY(これも不図示)に変化可能とされ、これらがチャ ーブ再結像パルスにより再結像せしめられてて3期間の終わりに逆位相−量子コ ヒーレンスのエコーが形成される。全てのパルスは、20 k Hzに亘って掃 引される。π及びπ/2パルスは、8及び16ミリ秒の持続時間を有し、RF振 幅はそれぞれ1020Hz及び309Hxであり、第2のパルスの初期RF位相 は第1のパルスに関して246°だけシフトされている。オフセットはΩ−=8 kHz及びΩM =12 k Hzである。遅延時間はτ1=8ミリ秒、τ2= 54.5ミリ秒、τ3=62.5ミリ秒でありこのときτ3=τ2+τ、である 。後の2つは、τ2+τ、+で3= 1. / J AM−この時JAv=8H zとなるように調節された。In Figure 10, when the second pulse passes through the resonant frequency, it has two quantum phases. The relationship between the RF phases is 2IAxy and 21AzI”xv (not shown). A transformation is due to take place. These antiphase-quantum terms are then The in-phase terms I□7 and I”XY (also not shown) can be changed, and these At the end of the third period, the anti-phase quantum co An echo of Heerence is formed. All pulses were swept over 20kHz. drawn. The π and π/2 pulses had durations of 8 and 16 ms, and the RF vibration The widths are 1020Hz and 309Hx, respectively, and the initial RF phase of the second pulse is shifted by 246° with respect to the first pulse. Offset is Ω-=8 kHz and ΩM = 12 kHz. The delay time is τ1=8ms, τ2= 54.5 milliseconds, τ3 = 62.5 milliseconds, and in this case, τ3 = τ2 + τ. . The latter two are τ2+τ, + and 3=1. /J AM-JAv=8H at this time It was adjusted to be z.

第11図は、異なるオフセットを有するスピンの対の場合の第10図の再転換系 列の効率を示す。全てのスピン対において、私たちは、エコ一時の純粋な(DQ C) 、で始める(第10図のパルス系列参照)。オフセットは、対照的にΩA /2πの場合Ok Hzから上に10 k HzまでΩ、/27Cの場合20k H2から下に10 k Hzまで変化せしめられたが、全てのチャーブパルスが 0から20 k Hzまで掃引された。パルス持続時間、RF振幅、RF位相及 び間隔は第10図と同様である。Figure 11 shows the reconversion system of Figure 10 for pairs of spins with different offsets. Indicates column efficiency. In every spin pair, we have an eco-temporal pure (DQ C) (see pulse sequence in Figure 10). The offset, in contrast, is ΩA For /2π, Ω from Ok Hz to 10kHz above, 20k for /27C The frequency was varied from H2 down to 10 kHz, but all chirb pulses It was swept from 0 to 20 kHz. Pulse duration, RF amplitude, RF phase and The distance and spacing are the same as in FIG.

かくして、オフセットΩえ及びΩ−の全ての対についてX軸に沿って整列した二 量子コヒーレンスから出発して、広いオフセット範囲に亘って均一な大きさの逆 位相−量子項を得ることが実際可能となる。しかし、第10図の系列における第 2のパルスの直後に(逆位相)信号を記録すれば、強いオフセット依存性の位相 分散となるであろう。そのような実験によってω1次元において、しかし得られ る周波数領域のω2次元においてではなく、純粋な吸収線形を得ることが可能と なろう。Thus, for every pair of offsets Ω and Ω−, two lines aligned along the Starting from quantum coherence, the inverse of uniform magnitude over a wide offset range It becomes indeed possible to obtain phase-quantum terms. However, in the series of Figure 10, If a signal is recorded immediately after the second pulse (opposite phase), a strong offset-dependent phase can be detected. It will be distributed. In the ω1 dimension by such an experiment, however, we can obtain It is possible to obtain a pure absorption linearity rather than in the ω2 dimension of the frequency domain. Become.

検出の第2の方法は、1.変調母集団(populations>への対称的な 励起及び再転換と、それが次に観測可能な磁化に移動可能であるという考えに基 づいている。The second method of detection is 1. symmetrical to modulating populations It is based on the idea that excitation and reconversion can be transferred to the next observable magnetization. It's on.

例えば多量子コヒーレンスからなる所望の状態における変換の連鎖によりスピン 系を準備するならば、ある条件下では先の変換全てを元にもどし、平衡磁化の初 期状態を回復することが可能である。For example, a chain of transformations in a desired state consisting of multiple quantum coherence If we prepare the system, under certain conditions we can reverse all the previous transformations and find the beginning of the equilibrium magnetization. It is possible to recover the initial state.

この概念にしたがって、第12図の系列の準備及び再転換部分をプロパゲータU 及びVに関係づけることにする。準備及び再転換部分間に展開期間t1を挿入す ることにより、eos (Ω。According to this concept, the sequence preparation and reconversion part of FIG. and V. Inserting a deployment period t1 between the preparation and reconversion parts By doing so, eos (Ω.

+Ω&1)tlとして変調された縦方向ゼーマン磁化が得られる。A longitudinal Zeeman magnetization modulated as +Ω&1)tl is obtained.

次に、これを、固いπ/2パルス又は、好ましくは、チャーブπ/2パルスと直 後に続く2倍の掃引速度のチャーブπパルスから成るエコー系列により観測可能 な横磁化に転換してよい。This is then combined directly with a hard π/2 pulse or, preferably, a Chirb π/2 pulse. observable by a subsequent echo sequence consisting of a Chirb π pulse with twice the sweep rate It may be converted to transverse magnetization.

プロパゲータU及びVの各々は、総計持続時間での3つのチャーブパルスのサン ドインチを表わす。もし、展開期間がt1=0であり、そしてもし非選択的固い πパルスがU及びV(垂直の矢印)間に挿入されれば、■の効果はUによって発 生した二量子コヒーレンスをオフセットΩ6及びΩ2の広い範囲に亘って2つの スピンA及びMのゼーマン項rA□及びIM、に再転換して戻すことである。Propagators U and V each sample three chirped pulses of total duration. Represents doinch. If the expansion period is t1 = 0, and if the non-selective hard If a π pulse is inserted between U and V (vertical arrow), the effect of ■ is generated by U. The resulting two-quantum coherence is divided into two over a wide range of offsets Ω6 and Ω2. It is to convert back to the Zeeman terms rA□ and IM of spins A and M.

準備プロパゲータUの効果は、もし条件V = U−1を満たすことができれば 、プロパゲータVの作用により「元に戻され」(又は「時間的に逆にされ」)て もよい。これは、対応する(エルミート)ハミルトニアン演算子の場合のHv= −H,Jという要求条件と対応する。これらの関係は、展開時間t□を有する第 12図の2次元実験における再転換の直後に磁化のZ成分1、=IA、+I町の 期待値を検討すれば、容嬰に理解され得桑:< I 、)= tr (I z[ Vezp(−iHoll) U I zU−”exp(iHoll) V−’I L式中U=ezp(−i 5 Hu(t)d+であり、HOは式(1)の自由歳 差運動ハミルトニアンである。もし、t、=0であれば、S =trf(V−”  I 、V)(U I 、U−’) (6)が得られ、それ故もしU−’=V  (即ちもしHv=−HU)であれば、最大可能信号tr(lx2)が得られる。The effect of the preparation propagator U is if the condition V = U-1 can be satisfied. , is ``undone'' (or ``reversed in time'') by the action of propagator V. Good too. This means that for the corresponding (Hermitian) Hamiltonian operator Hv = - Corresponds to the requirement conditions H and J. These relations are expressed as follows: Immediately after the reconversion in the two-dimensional experiment shown in Figure 12, the Z component of magnetization 1, =IA, +I town. If we consider the expected value, it can be easily understood. Vezp(-iHoll) U I zU-”exp(iHoll) V-’I In the L formula, U = ezp(-i 5 Hu(t) d+, and HO is the free age of formula (1) It is a differential motion Hamiltonian. If t, = 0, S = trf(V-” I, V) (U I, U-') (6) is obtained, therefore if U-'=V (ie if Hv=-HU), the maximum possible signal tr(lx2) is obtained.

完全なハミルトニアンの符号は実際には単純に反転できないので、RF振幅、位 相効果を奏することができるかについて探求しなければならない。Since the sign of a complete Hamiltonian cannot be simply inverted in practice, the RF amplitude and position We must explore whether synergistic effects can be achieved.

まず、時間依存的トランスミッタ周波数に関するオフセットΩA(+、)=ω、 。−ω、0)を有する孤立スピンに働くチャープパルスに対応するハミルトニア ンを考察しよう:第12図に基づくと、対照的な時間τ−t′及びて+t′で同 一のオフセット及び同一のRF振幅が得られねばならず、この時では準備期間の 終わり及び再転換期間の始まりに対応する:ΩA(τ−1′ )=ΩA(τ++ ’ )又はω+tp(τ−1′)=ωRF(τ+1′ )及びγB!(τ−:′ )=γB+(τ+t’ ) (8)このことは、掃引の方向を変化させねばなら ないことを意味する。今、プロパゲータVと関連づけられたハミルトニアンH7 がHlの複素共役となるように位相を選択すれば、すなわち、もしU”=V−1 となるように、 Hv (τ十+’ )=H,”(τ−1′ )=ΩA(τイ )■:+γB、( 1;cosφ−1’、sinφ) (9)であれば、完全な時間反転の場合の+ t(IU−’ I zU l 2)の代わりに信号tr((U−” I zU)  21が得られることを示すことができる。行列要素に関しては、私たちには、 S;Σ11ρ 、2及び11zU)1である。2つの式は、位相因子だけ異なっ ており、第1のものについては、t□に亘って最大U信号強度が達成されるであ ろうことを言い得るのみである。もし、展開間隔中にいわゆるスピン反転遷移と 関連づけられた歳差運動が得られるならば、同相信号が、実際得られ得る。その ような遷移11〉〈jlは、π、パルスによりその複素共役1j><ilに転換 可能であり、もし展開中にそのようなパルスを印加すれば、正確な時間反転の同 等物が実際得られる。2スピン系においては、二量子コヒーレンス1αα〉〈β β1及びゼロ量子コヒーレンスIαβ〉〈αβ1の両方がスピン反転遷移に対応 する。First, the offset ΩA(+,)=ω, with respect to the time-dependent transmitter frequency, . -ω, 0) corresponding to a chirped pulse acting on an isolated spin Let us consider the following: Based on Figure 12, at contrasting times τ−t′ and +t′, the same One offset and the same RF amplitude must be obtained, in which case the preparation period Corresponding to the end and the beginning of the reconversion period: ΩA(τ−1′) = ΩA(τ++ ’) or ω+tp(τ−1′)=ωRF(τ+1′) and γB! (τ−:′ ) = γB + (τ + t') (8) This means that the direction of the sweep must be changed. It means no. Hamiltonian H7 now associated with propagator V If we choose the phase such that is the complex conjugate of Hl, i.e. if U''=V-1 So that Hv (τ1+’) = H,” (τ-1’) = ΩA (τi) ■: +γB, ( 1; cosφ−1’, sinφ) (9), then + in case of complete time reversal Instead of t(IU-'IzUl2), the signal tr((U-''IzU) It can be shown that 21 is obtained. Regarding the matrix elements, we have: S; Σ11ρ, 2 and 11zU) 1. The two equations differ by the phase factor and for the first one, the maximum U signal strength is achieved over t□. He can only speak deaf words. If there is a so-called spin-reversal transition during the expansion interval, If an associated precession is obtained, an in-phase signal can indeed be obtained. the The transition 11〉〈jl is transformed into its complex conjugate 1j〉〈il by π, the pulse possible, and if we apply such a pulse during deployment, we can obtain the exact time-reversal equivalent. etc. can actually be obtained. In a two-spin system, the two-quantum coherence 1αα〉〈β β1 and zero quantum coherence Iαβ〉〈αβ1 both correspond to spin reversal transition do.

もし今式(1)におけるようにスカラー結合項H1=2πJIA−IMを導入す れば、多分私たちが避けたい選択パルスを用いる以外、この項の符号を反転させ る明白な手段はないということに注意しなければならない。この問題に対する一 つの可能な解は、結合項から生じる時間依存性にパルス系列を合わせることであ る。このことは、準備期間の終わりが、結合が同位相磁化を逆位相項に完全に転 換し了っだ時点と一致する場合に達成され得る。第2図の3パルスサンドインチ 系列はいずれにしろ最大の逆位相項を創ることに信頼しているので、この条件は 全く自然に満足させられる。t1間隔においては、二量子及びゼロ量子コヒーレ ンスのみが得られ、これらはスピン反転遷移に対応するので固いπパルスを用い て再結像させてよい。If we introduce the scalar coupling term H1=2πJIA-IM as in equation (1), If so, we can reverse the sign of this term, except perhaps by using a selection pulse, which we want to avoid. It should be noted that there is no obvious way to One solution to this problem One possible solution is to adapt the pulse sequence to the time dependence resulting from the coupling term. Ru. This means that at the end of the preparation period, the coupling has completely transformed the in-phase magnetization into an out-of-phase term. This can be achieved if this coincides with the time when the exchange was completed. Figure 2 3-pulse sandwich inch Since we are relying on the series to create the maximum antiphase term in any case, this condition is Totally naturally satisfied. In the t1 interval, two-quantum and zero-quantum coherence Since these correspond to spin-flip transitions, a hard π pulse is used. The image may be re-imaged.

もちろん、このπパルスは、別様にチャーブパルスのみから成る系列においては 非正統的な要素に見えるかもしれなし1゜原則として、このパルスは、プロパゲ ータUの作用のもとに発生した多量子コヒーレンスが、全てのオフセットにつπ /1て、位相φ=0を有するならば、すなわちpH= (U−1IzU) 、+ が純粋に真(real)であるならば、省略してよい。この目的のために、原則 として、上に論じた再結像系列を使用することができる。何故ならば、それは、 全てのオフセットの対に対して共通、 の位相を有する二量子及びゼロ量子コヒ ーレンスを発生させるからである。しかし、X軸に沿って多量子コヒーレンスを 得るために全パルスの位相及び振幅について具体的な値が必要である。Of course, this π pulse is different in a series consisting only of chirb pulses. Although it may seem like an unorthodox element, in principle this pulse is The multi-quantum coherence generated under the action of data U is π for all offsets. /1 and has phase φ=0, that is, pH= (U-1IzU) , + If is purely real, it may be omitted. For this purpose, the principle As such, the reimaging sequence discussed above can be used. The reason is that it is Two-quantum and zero-quantum coherences with phase common to all offset pairs This is because it causes a However, the multi-quantum coherence along the X-axis We need specific values for the phase and amplitude of all pulses to obtain.

第13図は、t□=0の場合について示された、提案された時間反転系列の間の 逆位相−量子項及び二量子コヒーレンスの大きさの時間展開を示している。再転 換部中の位相は、式(9)の条件を満たすために準備期間のそれらに対して符号 が変えられている。FIG. 13 shows the difference between the proposed time-reversed sequence shown for the case t□=0. It shows the time evolution of the antiphase-quantum term and the magnitude of two-quantum coherence. Re-inversion The phases during the transition period have sign relative to those in the preparatory period to satisfy the condition of equation (9). has been changed.

固いπパルス(不図示)は励起と再転換の間に加えられる。A stiff π pulse (not shown) is applied between excitation and reconversion.

チャープパルスのRF周波数は、第2図におけると同様に、それぞれπ/2及び πパルスの場合RF振幅γB1=309Hz及び860Hzで、16zU秒でO k Hzと20 k Hzの間で上下に掃引される。共鳴周波数は、ΩA/2π =9 k Hz及びΩM/2π=11 k Hzに固定されており、J−M=8 8!である。初期ゼーマンオーダーはほとんど全部二電子コヒーレンスに転換さ れることに注意。The RF frequencies of the chirped pulses are π/2 and π/2, respectively, as in FIG. For π pulses RF amplitude γB1 = 309 Hz and 860 Hz, O in 16 zU seconds It is swept up and down between kHz and 20kHz. The resonance frequency is ΩA/2π = 9 kHz and ΩM/2π = 11 kHz, J-M = 8 8! It is. Almost all of the initial Zeeman order was converted to two-electron coherence. Be careful not to get caught.

第14図は、系列の終わりに得られる縦磁化のプロフィールは大部分オフセット 非依存的であることを示す。性能は、第7図におけるように、増大する掃引速度 とともに改善する傾向がある。Figure 14 shows that the longitudinal magnetization profile obtained at the end of the series is mostly offset. Indicates independence. The performance increases with increasing sweep speed, as in Figure 7. It tends to improve with time.

二量子コヒーレンスから再転換されたゼーマン項■^工及びIM□は、ΩA/2 πの場合はOk Hzから上に20 k Hzまで、Ω&l/2πの場合は40  k Hzから下に20 k Hzまで対称的に変化させられたオフセットの関 数として示されている。実線は、それぞれπ/2パルス及びπパルスの場合のR F振幅γBt=618Hz及び1720H!と、位相φ3= 122’で、8ミ リ秒で0〜40 k Hz間を掃引されたチャープパルスに対する応答を示す。The Zeeman terms ^ and IM □ reconverted from the two-quantum coherence are ΩA/2 For π, from Ok Hz up to 20 kHz, for Ω&l/2π, 40 The offset function is varied symmetrically from kHz down to 20kHz. Shown as a number. The solid lines are R for π/2 pulse and π pulse, respectively. F amplitude γBt=618Hz and 1720H! and the phase φ3=122', 8 mi The response to a chirped pulse swept between 0 and 40 kHz in seconds is shown.

破線は、7 B1= 440Hz及び1220H!並びにφ3=526での16 zU秒の40kHz掃引に対応する。The dashed line is 7B1=440Hz and 1220H! and 16 at φ3=526 Corresponds to a 40kHz sweep of zU seconds.

プロパゲータVにより発生したIzの観測可能な一量子コヒーレンスへの最終的 な転換は、チャーブπ/2パルスと、それに続く該チャーブπ/2パルスの半分 の持続時間及び2〜4倍、好ましくは2.8倍の振幅を有するチャーブπパルス から成るエコー系列によって達成してよい。The final path to observable one-quantum coherence of Iz generated by the propagator V A conversion is a chirb π/2 pulse followed by a half of the chirb π/2 pulse. and an amplitude of 2 to 4 times, preferably 2.8 times. This may be achieved by an echo sequence consisting of .

オクスフォードリサーチシステムズ社選択励起装置を装備したBruker A M−400分光計で実験を行った。チャープパルスは、位相を時間の2次関数、 即ちφ=1/2b (t−t、) 2(式中、toはパルスの中央に対応し、b は掃引速度である)として変調して発生させたa Aspect 3000コン ピユータで作動するパスカルプログラムにより作成されたファイルは、Br1I ker 5HAPEパツケージで変換されて波形メモリー(wave(otm  me+aoty)のためのデータが作成された。Bruker A equipped with an Oxford Research Systems selective excitation device Experiments were performed on an M-400 spectrometer. Chirped pulses have a phase that is a quadratic function of time, That is, φ=1/2b (t-t,) 2 (where to corresponds to the center of the pulse and b is the sweep speed) Files created by a Pascal program running on a computer are Br1I It is converted by the ker 5HAPE package and stored in the waveform memory (wave (otm). me+aoty) was created.

二量子実験は、プロトン系について行った。これらの実験は、第8図の再結像し たこ量子励起をエコ一時に「固い」π/2モニター用パルスと組み合わせるもの である。第15図は、J AM=5Hz及びJA’M・=15Hxを有する2つ のスカラー結合プロトンを有する2つのサブ系(subs7s+s+u)を含む 塩化(IR5゜2SR,4R3,5R3,6R3)−エキソ−(2−ニトロフェ ニルチオ)スピロ[ビシクロ[2,2,21オクタン−2゜2′−オキシラノコ −5−エンド−イルのスペクトルを示す。The two-quantum experiment was performed on the proton system. These experiments were performed using the reimaging method shown in Figure 8. Combining octopus quantum excitation with an eco-simultaneously “hard” π/2 monitoring pulse It is. Figure 15 shows two cases with JAM = 5Hz and JA'M = 15Hx. contains two subsystems (subs7s+s+u) with scalar bonded protons of Chloride (IR5゜2SR,4R3,5R3,6R3)-exo-(2-nitrophe nylthio)spiro[bicyclo[2,2,21octane-2゜2'-oxiranoco -5-endo-yl spectrum is shown.

これらの結合は互いに倍数であるので、実験における遅延は両方のサブ系に対し て同時に最適化することができる。チャーブパルスは、持続時間t、;8ミリ秒 、τ遅延42ミリ秒を有しており、それで、励起サンドインチの総計持続時間は 100ミリ秒χ(2JAM)−”χ3(2JA・2・)−1であった。Since these couplings are multiples of each other, the delays in the experiment are for both subsystems. can be optimized at the same time. The chirp pulse has a duration t,; 8 ms. , has a τ delay of 42 ms, so the total duration of the excitation sandwich is 100 milliseconds χ(2JAM)−”χ3(2JA·2·)−1.

記憶容量の制限のため、各パルスについて256の時間間隔だけが画成可能であ り、位相増大量は、周波数掃引がキャリヤ周波数の両側で±5 k Hzの窓( window)に制限されるように選択された。各パルス内の最初と最後の時間 間隔の場合、位相増大量は0.98radであった。シミュレーションは、これ らの比較的荒い数字化条件下でRF振幅及び位相を最適化するために用いられた 。第8図の4つのパルスの最適の振幅γB1は、それぞれ309Hx、860! h、 309B!及び1020H!であることが見出された。最後の2つのパル ス位相は、最初の二つに対して150”だけシフトされた。実験においては、最 良の結果は、横磁化の最大の発生用に単一のチャーブパルスの振幅γBXを較正 し、最適化された値に比例して即ちに2.8:1:3.3に他のパルスの振幅を 設定することにより得られた。固い再変換パルスと受信機の位相をサイクリング することにより、ゼロ量子及び−量子コヒーレンスによる望ましくない信号を抑 制することができた。Due to storage capacity limitations, only 256 time intervals can be defined for each pulse. Therefore, the amount of phase increase is determined by frequency sweep with a window of ±5 kHz on both sides of the carrier frequency ( window). First and last time within each pulse For the interval, the phase increase was 0.98 rad. This is the simulation was used to optimize RF amplitude and phase under relatively rough numerical conditions. . The optimal amplitudes γB1 of the four pulses in FIG. 8 are 309Hx and 860Hx, respectively! h, 309B! and 1020H! It was found that the last two pals The phase of the phase was shifted by 150” with respect to the first two. Good results calibrate the amplitude γ of a single chirb pulse for maximum generation of transverse magnetization and the amplitude of the other pulses in proportion to the optimized value, i.e. 2.8:1:3.3. Obtained by setting. Cycling the phase of the receiver with a hard reconversion pulse This suppresses undesirable signals due to zero quantum and -quantum coherence. I was able to control it.

第15図のスペクトルは、周波数ω1=(Ω6+Ωv)及びω2=Ω6及びΩア で、スキュー(skev)二量子対角線ω、=2ω2に対して対称的に配された マルチプレットの対を示す。断面は、前記2つのサブ系の各々の場合にダブレッ トの逆位相上/下特性を明かにあられにする。The spectrum in Figure 15 has frequencies ω1 = (Ω6 + Ωv) and ω2 = Ω6 and Ω a The skew (skev) is arranged symmetrically with respect to the two quantum diagonal ω, = 2ω2. Shows a pair of multiplets. The cross section is double for each of the two subsystems. The opposite phase upper/lower characteristics of the front are clearly revealed.

ω2軸と平行にとられた選択された断面は、ダブレットの逆位相構造を示す。ス ペクトルは、第8図の二量子再結像を用いた4パルスチヤ一ブ系列と、それに続 く逆位相−量子コヒーレンスへの再転換用の非選択的「固い」π/2パルスを用 いて得られた。スペクトル幅は、ω1及びω2において10Hz及び±5Hzで あり、データマトリックスはゼロフィリングの前で512×4に1その後でIK XIKであった。チャーブパルスは、RFキャリヤの位相変調により発生させた 。Selected cross sections taken parallel to the ω2 axis show the antiphase structure of the doublet. vinegar The spectrum consists of a four-pulse channel sequence using two-quantum reimaging in Figure 8, and a subsequent using a non-selective “hard” π/2 pulse for reconversion to antiphase-quantum coherence. I got it. The spectral width is 10Hz and ±5Hz at ω1 and ω2. Yes, the data matrix is 512 x 4 before zero filling and IK after 1 It was XIK. The chirb pulse was generated by phase modulation of the RF carrier. .

本発明の方法の性能、即ちチャープRFパルスの第1の系列による他量子コヒー レンスの励起とチャーブRFパルスの第2の系列による多量子コヒーレンスの横 磁化への再変換を可能にする装置は、大きなオフセットに対して敏感である2次 元変換分光法(「N0ESY」)、相関分光法(rcO3YJ ) 、異種核及 び同種核相関分光法を行うようにした分光計において、また、NMR−像化実験 、特にNMR−in−vivo分光法において有利であろう。そのような装置も 本、5!明の主題に属し、請求の範囲に含まれることが意図されているものでる 。The performance of the method of the invention, i.e. the quantum coherence due to the first sequence of chirped RF pulses. multi-quantum coherence by excitation of the lenses and a second series of Chirb RF pulses. Devices that allow reconversion to magnetization are sensitive to large offsets. Original transformation spectroscopy (“NOESY”), correlation spectroscopy (rcO3YJ), heteronuclear and NMR-imaging experiments can also be performed in spectrometers adapted to perform homonuclear correlation spectroscopy. , especially in NMR-in-vivo spectroscopy. Such devices also Book 5! belongs to the subject matter of the present invention and is intended to be included in the scope of the claims. .

本発明により提案される周波数変調チャーブパルス系列は、高磁場の炭素−13 スピンの対の場合に実際生じるような広いスペクトル範囲を有する系に2量子分 光法を拡大するのにかなり有望である。本発明の方法は、全ての種類の核磁気系 に適用可能であると理解されている。The frequency-modulated chirb pulse sequence proposed by the present invention is a high-field carbon-13 A two-quantum component is applied to a system with a wide spectral range, as actually occurs in the case of spin pairs. It holds considerable promise for expanding optical methods. The method of the invention applies to all kinds of nuclear magnetic systems. It is understood that it is applicable to

周波数変調を体系的に使用することにより、実質的進歩がなされ得る。本発明に よるチャーブパルス系列は、コヒーレンス移動を含む非常に多様な一次元及び2 次元実験、異方相における四極結合を有する系、及び二極結合系に適用可能であ る。Substantial advances can be made by using frequency modulation systematically. To the present invention The Chirb pulse sequence according to Applicable to dimensional experiments, systems with quadrupolar coupling in anisotropic phase, and dipolar coupled systems. Ru.

表1 12 I:yI?’= [(2x:t:)”十(2x’、x’:)2] ”12 I勾’ I= [(2I”I”) 2+(2IIIτ) 21 L/21 Xγ l ZQCl = [(ZQ(j 、+ (ZQ(j 、コIDQC+= [( DQC) 、+ fDQ(j ヶコ表1ニー量子及び二量子コヒーレンスの大き さに使用される簡略表記の定義、記号は、対応する演算子の(実)期待値に言及 するものである。Table 1 12 I:yI? ’= [(2x:t:)”10(2x’, x’:)2]”12 I gradient’ I= [(2I”I”) 2+(2IIIτ) 21 L/21 Xγ l ZQCl = [(ZQ(j, +(ZQ(j, koIDQC+=[( DQC), + fDQ (j Table 1 Size of knee quantum and two quantum coherence Definitions of shorthand notations used in , symbols refer to the (real) expected value of the corresponding operator. It is something to do.

Fig、1 Fig、3b Fig、4a Fig、9b Fig、 14 補正書の写しく翻訳文)提出書(特許法第184条の8)平成5年1月11日U −Fig, 1 Fig, 3b Fig, 4a Fig, 9b Fig, 14 Copy and translation of amendment) Submission (Article 184-8 of the Patent Law) January 11, 1993 U −

Claims (24)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.磁界をかけられた核スピン系に、第1のπ/2パルス、該第1のπ/2パル スに続くデフォーカシング時間間隔τの経過の後に発生せしめられる第1のπパ ルス及び該第1のπパルスに続くもう一つの時間間隔τの経過後に発生せしめら れる第2のπ/2パルスから成る基本サンドイッチを含んでなるRFパルスの第 1の系列を照射することによりNMRパルス実験において多量子、特に二量子コ ヒーレンスを励起し、該励起された多量子コヒーレンスを、前記核スピン系にR Fパルスの第2の系列を照射することにより、縦磁化に再転換し、自由誘導減衰 を誘導する方法において、 前記基本サンドイッチの3つのRFパルスが、各々持続時間tpを有するチャー プパルスであって、該持続時間の間、励起用RF場の周波数が下限周波数ωRP minから上限周波数ωRFmaxまで又はその逆に時間に関して単調な関係で 掃引されるチャープパルスであり、該基本サンドイッチに持続時間tp/2及び 前記第1のπ/2パルスの振幅の2〜4傍の振幅を有する第4のチャープパルス が続くことを特徴とする方法。1. A first π/2 pulse is applied to the nuclear spin system to which a magnetic field is applied. The first π pattern is generated after the elapse of the defocusing time interval τ following the first π pattern. pulse and another time interval τ following the first π pulse. The first of the RF pulses comprises an elementary sandwich consisting of a second π/2 pulse In NMR pulse experiments, multiple quantum, especially two-quantum excite coherence, and transfer the excited multi-quantum coherence to the nuclear spin system with R. By irradiating with a second series of F pulses, the magnetization is reconverted to longitudinal magnetization and free induction decays. In the method of inducing The three RF pulses of the elementary sandwich each have a duration tp. pulse, during which the frequency of the excitation RF field is equal to the lower limit frequency ωRP. From min to the upper limit frequency ωRFmax or vice versa, with a monotonous relationship with respect to time. a swept chirped pulse with a duration tp/2 and a fourth chirped pulse having an amplitude 2 to 4 times closer to the amplitude of the first π/2 pulse; A method characterized by following. 2.前記サンドイッチには前記第4のチャープパルスが直ぐ続くことを特徴とす る請求の範囲第1項記載の方法。2. said sandwich is immediately followed by said fourth chirped pulse. The method according to claim 1. 3.前記基本サンドイッチにおける前記第1のπパルスの振幅は前記第1のπ/ 2パルスの振幅の2〜4倍、好ましくは2.8倍であり、前記基本サンドイッチ の前記第2のπ/2パルスの振幅は該第1のπ/2パルスの振幅と略同じである ことを特徴とする請求の範囲第1項又は第2項記載の方法。3. The amplitude of the first π pulse in the basic sandwich is equal to the first π/ 2 to 4 times, preferably 2.8 times, the amplitude of the basic sandwich. The amplitude of the second π/2 pulse is approximately the same as the amplitude of the first π/2 pulse. A method according to claim 1 or 2, characterized in that: 4.前記第4のチャープパルスの振幅は前記基本サンドイッチにおける前記第1 のπ/2パルスの振幅の約3.3倍であることを特徴とする請求の範囲の先行す る項のいずれか1項に記載の方法。4. The amplitude of the fourth chirped pulse is equal to the amplitude of the first chirped pulse in the basic sandwich. The amplitude of the preceding claims is approximately 3.3 times the amplitude of the π/2 pulse of The method described in any one of the following paragraphs. 5.高い磁界強度の磁界をかけられた核スピン系に、第1のπ/2パルス、該第 1のπ/2パルスに続くもう一つの時間間隔τの経過の後に発生せしめられる第 1のπパルス及び該第1のπパルスに続くもう一つの時間間隔τの経過後に発生 せしめられる第2のπ/2パルスから成る基本サンドイッチを含んでなるRFパ ルスの第1の系列、特に請求の範囲の先行するいずれか1つの項に記載の第1の 系列、を照射することによりNMRパルス実験において多量子、特に二量子コヒ ーレンスを励起し、該励起された多量子コヒーレンスを、前記核スピン系にRF パルスの第2の系列を照射することにより、縦磁化に再転換し、自由誘導減衰を 誘導する方法において、RFパルスの第1の系列により発生したスピンエコーに 続く位相分散(dephasing)時間間隔τ1の後にRFパルスの第2の系 列が開始され、RFパルスの第2の系列は、RF場の周波数が下限周波数ωRP MINから上限周波数ωRFMAXまで又はその逆に時間に対して単調な関係で 掃引される持続時間tp/2を有するチャーブ再結像πパルスと持統時間tpの 後続のチャープπ/2パルスとを含んで成ることを特徴とする方法。5. A first π/2 pulse is applied to a nuclear spin system subjected to a magnetic field with a high magnetic field strength. The first π/2 pulse is generated after the passage of another time interval τ following one π/2 pulse. occurs after one π-pulse and another time interval τ following the first π-pulse. an RF pattern comprising a basic sandwich consisting of a second π/2 pulse the first series of russes, in particular the first series of In NMR pulse experiments, multiple quantum, especially two-quantum coherence can be detected by irradiating a series of The excited multi-quantum coherence is transmitted to the nuclear spin system by RF. By irradiating with a second series of pulses, the magnetization is reconverted to longitudinal and free induction decays. In a method of inducing spin echoes generated by a first train of RF pulses, A second system of RF pulses after a subsequent phase dephasing time interval τ1 The train is started and the second train of RF pulses is such that the frequency of the RF field reaches the lower limit frequency ωRP From MIN to upper limit frequency ωRFMAX or vice versa, with a monotonous relationship with respect to time. Chirb reimaging π-pulse with swept duration tp/2 and duration tp a subsequent chirped π/2 pulse. 6.RFパルスの第2の系列はさらに前記後続のチャープπ/2パルスに続く遅 延時間τ2の後に印加される持続時間τx=tp/2のもう一つのチャープπパ ルスを含んでなり、そして得られるスピンエコーが該もう一つのチャープπパル スに続く最終遅延時間τ3の後に検出されることを特徴とする請求の範囲第5項 記載の方法。6. The second series of RF pulses further includes a delay following said subsequent chirped π/2 pulse. Another chirp π pattern of duration τx=tp/2 applied after the extension time τ2 the other chirped π pulse. Claim 5 characterized in that the detection is performed after a final delay time τ3 following the Method described. 7.前記遅延時間τ2は、τ2≒0になるように、そして前記最終遅延時間τ3 は、τ3≒τπとなるように選択されることを特徴とする請求の範囲第6項記載 の方法。7. The delay time τ2 is set such that τ2≈0, and the final delay time τ3 is selected such that τ3≒τπ. the method of. 8.前記遅延時間τ2がτ2≒(2JAM)−1となるように選ばれ、そして前 記最終遅延時間τ3がτ2+τπ+τ3≒JAM−1となるように選ばれ、JA MがスピンAとスピンMとの間の結合のスカラー結合定数を表わすことを特徴と する請求の範囲第6項記載の方法。8. The delay time τ2 is chosen such that τ2≒(2JAM)-1, and the previous The final delay time τ3 is chosen such that τ2+τπ+τ3≒JAM−1, and JA characterized in that M represents the scalar coupling constant of the coupling between spin A and spin M; The method according to claim 6. 9.前記遅延時間τ2は、τ2≒(4JAM)−1となるように選ばれ、そして 前記最終遅延時間τ3は、τ2+τπ+τ3≒(2JAM)−1となるように選 択され、JAMがスピンAとスピンMとの間の結合のスカラー結合定数を表わす ことを特徴とする請求の範囲第6項記載の方法。9. The delay time τ2 is chosen such that τ2≈(4JAM)-1, and The final delay time τ3 is selected so that τ2+τπ+τ3≈(2JAM)−1. is selected, and JAM represents the scalar coupling constant of the coupling between spin A and spin M. 7. A method according to claim 6, characterized in that: 10.RFパルスの前記第2の系列の2つのチャープπパルスの振幅は、デャー プπ/2パルスの振幅の2〜4倍、好ましくは約2.8倍であることを特徴とす る請求の範囲第6〜9項のいずれか1項に記載の方法。10. The amplitudes of the two chirped π pulses of said second series of RF pulses are The amplitude is 2 to 4 times, preferably about 2.8 times, the amplitude of the π/2 pulse. The method according to any one of claims 6 to 9. 11.高磁界強度の磁界をかけられた核スピン系に、第1のπ/2パルス、該第 1のπ/2パルスに続くデフォーカシング時間間隔τの経過の後に発生せしめら れる第1のπパルス及び該第1のπパルスに続くもう一つの時間間隔τの経過後 に発生せしめられる第2のπ/2パルスから成る基本サンドイッチを含んでなる RFパルスの第1の系列を照射することによりNMRパルス実験において多量子 、特に二量子コヒーレンスを励起し、該励起された多量子コヒーレンスを、前記 核スピン系にRFパルスの第2の系列を照射することにより、縦磁化に再転換し 、自由誘導減衰を誘導する方法において、 前記基本サンドイッチの3つのRFパルスが、各々持続時間tpを有するチャー プパルスであって、該持続時間の間、励起用RF場の周波数が下限周波数ωRF minから上限周波数ωRFmaxまで又はその逆に時間に関して単調な関係で 掃引されるチャープパルスであり、そして、展開時間τ1後に、基本サンドイッ チに、正確に時間反転したサンドイッチ、即ち各々持続時間tpを有し、互いに それぞれ時間間隔τだけ間をおき、上限周波数ωRFmaxから下限周波数ωR Fminに又はその逆に掃引されるπ/2、π及び再びπ/2の種類の3つのチ ャープパルスが続くことを特徴とする方法。11. A first π/2 pulse is applied to a nuclear spin system subjected to a magnetic field with a high magnetic field strength. Occurs after the elapse of the defocusing time interval τ following one π/2 pulse. after the elapse of a first π-pulse and another time interval τ following the first π-pulse. comprising an elementary sandwich consisting of a second π/2 pulse generated at Multi-quantum , in particular, to excite the two-quantum coherence and to convert the excited multi-quantum coherence into the By irradiating the nuclear spin system with a second series of RF pulses, it is reconverted to longitudinal magnetization. , in a method of inducing free induction damping, The three RF pulses of the elementary sandwich each have a duration tp. pulse, during which the frequency of the excitation RF field is equal to the lower limit frequency ωRF From min to the upper limit frequency ωRFmax or vice versa, with a monotonous relationship with respect to time. The chirped pulse is swept, and after the development time τ1, the basic sandwich In addition, precisely time-reversed sandwiches, each having a duration tp and each other The upper limit frequency ωRFmax to the lower limit frequency ωR are separated by a time interval τ, respectively. Three chips of type π/2, π and again π/2 swept to Fmin or vice versa. A method characterized by a series of sharp pulses. 12.前記基本サンドイッチにおける前記第1のπパルスの振幅は前記第1のπ /2パルスの振幅の2〜4倍、好ましくは2.8倍であり、前記基本サンドイッ チの前記第2のπ/2パルスの振幅は該第1のπ/2パルスの振幅と略同じであ ることを特徴とする請求の範囲第11項記載の方法。12. The amplitude of the first π pulse in the basic sandwich is equal to the amplitude of the first π pulse. 2 to 4 times, preferably 2.8 times, the amplitude of the basic sandwich. The amplitude of the second π/2 pulse of the first π/2 pulse is approximately the same as the amplitude of the first π/2 pulse. 12. The method according to claim 11, characterized in that: 13.t1≒0を特徴とする請求の範囲第11項又は第12項記載の方法。13. 13. The method according to claim 11 or 12, characterized in that t1≈0. 14.前記展開時間間隔t1の始まり又は終わりのいずれかに、固い(hard )再結像πパルスが印加されることを特徴とする請求の範囲第11項又は第12 項記載の方法。14. At either the beginning or the end of the deployment time interval t1, a hard ) A reimaging π pulse is applied. The method described in section. 15.前記展開時間間隔t1の間、前記基本サンドイッチの後に持続時間tp/ 2と前記第1のπ/2パルスの振幅の2〜4倍の振幅を有する第4のチャープパ ルスが続くことを特徴とする請求の範囲第11項又は第12項記載の方法。15. During the development time interval t1, after the basic sandwich a duration tp/ 2 and a fourth chirp pattern having an amplitude of 2 to 4 times the amplitude of the first π/2 pulse. 13. A method according to claim 11 or claim 12, characterized in that the pulse continues. 16.前記基本サンドイッチの直後に前記第4のチャープパルスが続き、前記第 4のチャープパルスの振幅は前記基本サンドイッチ中の前記第1のπ/2パルス の振幅の約3.3倍であることを特徴とする請求の範囲第15項記載の方法。16. The basic sandwich is immediately followed by the fourth chirped pulse; The amplitude of the chirped pulse of 4 is equal to the first π/2 pulse in the elementary sandwich. 16. The method of claim 15, wherein the amplitude is approximately 3.3 times the amplitude of . 17.RFパルスの前記第2の系列は、チャープπ/2パルスと、それに続く該 先行するチャープπ/2パルスの半分の持続時間と2〜4倍、好ましくは約2. 8倍の振幅を有するチャープπパルスから成ることを特徴とする請求の範囲第1 1〜16項のいずれか1項に記載の方法。17. The second sequence of RF pulses includes a chirped π/2 pulse followed by a half the duration of the preceding chirp π/2 pulse and 2 to 4 times, preferably about 2. Claim 1, characterized in that it consists of a chirped π pulse with an amplitude of 8 times The method according to any one of items 1 to 16. 18.自由誘導減衰(FID)信号の採取が、RFパルスの前記第2の系列に続 いて始められ、採取された信号データはフーリエ変換(FT)技法により評価さ れる請求の範囲の先行する項のいずれか1項に記載の方法。18. Acquisition of a free induction decay (FID) signal follows the second train of RF pulses. The acquired signal data is evaluated using Fourier Transform (FT) techniques. A method according to any one of the preceding claims. 19.励起用RFパルスの周波数が、時間に対して線形の関係で下限周波数が上 限周波数まで又はその逆に掃引されることを特徴とする請求の範囲の先行する項 のいずれか1項に記載の方法。19. The frequency of the excitation RF pulse has a linear relationship with time, with the lower limit frequency increasing. The preceding claims are characterized in that they are swept up to the limiting frequency or vice versa. The method according to any one of the above. 20.2次光変換分光法(two−dimensionalerchanges pectroscopy)に適用される請求の範囲の先行する項のいずれか1項 に記載の方法。20. Two-dimensional light conversion spectroscopy any one of the preceding claims applying to The method described in. 21.同種核相関分光法に適用される請求の範囲第1〜19項のいずれか1項に 記載の方法。21. Any one of claims 1 to 19 applied to homonuclear correlation spectroscopy Method described. 22.異種核相関分光法に適用される請求の範囲第1〜19項のいずれか1項に 記載の方法。22. Any one of claims 1 to 19 applied to heteronuclear correlation spectroscopy Method described. 23.NMRイメージング及び/又はNMR−インヴィヴォ(in−vivo) 一分光法に適用される請求の範囲第1〜19項のいずれか1項に記載の方法。23. NMR imaging and/or NMR-in-vivo 20. A method according to any one of claims 1 to 19 applied to spectroscopy. 24.NMR分光計、特に請求の範囲の先行する項のいずれか1項に記載の方法 を実行するNMR分光計であって、NMR実験において横磁化を励起するために 用いられるRF電磁波場の速い周波数掃引を可能にするように設計された周波数 変調装置であって、該周波数掃引される励起場は、掃引速度、RF振幅、掃引反 復(sweeprepetilion)に関して調節可能である周波数変調装置 を備えて成り、そして、さらに、周波数変調により励起場周波数範囲が画成され るキャリヤ周波数に関して励起場の位相シフトの調節を可能にするように設計さ れた位相制御装置と、位相感受的レシーバーの入力信号とRFキャリヤ周波数に 関してコヒーレントな位相関係に保持されるレシーバー基準信号との間の位相シ フトの調節を可能にする位相シフト装置と、多量子コヒーレンス励起用のRFパ ルス、特にチャープパルスの第1の系列と該励起された多量子コヒーレンスを横 磁化に再転換するためのRFパルス、特にチャープパルスの第2の系列との発生 を制御し、得られる自由誘導減衰信号の採取を始めるようにした時間制御装置と を備えて成るNMR分光計。24. NMR spectrometer, in particular the method according to any one of the preceding claims for exciting transverse magnetization in NMR experiments. Frequencies designed to allow fast frequency sweeps of the RF electromagnetic field used a modulator, wherein the frequency swept excitation field has a sweep rate, an RF amplitude, a sweep reaction; Frequency Modulator Adjustable with respect to Sweep Repetition and further, an excitation field frequency range is defined by frequency modulation. designed to allow adjustment of the phase shift of the excitation field with respect to the carrier frequency. phase controller and a phase-sensitive receiver input signal and RF carrier frequency. The phase shift between the receiver reference signal and the receiver reference signal is maintained in a coherent phase relationship with respect to A phase shift device that allows adjustment of the pitch and an RF pattern for multi-quantum coherence excitation. transverse the excited multi-quantum coherence with the first series of pulses, especially the chirped pulses. Generation of RF pulses to reconvert magnetization, especially with a second series of chirped pulses and a time control device that controls the An NMR spectrometer comprising:
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