JPH0614114B2 - 共振器 - Google Patents
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- JPH0614114B2 JPH0614114B2 JP61129333A JP12933386A JPH0614114B2 JP H0614114 B2 JPH0614114 B2 JP H0614114B2 JP 61129333 A JP61129333 A JP 61129333A JP 12933386 A JP12933386 A JP 12933386A JP H0614114 B2 JPH0614114 B2 JP H0614114B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、軸スリットによって分離され、共振空間の
周囲を仕切る、少なくとも二つの金属製の壁部分を有す
る共振回路と、壁部分を取り囲む金属製の遮蔽体とを備
え、壁部分が実質上共振回路の誘導性インダクタンスを
決め、軸スリットを定める壁部分の端面が実質上共振回
路の静電容量を決める、特にＥＳＲ分光用の共振器に関
する。
周囲を仕切る、少なくとも二つの金属製の壁部分を有す
る共振回路と、壁部分を取り囲む金属製の遮蔽体とを備
え、壁部分が実質上共振回路の誘導性インダクタンスを
決め、軸スリットを定める壁部分の端面が実質上共振回
路の静電容量を決める、特にＥＳＲ分光用の共振器に関
する。
この種の共振器は、例えばＪ．Phys．E: Sci．Instrum.
Vol．16 (1983) 43 -46 により公知である。この文献
には、上記の共振装置の共振回路の動作原理も取り扱わ
れている。実際に使用できる共振装置の実例は、米国特
許第 4,453,147号明細書に詳細に記載されている。これ
等の公知の共振装置では、共振回路のリング状の壁がた
だ１個の軸スリットによって分離されている。しかしな
がら，J. Magn. Reson., Vol．47 (1982) 515 - 521 に
よれば、共振回路の壁が多数の軸スリットによって多数
の壁部分に分割されている共振器も公知である。
Vol．16 (1983) 43 -46 により公知である。この文献
には、上記の共振装置の共振回路の動作原理も取り扱わ
れている。実際に使用できる共振装置の実例は、米国特
許第 4,453,147号明細書に詳細に記載されている。これ
等の公知の共振装置では、共振回路のリング状の壁がた
だ１個の軸スリットによって分離されている。しかしな
がら，J. Magn. Reson., Vol．47 (1982) 515 - 521 に
よれば、共振回路の壁が多数の軸スリットによって多数
の壁部分に分割されている共振器も公知である。
ＥＳＲ分光でこのような共振器を使用する場合には、共
振空間の内部で強い高周波磁界をできる限り狭い空間内
に発生させることが重要である。更に、この共振器は磁
石の強い静磁界の中に導入するのに適している必要があ
る。電磁石を使用する場合、均一な磁界を与える磁極片
の間に僅かな空間しかない。また、測定を低温（液体ヘ
リューム温度）で頻繁に行う必要がある。そのため、測
定試料をクライオスタット内の磁石の中に設置する必要
がある。その場合、これ等の公知の共振器を使用する
と、著しい困難が生じる。何故なら、共振回路の壁部分
を、主に高周波電力損失の少ない電気絶縁支持材料を用
いて遮蔽体内で支持するには、通常異なった熱膨張係数
の種々の材料を使用するため、公知の共振器を極低温に
冷却すると、故障の原因となる捩じれや、材料の破壊、
および共振回路の著しい離調も生じるからである。更
に、極低温でも安定な材料を使用しなくてはならないと
言う必要性によって、材料の選択は厳しく制限される。
振空間の内部で強い高周波磁界をできる限り狭い空間内
に発生させることが重要である。更に、この共振器は磁
石の強い静磁界の中に導入するのに適している必要があ
る。電磁石を使用する場合、均一な磁界を与える磁極片
の間に僅かな空間しかない。また、測定を低温（液体ヘ
リューム温度）で頻繁に行う必要がある。そのため、測
定試料をクライオスタット内の磁石の中に設置する必要
がある。その場合、これ等の公知の共振器を使用する
と、著しい困難が生じる。何故なら、共振回路の壁部分
を、主に高周波電力損失の少ない電気絶縁支持材料を用
いて遮蔽体内で支持するには、通常異なった熱膨張係数
の種々の材料を使用するため、公知の共振器を極低温に
冷却すると、故障の原因となる捩じれや、材料の破壊、
および共振回路の著しい離調も生じるからである。更
に、極低温でも安定な材料を使用しなくてはならないと
言う必要性によって、材料の選択は厳しく制限される。
この発明の課題は、極低温で問題なく使用でき、好まし
い電気特性に関して妥協が不要となるように、冒頭に述
べた種類の共振器を改良することにある。
い電気特性に関して妥協が不要となるように、冒頭に述
べた種類の共振器を改良することにある。
上記の課題は、この発明により、 軸スリットによって分離され、共振空間の周囲を仕切
る、少なくとも二つの金属製の壁部分を有する共振回路
と、壁部分を取り囲む金属製の遮蔽体とを備え、壁部分
が実質上共振回路の誘導性インダクタンスを決め、軸ス
リットを定める壁部分の端面が実質上共振回路の静電容
量を決める、特にＥＳＲ分光用の共振器の場合、 壁部分１，２をそれぞれ一つの金属製の構造部材５，６
を介して遮蔽体４に連結し、壁部分１，２と遮蔽体４と
共に、前記構造部材が共振空間１０の中心軸に平行な室
７，８を形成し、これ等の室の各々が軸スリット３を介
して共振空間１０に接続し、共振空間１０の中心軸に垂
直な平面の各室の周囲の長さが互いに隣接する軸スリッ
ト３の間の前記平面内の壁部分１，２の周囲の長さより
充分大きいことによって解決されている。
る、少なくとも二つの金属製の壁部分を有する共振回路
と、壁部分を取り囲む金属製の遮蔽体とを備え、壁部分
が実質上共振回路の誘導性インダクタンスを決め、軸ス
リットを定める壁部分の端面が実質上共振回路の静電容
量を決める、特にＥＳＲ分光用の共振器の場合、 壁部分１，２をそれぞれ一つの金属製の構造部材５，６
を介して遮蔽体４に連結し、壁部分１，２と遮蔽体４と
共に、前記構造部材が共振空間１０の中心軸に平行な室
７，８を形成し、これ等の室の各々が軸スリット３を介
して共振空間１０に接続し、共振空間１０の中心軸に垂
直な平面の各室の周囲の長さが互いに隣接する軸スリッ
ト３の間の前記平面内の壁部分１，２の周囲の長さより
充分大きいことによって解決されている。
この発明による他の有利な構成は、特許請求の範囲の従
属請求項に記載されている。
属請求項に記載されている。
この発明により共振器全体を同じ金属で形成できるの
で、熱応力による問題を完全に防止できる。更に、熱膨
張係数の小さい金属を選べば、極低温に冷却したとき、
共振周波数に大きなずれを生じないことも保証できる。
更に、この発明の共振器によって周波数の僅かなずれを
修正できる可能性が得られる。
で、熱応力による問題を完全に防止できる。更に、熱膨
張係数の小さい金属を選べば、極低温に冷却したとき、
共振周波数に大きなずれを生じないことも保証できる。
更に、この発明の共振器によって周波数の僅かなずれを
修正できる可能性が得られる。
軸スリットで互いに分離されている共振空間の周囲を仕
切る複数の壁部分のある公知共振器の場合のように、こ
の発明による共振器でも、共振回路の共振周波数は金属
壁部分で形成されるインダクタンスと壁部分の間のスリ
ットで形成されるコンデンサの直列回路によって定ま
る。もっとも、この発明による共振器では、個々の室を
仕切る壁部分で形成されるインダクタンスもコンデンサ
に並列に接続されている。室の周囲の長さが壁部分の周
囲の長さより相当大きいと言う仕様は、室の壁によって
形成されるインダクタンスが共振器の動作周波数で、充
分大きく、しかも殆ど乱れない程度に、大きいと言う事
実に基づいている。どんな場合でも、軸スリットの容量
性インダクタンスは室の誘導性インダクタンスによって
過度に影響されず、特に邪魔な寄生共振を発生させな
い。このことは、室の壁のインダクタンスが、軸スリッ
トによって分離されている共振空間の壁部分のインダク
タンスに比べて、非常に大きい場合に保証され、室の周
囲が隣合った二つの軸スリット間の壁部分の延長部より
相当大きい時である。
切る複数の壁部分のある公知共振器の場合のように、こ
の発明による共振器でも、共振回路の共振周波数は金属
壁部分で形成されるインダクタンスと壁部分の間のスリ
ットで形成されるコンデンサの直列回路によって定ま
る。もっとも、この発明による共振器では、個々の室を
仕切る壁部分で形成されるインダクタンスもコンデンサ
に並列に接続されている。室の周囲の長さが壁部分の周
囲の長さより相当大きいと言う仕様は、室の壁によって
形成されるインダクタンスが共振器の動作周波数で、充
分大きく、しかも殆ど乱れない程度に、大きいと言う事
実に基づいている。どんな場合でも、軸スリットの容量
性インダクタンスは室の誘導性インダクタンスによって
過度に影響されず、特に邪魔な寄生共振を発生させな
い。このことは、室の壁のインダクタンスが、軸スリッ
トによって分離されている共振空間の壁部分のインダク
タンスに比べて、非常に大きい場合に保証され、室の周
囲が隣合った二つの軸スリット間の壁部分の延長部より
相当大きい時である。
他方、室の大きさは当然共振器全体の共振周波数に影響
を与えるので、そのような室の一つまたはそれ以上の寸
法を変えて、共振周波数に影響を与え、共振器全体の同
調を取れることができる可能性も生じ、主要な共振空間
に介入する必要がないため、この室を試料空間として完
全に乱れていない状態で利用できる。
を与えるので、そのような室の一つまたはそれ以上の寸
法を変えて、共振周波数に影響を与え、共振器全体の同
調を取れることができる可能性も生じ、主要な共振空間
に介入する必要がないため、この室を試料空間として完
全に乱れていない状態で利用できる。
この発明の特に簡単な実施例では、隣り合った２個の軸
スリットの間にほぼ対称に配設されている放射状のウェ
ブ板を介して壁部分が遮蔽体に連結されている。その場
合、共振空間を取り囲む室は放射状のウェブ板で分離さ
れ、共振空間と遮蔽体の間にあるリング状の空間の部分
によって形成されている。
スリットの間にほぼ対称に配設されている放射状のウェ
ブ板を介して壁部分が遮蔽体に連結されている。その場
合、共振空間を取り囲む室は放射状のウェブ板で分離さ
れ、共振空間と遮蔽体の間にあるリング状の空間の部分
によって形成されている。
このような共振器を作製して組み立てるため、特に有利
な構成は、共振空間と、室と、共振空間を室に連結する
軸スリットとが遮蔽体の中に挿入されている金属体中の
くり抜き部分によって形成されていることにある。この
ような共振器では、金属体は別々にして容易に作製で
き、また所望のくり抜き部分を設けることができる。金
属体は、遮蔽体として使用される円管に簡単に挿入でき
る。その場合、共振空間と室を形成するくり抜き部分
は、カッター加工ないしはフライス加工したスリットで
互いに連結する円筒形の穴によって、特に簡単に形成さ
れる。その際、共振空間の周囲に多数の室を配分させて
配置することも容易にできる。供給空間の周囲に分割さ
れた多数の室を使用すると、軸スリットに集中する電界
によって共振空間中の不均一磁界が大幅に除去され、狭
い縁領域に局限される。更に、このような装置では、軸
スリットが共振空間と室との間で半径方向に大きく延び
ているため、公知の共振器に比べて、静電容量を大きく
するように作製できる。こうして、電界はほぼ軸スリッ
トの内部に局限される。
な構成は、共振空間と、室と、共振空間を室に連結する
軸スリットとが遮蔽体の中に挿入されている金属体中の
くり抜き部分によって形成されていることにある。この
ような共振器では、金属体は別々にして容易に作製で
き、また所望のくり抜き部分を設けることができる。金
属体は、遮蔽体として使用される円管に簡単に挿入でき
る。その場合、共振空間と室を形成するくり抜き部分
は、カッター加工ないしはフライス加工したスリットで
互いに連結する円筒形の穴によって、特に簡単に形成さ
れる。その際、共振空間の周囲に多数の室を配分させて
配置することも容易にできる。供給空間の周囲に分割さ
れた多数の室を使用すると、軸スリットに集中する電界
によって共振空間中の不均一磁界が大幅に除去され、狭
い縁領域に局限される。更に、このような装置では、軸
スリットが共振空間と室との間で半径方向に大きく延び
ているため、公知の共振器に比べて、静電容量を大きく
するように作製できる。こうして、電界はほぼ軸スリッ
トの内部に局限される。
この発明の他の構成では、共振回路の動作周波数の近く
で、回路の共振を見出すのが困難になる空胴共振を遮蔽
体の内部で励起しない程度に遮蔽体の内径が小さくされ
ている。このような擾乱共振は、内径の大きい遮蔽体の
場合、補助ＮＭＲ用コイルを遮蔽体の円筒の中に挿入し
ている時、特に生じやすい。共振回路の動作周波数で、
場合によって輻射を放射し、大きな乱れの原因となる進
行波が遮蔽体内に誘起し、少なくとも大きなエネルギ損
失となって、共振回路に著しい減衰を与える結果になる
ことが防止される。
で、回路の共振を見出すのが困難になる空胴共振を遮蔽
体の内部で励起しない程度に遮蔽体の内径が小さくされ
ている。このような擾乱共振は、内径の大きい遮蔽体の
場合、補助ＮＭＲ用コイルを遮蔽体の円筒の中に挿入し
ている時、特に生じやすい。共振回路の動作周波数で、
場合によって輻射を放射し、大きな乱れの原因となる進
行波が遮蔽体内に誘起し、少なくとも大きなエネルギ損
失となって、共振回路に著しい減衰を与える結果になる
ことが防止される。
この発明の他の構成では、共振空間の対向する少なくと
も２つの壁部分が周回方向に向けてそれぞれ軸スリット
にまで達する開口によって、共振空間の端部に平行に配
設してある２つの導体部分になっている。この導体部分
の間隔が共振空間の半径にほぼ等しい。
も２つの壁部分が周回方向に向けてそれぞれ軸スリット
にまで達する開口によって、共振空間の端部に平行に配
設してある２つの導体部分になっている。この導体部分
の間隔が共振空間の半径にほぼ等しい。
壁部分に配設された開口によって、共振空間の内部へ導
入が行え、試料を持ち込むため共振空間の軸方向への出
し入れの容易さを損なうことはない。特に、この開口に
よって試料を観察したり、処理するため、光または、場
合によっては、他の輻射ビームを導入できる。同時に、
これ等の処置は共振空間の磁界を均一にするために使用
される。何故なら、壁の縁で形成される導体部分が共振
空間の半径にほぼ等しい間隔を有する場合、この導体部
分が非常に均一な磁界を発生するヘルムホルツコイルの
巻線部分に相当するからである。
入が行え、試料を持ち込むため共振空間の軸方向への出
し入れの容易さを損なうことはない。特に、この開口に
よって試料を観察したり、処理するため、光または、場
合によっては、他の輻射ビームを導入できる。同時に、
これ等の処置は共振空間の磁界を均一にするために使用
される。何故なら、壁の縁で形成される導体部分が共振
空間の半径にほぼ等しい間隔を有する場合、この導体部
分が非常に均一な磁界を発生するヘルムホルツコイルの
巻線部分に相当するからである。
ＥＳＲの実験をＮＭＲの実験と組み合わせ、共振空間中
の試料を 10 〜 100 MHzの範囲の周波数で励起すること
がしばしば必要になる。この発明による共振器の寸法で
は、上記の目的に特別な高周波コイルを使用する必要が
ある。この発明の共振器では、上記高周波コイルは壁部
分の外側に配設され、対向する二つの軸スリットの一方
を取り囲む巻線部分か、あるいは対向する二つの壁部分
に配設された二つの開口の一方に隣接する巻線部分をそ
れぞれ有していてもよい。この代わりに、共振器に共振
空間の開放端に平行に配設された巻線部分を有する高周
波コイルを設ける可能性も生じる。この場合、高周波コ
イルの磁界は共振空間の磁界に垂直でなく、平行になる
であろう。何れにせよ、これ等の巻線部分の寸法と間隔
は、ヘルムホルツコイルを形成するように選定されるの
で、巻線部分間のところに生じる磁界が最も均一にな
る。
の試料を 10 〜 100 MHzの範囲の周波数で励起すること
がしばしば必要になる。この発明による共振器の寸法で
は、上記の目的に特別な高周波コイルを使用する必要が
ある。この発明の共振器では、上記高周波コイルは壁部
分の外側に配設され、対向する二つの軸スリットの一方
を取り囲む巻線部分か、あるいは対向する二つの壁部分
に配設された二つの開口の一方に隣接する巻線部分をそ
れぞれ有していてもよい。この代わりに、共振器に共振
空間の開放端に平行に配設された巻線部分を有する高周
波コイルを設ける可能性も生じる。この場合、高周波コ
イルの磁界は共振空間の磁界に垂直でなく、平行になる
であろう。何れにせよ、これ等の巻線部分の寸法と間隔
は、ヘルムホルツコイルを形成するように選定されるの
で、巻線部分間のところに生じる磁界が最も均一にな
る。
壁部分に配設された開口の代わりに、あるいはそのよう
な開口に加えて、軸スリットをその中央のところで拡げ
てそれぞれ一つの貫通開口にできる。このような貫通開
口も、例えば光導入口として使用されるが、拡げた軸ス
リットに高周波コイルの巻線を隣接させる場合には、高
周波磁界を導入する空間も拡げることになる。
な開口に加えて、軸スリットをその中央のところで拡げ
てそれぞれ一つの貫通開口にできる。このような貫通開
口も、例えば光導入口として使用されるが、拡げた軸ス
リットに高周波コイルの巻線を隣接させる場合には、高
周波磁界を導入する空間も拡げることになる。
周知のように、ここで取り扱う共振器の場合、エネルギ
の出し入れは共振回路の端面に平行に配設されている結
合コイルによって行われる。これ等の公知共振器では、
上記コイルが共振空間にほぼ同状に配置されるので、一
方で試料の導入を妨げる恐れがあり、他方で結合を可変
できる可能性が制限される。これに反して、この発明の
有利な実施例では、結合コイルが室の中の一つの端部に
平行に配置され、そこでは決して乱れず、結合度も室ま
での間隔を変えて容易に可変できる。
の出し入れは共振回路の端面に平行に配設されている結
合コイルによって行われる。これ等の公知共振器では、
上記コイルが共振空間にほぼ同状に配置されるので、一
方で試料の導入を妨げる恐れがあり、他方で結合を可変
できる可能性が制限される。これに反して、この発明の
有利な実施例では、結合コイルが室の中の一つの端部に
平行に配置され、そこでは決して乱れず、結合度も室ま
での間隔を変えて容易に可変できる。
遮蔽体に対して軸平行に導入される同軸ケーブルの端部
に結合コイルを取り付けるのが最も簡単である。しか
し、スペースの状況に制限がある場合、遮蔽体の開口を
通し遮蔽体で取り囲まれている空間に、結合コイルを半
径方向に突出させることのできる可能性も生じる。
に結合コイルを取り付けるのが最も簡単である。しか
し、スペースの状況に制限がある場合、遮蔽体の開口を
通し遮蔽体で取り囲まれている空間に、結合コイルを半
径方向に突出させることのできる可能性も生じる。
共振空間に連結する室が簡単に共振器に結合できるよう
に、室の中にないしは室から共振空間に侵入す磁界の影
響によって、共振器の共振周波数を一定の限界内で可変
することもできる。それ故、この発明の他の構成では、
室のうちの少なくとも１つに、誘電体ないしは金属性の
同調部材を挿入している。ここでも、そのような室のと
ころで離調に必要な介入が共振空間の磁界の形成に反作
用を与えず、更に共振空間へのアクセスを妨げないと言
う特別な利点がある。
に、室の中にないしは室から共振空間に侵入す磁界の影
響によって、共振器の共振周波数を一定の限界内で可変
することもできる。それ故、この発明の他の構成では、
室のうちの少なくとも１つに、誘電体ないしは金属性の
同調部材を挿入している。ここでも、そのような室のと
ころで離調に必要な介入が共振空間の磁界の形成に反作
用を与えず、更に共振空間へのアクセスを妨げないと言
う特別な利点がある。
非常に感度に高いＥＳＲ測定、特にＥＳＲパルス分光計
を用いた短い緩和時間の測定では、所定の範囲で直交す
る同じ周波数の磁界を発生させる双モードのマイクロ波
発振回路がしばしば使用される。このような装置は、例
えばドイツ特許第 16 98 223号明細書およびドイツ特許
第 29 17 794号明細書に記載されている。そこでも、こ
れ等の公知装置は異なった材料から成る構造のため、あ
るいは配置のため、クライオスタットに結び付けて使用
するのに適していない。この発明の共振器によって、こ
の発明による共振器に有効な前記の利点の全てを有する
双モードのマイクロ波発振回路を作製することもでき
る。その場合、この発明による双モードの共振器は、共
振空間、室および軸スリットを有する金属体を使用し、
共振空間の少なくとも２つの対向する壁部分に開口があ
る。この発明の他の構成では、２つの上記金属体を相互
に組み合わせ、共振空間と、室と、第二共振回路の接続
している軸スリットとを含む部材が一方の金属体の共振
空間を貫通し、これ等の共振空間の中心軸が互いにほぼ
直交し、内側の第二共振回路の共振空間の端部が外側の
第一共振空間の壁部分に対向している。
を用いた短い緩和時間の測定では、所定の範囲で直交す
る同じ周波数の磁界を発生させる双モードのマイクロ波
発振回路がしばしば使用される。このような装置は、例
えばドイツ特許第 16 98 223号明細書およびドイツ特許
第 29 17 794号明細書に記載されている。そこでも、こ
れ等の公知装置は異なった材料から成る構造のため、あ
るいは配置のため、クライオスタットに結び付けて使用
するのに適していない。この発明の共振器によって、こ
の発明による共振器に有効な前記の利点の全てを有する
双モードのマイクロ波発振回路を作製することもでき
る。その場合、この発明による双モードの共振器は、共
振空間、室および軸スリットを有する金属体を使用し、
共振空間の少なくとも２つの対向する壁部分に開口があ
る。この発明の他の構成では、２つの上記金属体を相互
に組み合わせ、共振空間と、室と、第二共振回路の接続
している軸スリットとを含む部材が一方の金属体の共振
空間を貫通し、これ等の共振空間の中心軸が互いにほぼ
直交し、内側の第二共振回路の共振空間の端部が外側の
第一共振空間の壁部分に対向している。
この構造では、両方の共振空間の壁に充分な大きさの開
口があり、個々の共振器の磁界が殆ど乱れないため、内
側の共振回路の共振空間でこの第二共振回路の外の固有
な磁界が外側の共振回路の磁界ともなっている。更に、
ここでも個々の共振回路をこの発明により構成すると、
試料を妨害なしに挿入でき、光を導入できるように、こ
れ等の開口を互いに合致させることができる。更に、こ
の場合でも、外部コイルがＮＭＲ磁界を発生させる。同
時に、機械的、熱的、しかも電気的にも安定な全金属製
の共振器が得られ、全ての要求を最適にする。それにも
係わらず、磁界の直交性を非常に正確に調整できる調整
機能を備えている。例えば、内側の共振回路を有する金
属部材は端部で外側の共振回路の共振空間の中心軸とほ
ぼ一致する遮蔽体の壁で中心軸の周りに回転可能に支承
されている。
口があり、個々の共振器の磁界が殆ど乱れないため、内
側の共振回路の共振空間でこの第二共振回路の外の固有
な磁界が外側の共振回路の磁界ともなっている。更に、
ここでも個々の共振回路をこの発明により構成すると、
試料を妨害なしに挿入でき、光を導入できるように、こ
れ等の開口を互いに合致させることができる。更に、こ
の場合でも、外部コイルがＮＭＲ磁界を発生させる。同
時に、機械的、熱的、しかも電気的にも安定な全金属製
の共振器が得られ、全ての要求を最適にする。それにも
係わらず、磁界の直交性を非常に正確に調整できる調整
機能を備えている。例えば、内側の共振回路を有する金
属部材は端部で外側の共振回路の共振空間の中心軸とほ
ぼ一致する遮蔽体の壁で中心軸の周りに回転可能に支承
されている。
この発明を図面に示す実施例に基づき詳しく説明する。
第１図に示す共振器には、二つの壁部分１，２がある。
これ等の壁部分は両方を一緒にして一つの円管部分とな
り、しかも円周上で対向する２個の軸スリット３によっ
て分離されている。壁部分１，２は円管状の金属遮蔽体
４の内部に配設されていて、その中に放射状のウェブ板
５，６によって保持されている。これ等のウェブ板は遮
蔽体４を両方の軸スリット３の間でそれぞれ対称になっ
ている壁部分１，２の一個所に連結している。放射状の
ウェブ板５，６は壁部分１，２と同じ高さを有する。壁
部分１，２の外側には、ウェブ板５，６で分離され、遮
蔽体４の軸方向に向けて端部を開口している室７，８が
あり、これ等の室は破線９で区切られた遮蔽体４の部分
によって外向きに仕切られている。
これ等の壁部分は両方を一緒にして一つの円管部分とな
り、しかも円周上で対向する２個の軸スリット３によっ
て分離されている。壁部分１，２は円管状の金属遮蔽体
４の内部に配設されていて、その中に放射状のウェブ板
５，６によって保持されている。これ等のウェブ板は遮
蔽体４を両方の軸スリット３の間でそれぞれ対称になっ
ている壁部分１，２の一個所に連結している。放射状の
ウェブ板５，６は壁部分１，２と同じ高さを有する。壁
部分１，２の外側には、ウェブ板５，６で分離され、遮
蔽体４の軸方向に向けて端部を開口している室７，８が
あり、これ等の室は破線９で区切られた遮蔽体４の部分
によって外向きに仕切られている。
壁部分１，２は１個の共振回路を形成する。この回路の
共振周波数は壁部分１，２によって形成されるインダク
タンスと、これ等のインダクタンスに対して直列に接続
され、軸スリット３の対向によって形成されるコンデン
サとによって決まる。もっとも、この共振周波数は外側
の室７，８の寸法によっても影響を受ける。しかし、共
振器の寸法は、共振器の共振周波数が遮蔽体４によって
形成される導波管部分の限界周波数より小さく選定され
ている。従って、周波数が共振回路の共振周波数に等し
い導波管の電磁波モードは遮蔽体内に存在しない。それ
故、室７の内部に波動モードも存在することができない
ので、壁部分１，２によって囲まれている共振空間１０
中と同じように、壁部分１，２の相当する部分、ウェブ
板５，６の表面および線分９によって仕切られている遮
蔽体４の部分が付属していて、しかもこれ等の室を仕切
る壁がインダクタンスを形成する。共振空間１０の中心
軸に垂直な平面での室の周囲の長さは、同じ平面で測っ
た壁部分１，２の周囲の長さに比べて非常に大きいの
で、室の壁によって形成されるインダクタンスも比較的
大きい。従って、このインダクタンスは共振回路の共振
周波数に強い影響を与えない。原則的には、このインダ
クタンスが軸スリットによって形成されるコンデンサに
対する並列リアクタンスを形成し、このリアクタンスが
軸スリット３のコンデンサによって形成されるリアクタ
ンスに比べて大きくなればなるほど、前記並列リアクタ
ンスの影響は小さくなる。それ故、壁部分１，２を遮蔽
体４に連結している金属ウェブ板５，６も乱れにならな
い。
共振周波数は壁部分１，２によって形成されるインダク
タンスと、これ等のインダクタンスに対して直列に接続
され、軸スリット３の対向によって形成されるコンデン
サとによって決まる。もっとも、この共振周波数は外側
の室７，８の寸法によっても影響を受ける。しかし、共
振器の寸法は、共振器の共振周波数が遮蔽体４によって
形成される導波管部分の限界周波数より小さく選定され
ている。従って、周波数が共振回路の共振周波数に等し
い導波管の電磁波モードは遮蔽体内に存在しない。それ
故、室７の内部に波動モードも存在することができない
ので、壁部分１，２によって囲まれている共振空間１０
中と同じように、壁部分１，２の相当する部分、ウェブ
板５，６の表面および線分９によって仕切られている遮
蔽体４の部分が付属していて、しかもこれ等の室を仕切
る壁がインダクタンスを形成する。共振空間１０の中心
軸に垂直な平面での室の周囲の長さは、同じ平面で測っ
た壁部分１，２の周囲の長さに比べて非常に大きいの
で、室の壁によって形成されるインダクタンスも比較的
大きい。従って、このインダクタンスは共振回路の共振
周波数に強い影響を与えない。原則的には、このインダ
クタンスが軸スリットによって形成されるコンデンサに
対する並列リアクタンスを形成し、このリアクタンスが
軸スリット３のコンデンサによって形成されるリアクタ
ンスに比べて大きくなればなるほど、前記並列リアクタ
ンスの影響は小さくなる。それ故、壁部分１，２を遮蔽
体４に連結している金属ウェブ板５，６も乱れにならな
い。
上記共振器の利点は、この共振器が同じ材料から成るユ
ニット構造物であって、機械的にも熱的にも安定度が高
く、極低温の運転に非常に良好に適していると言う点に
ある。共振回路の上記構成は、共振空間の内部に一様な
高周波磁界を発生させることを保証し、この共振空間の
中ではコンデンサの強い電界が軸スリット３のところに
のみ僅かに滲み出している。磁界の一様性は、場合によ
っては、図示の実施例で円形の開口１１の形状に形成さ
れているように、中央部でスリットを拡げると、更に改
善される。
ニット構造物であって、機械的にも熱的にも安定度が高
く、極低温の運転に非常に良好に適していると言う点に
ある。共振回路の上記構成は、共振空間の内部に一様な
高周波磁界を発生させることを保証し、この共振空間の
中ではコンデンサの強い電界が軸スリット３のところに
のみ僅かに滲み出している。磁界の一様性は、場合によ
っては、図示の実施例で円形の開口１１の形状に形成さ
れているように、中央部でスリットを拡げると、更に改
善される。
軸スリット３を拡げる開口１１は、磁界の一様性を改善
するのに適するだけでなく、例えば試料を照明するため
共振空間１０の内部を調べるのにも適している。更に、
この開口はＮＭＲの実験に必要で、共振空間１０の外部
に配設されているコイルによって生じる高周波磁界を侵
入させるる空間を提供している。第１図に示す実施例で
は、高周波コイルが２つの巻線部分１２，１３を有す
る。これ等の巻線部分は壁部分１，２の外側に各巻線部
分が軸スリット３の一つを取り囲むか、あるいは円形開
口１１が両方の巻線部分の共通の中心軸上に来るように
配設されている。巻線部分１２，１３の寸法はヘルムホ
ルツコイルを実質上形成するように選定される。このヘ
ルムホルツコイルはコイルの配置により開口１１に貫通
するほぼ一様で開口軸方向の磁界を発生させる。
するのに適するだけでなく、例えば試料を照明するため
共振空間１０の内部を調べるのにも適している。更に、
この開口はＮＭＲの実験に必要で、共振空間１０の外部
に配設されているコイルによって生じる高周波磁界を侵
入させるる空間を提供している。第１図に示す実施例で
は、高周波コイルが２つの巻線部分１２，１３を有す
る。これ等の巻線部分は壁部分１，２の外側に各巻線部
分が軸スリット３の一つを取り囲むか、あるいは円形開
口１１が両方の巻線部分の共通の中心軸上に来るように
配設されている。巻線部分１２，１３の寸法はヘルムホ
ルツコイルを実質上形成するように選定される。このヘ
ルムホルツコイルはコイルの配置により開口１１に貫通
するほぼ一様で開口軸方向の磁界を発生させる。
第１図に示す模式図では、簡単のため、巻線部分の電気
接続端子と巻線のコネクタを省略してある。同様に、電
力を共振回路に出し入れする装置も省いた。これには、
通常の結合部材、特に結合コイルが使用されている。共
振空間１０内に試料物質を挿入するには、共振空間の軸
方向に向けて共振空間の端部を通して行われる。このた
め、図示する実施例では、遮蔽体４の端面１４に同心状
の開口１５が設けてある。更に、室７，８の電磁界に影
響を与える部材、例えば軸スリット３に接している誘電
部材、あるいは金属製部材を軸方向または半径方向に向
けて遮蔽体４に導入できる可能性が生じる。こうして、
共振回路の共振周波数をある限界内で可変できる。
接続端子と巻線のコネクタを省略してある。同様に、電
力を共振回路に出し入れする装置も省いた。これには、
通常の結合部材、特に結合コイルが使用されている。共
振空間１０内に試料物質を挿入するには、共振空間の軸
方向に向けて共振空間の端部を通して行われる。このた
め、図示する実施例では、遮蔽体４の端面１４に同心状
の開口１５が設けてある。更に、室７，８の電磁界に影
響を与える部材、例えば軸スリット３に接している誘電
部材、あるいは金属製部材を軸方向または半径方向に向
けて遮蔽体４に導入できる可能性が生じる。こうして、
共振回路の共振周波数をある限界内で可変できる。
第２図は、この発明による共振器の他の実施例を示す。
この共振器では、遮蔽体２１の中に共振空間２３を形成
する中心穴と、２つの周辺くり抜き部分を有する金属部
材２２が組み込まれている。前記くり抜き部分は共振空
間２３の中心軸に平行で、軸スリット２５を介してこの
共振空間２３に連結する室２４を形成している。ここで
も、遮蔽体２１の断面のかなりの角度範囲にわたって拡
がる室２４の周囲の長さは、対向する両方の軸スリット
２５の間にある壁部分２６の周囲の長さより相当大きい
ことが保証されている。
この共振器では、遮蔽体２１の中に共振空間２３を形成
する中心穴と、２つの周辺くり抜き部分を有する金属部
材２２が組み込まれている。前記くり抜き部分は共振空
間２３の中心軸に平行で、軸スリット２５を介してこの
共振空間２３に連結する室２４を形成している。ここで
も、遮蔽体２１の断面のかなりの角度範囲にわたって拡
がる室２４の周囲の長さは、対向する両方の軸スリット
２５の間にある壁部分２６の周囲の長さより相当大きい
ことが保証されている。
この発明による上記実施例でも、２つの巻線部分２７を
有するＮＭＲの実験用の高周波コイルが設けてある。し
かし、これ等の巻線部分は軸スリットを取り囲んでいる
のでなく、それぞれ一つの開口２８に隣接している。こ
の開口は対応する壁部分２６に導入されていて、隣接す
る軸スリット２５まで伸びている。これ等の開口２８に
よって壁部分２６を狭い導体部分に狭め、この導体部分
が壁部分２６に対して巻線の特性を与える。金属部材２
２とくり抜き部分の寸法は、壁部分２６を狭めた導体部
分の間の間隔が共振空間の半径にほぼ等しくなるように
選定される。ここでも、ヘルムルツコイルの状況に相当
する状況が再び生じ、従って壁部分２６に開口２８があ
っても、共振空間２３内の磁界が一様であることを保証
する。これ等の開口２８は高周波コイルの巻線部分２７
によって生じる磁界が良好に侵入することを保証する。
そして、この磁界は共振器の場合でも共振空間２３内で
支配しているマイクロ波の磁界に垂直である。
有するＮＭＲの実験用の高周波コイルが設けてある。し
かし、これ等の巻線部分は軸スリットを取り囲んでいる
のでなく、それぞれ一つの開口２８に隣接している。こ
の開口は対応する壁部分２６に導入されていて、隣接す
る軸スリット２５まで伸びている。これ等の開口２８に
よって壁部分２６を狭い導体部分に狭め、この導体部分
が壁部分２６に対して巻線の特性を与える。金属部材２
２とくり抜き部分の寸法は、壁部分２６を狭めた導体部
分の間の間隔が共振空間の半径にほぼ等しくなるように
選定される。ここでも、ヘルムルツコイルの状況に相当
する状況が再び生じ、従って壁部分２６に開口２８があ
っても、共振空間２３内の磁界が一様であることを保証
する。これ等の開口２８は高周波コイルの巻線部分２７
によって生じる磁界が良好に侵入することを保証する。
そして、この磁界は共振器の場合でも共振空間２３内で
支配しているマイクロ波の磁界に垂直である。
この図でも、巻線部分の接続と高周波発生器への電気接
続に関する詳細は省略した。同軸ケーブル３０の端部に
ある結合コイル２９は模式的に示してある。この同軸ケ
ーブルは遮蔽体２１内に軸平行に挿入され、その端部を
室２４の一つに対向させている。結合コイル２９はこの
コイル面が室２４の端面に平行になるように配設されて
いる。このため、室２４から出て共振空間２６に入る磁
力線はコイル２９を貫通する。結合度は室２４の結合コ
イルを僅かに近づけることによって容易に可変できる。
続に関する詳細は省略した。同軸ケーブル３０の端部に
ある結合コイル２９は模式的に示してある。この同軸ケ
ーブルは遮蔽体２１内に軸平行に挿入され、その端部を
室２４の一つに対向させている。結合コイル２９はこの
コイル面が室２４の端面に平行になるように配設されて
いる。このため、室２４から出て共振空間２６に入る磁
力線はコイル２９を貫通する。結合度は室２４の結合コ
イルを僅かに近づけることによって容易に可変できる。
この発明の実施例の利点は、特にくり抜き部分を有する
金属部材を個別に作製して、遮蔽体の中に固定できるだ
けでなく、共振空間の壁部分を互いに分離する軸スリッ
ト２５が軸方向にも大きな長さを有しているため、広い
面が生じ、それに応じて大きな静電容量を形成し、軸ス
リット２５のところに電界を集中させることを改善して
いる点にある。ＥＳＲの実験では、電界が乱れるので、
この発明による上記実施例では、特に大きな領域が実用
上ただ一つの磁界しか支配しない共振空間内に形成され
る。前記磁界は同時に狭い共振空間に集中するので、望
ましい強い磁界強度となる。
金属部材を個別に作製して、遮蔽体の中に固定できるだ
けでなく、共振空間の壁部分を互いに分離する軸スリッ
ト２５が軸方向にも大きな長さを有しているため、広い
面が生じ、それに応じて大きな静電容量を形成し、軸ス
リット２５のところに電界を集中させることを改善して
いる点にある。ＥＳＲの実験では、電界が乱れるので、
この発明による上記実施例では、特に大きな領域が実用
上ただ一つの磁界しか支配しない共振空間内に形成され
る。前記磁界は同時に狭い共振空間に集中するので、望
ましい強い磁界強度となる。
共振空間や、軸スリットを経由して共振空間に連結する
室の端部が開放していても、電気機能に対して実質上こ
れ等の共振空間の内面のみが有効である。従って、くり
抜き部分を有する金属部材の壁の厚さを機械的安定性が
保たれる程度に薄くできる。また、金属部材を第３図に
示す形状にもでき、例えば薄板部品として形成できる。
この共振回路の機能で重要なことは、磁力線を第３図に
線分３１，４１で示す磁界が、主に共振空間３２，４２
と室３３，４３の内部に限定され、室の内面を流れる電
流が戻り磁界に関連している点にある。磁力線は共振空
間の端面に接する空間内にのみで閉じ込められている。
回路の共振周波数はインダクタンスと静電容量の積に依
存するので、インダクタンスとコンデンサを逆向きにし
て同じ共振周波数であるが、異なった寸法の共振回路を
作製することができる。この場合、上に述べたように、
室の寸法が未だ或る程度の影響を与える。この影響を実
際に確認するため、６mmの直径の共振空間の場合、種々
の直径の円形の室および第２図の実施例に似た唖鈴状の
室を用いた実験を行った。唖鈴状の室や円形の室に対し
て、それぞれ円周は与えられている。その場合、次の周
波数が測定された。
室の端部が開放していても、電気機能に対して実質上こ
れ等の共振空間の内面のみが有効である。従って、くり
抜き部分を有する金属部材の壁の厚さを機械的安定性が
保たれる程度に薄くできる。また、金属部材を第３図に
示す形状にもでき、例えば薄板部品として形成できる。
この共振回路の機能で重要なことは、磁力線を第３図に
線分３１，４１で示す磁界が、主に共振空間３２，４２
と室３３，４３の内部に限定され、室の内面を流れる電
流が戻り磁界に関連している点にある。磁力線は共振空
間の端面に接する空間内にのみで閉じ込められている。
回路の共振周波数はインダクタンスと静電容量の積に依
存するので、インダクタンスとコンデンサを逆向きにし
て同じ共振周波数であるが、異なった寸法の共振回路を
作製することができる。この場合、上に述べたように、
室の寸法が未だ或る程度の影響を与える。この影響を実
際に確認するため、６mmの直径の共振空間の場合、種々
の直径の円形の室および第２図の実施例に似た唖鈴状の
室を用いた実験を行った。唖鈴状の室や円形の室に対し
て、それぞれ円周は与えられている。その場合、次の周
波数が測定された。
既に上に述べたように、室によって形成されるインダク
タンスはコンデンサに並列に接続されているので、イン
ダクタンスが少なければ、キャパシタンスも急激に減少
する。従って、周囲が小さくて、それに応じてインダク
タンスが小さい室は共振周波数の上昇を与える。周囲が
大きくなると、静電容量も増加するので、共振空間のイ
ンダクタンスが一定の場合、周波数は減少する。逆に、
共振空間に集中する磁界の電力成分が増大すれば、外側
の室は大きく、共振回路の全インダクタンスに対する寄
与は少い。ここで上記の「唖鈴形状」の二つの室を有
し、直径が６mmの共振空間である共振回路の場合には、
室の直径が５mmのとき、高周波電力の 58 ％が共振空間
内に存在する。室を直径６mmに大きくすると、電力成分
は 66.7 ％に上昇し、直径７mmの室で 73 ％に、直径９
mmの室で更に 82 ％に上昇する。必要な占有空間に関す
る室の直径と遮蔽体で形成される導波管の限界周波数に
関する遮蔽体の直径とは勝手に大きくできないので、室
の円形断面から扇状ないしは唖鈴状の形状にしばしば変
形される。
タンスはコンデンサに並列に接続されているので、イン
ダクタンスが少なければ、キャパシタンスも急激に減少
する。従って、周囲が小さくて、それに応じてインダク
タンスが小さい室は共振周波数の上昇を与える。周囲が
大きくなると、静電容量も増加するので、共振空間のイ
ンダクタンスが一定の場合、周波数は減少する。逆に、
共振空間に集中する磁界の電力成分が増大すれば、外側
の室は大きく、共振回路の全インダクタンスに対する寄
与は少い。ここで上記の「唖鈴形状」の二つの室を有
し、直径が６mmの共振空間である共振回路の場合には、
室の直径が５mmのとき、高周波電力の 58 ％が共振空間
内に存在する。室を直径６mmに大きくすると、電力成分
は 66.7 ％に上昇し、直径７mmの室で 73 ％に、直径９
mmの室で更に 82 ％に上昇する。必要な占有空間に関す
る室の直径と遮蔽体で形成される導波管の限界周波数に
関する遮蔽体の直径とは勝手に大きくできないので、室
の円形断面から扇状ないしは唖鈴状の形状にしばしば変
形される。
室の影響を減少できる他の可能性は、共振空間の周囲に
２個以上の室を配設し、軸スリットを介して共振空間に
連結することが考えられる。４個あるいは８個の軸スリ
ットを備えた共振回路の場合でも、円形とは異なる室を
使用すると効果的である。
２個以上の室を配設し、軸スリットを介して共振空間に
連結することが考えられる。４個あるいは８個の軸スリ
ットを備えた共振回路の場合でも、円形とは異なる室を
使用すると効果的である。
多数のスリットを配置すると、３つの重要な利点が得ら
れる。即ち、既に述べた良好な効率の外に、方位方向の
Ｈ１磁界が一様であること、および中央領域での高周波
電界が低減していることである。共振空間内の磁界は完
全に円対称でなく、電界が軸スリットに集中するため、
ある種の周期性を有することが容易に判る。２個の軸ス
リットを有する共振回路では、２回対称性がある。軸ス
リットの数が多ければ、個々のスリットの影響が減少
し、従って磁界分布の周期性も更に減少する。この現象
は次のことにも関連している。即ち、軸スリットの数を
増やすと、これ等のスリットの壁で形成される静電容量
が必ず大きくなるため、これ等のスリットへの電界の集
中が更に強くなり、周期性の原因となる電界成分の共振
空間への侵入が少なくなる。
れる。即ち、既に述べた良好な効率の外に、方位方向の
Ｈ１磁界が一様であること、および中央領域での高周波
電界が低減していることである。共振空間内の磁界は完
全に円対称でなく、電界が軸スリットに集中するため、
ある種の周期性を有することが容易に判る。２個の軸ス
リットを有する共振回路では、２回対称性がある。軸ス
リットの数が多ければ、個々のスリットの影響が減少
し、従って磁界分布の周期性も更に減少する。この現象
は次のことにも関連している。即ち、軸スリットの数を
増やすと、これ等のスリットの壁で形成される静電容量
が必ず大きくなるため、これ等のスリットへの電界の集
中が更に強くなり、周期性の原因となる電界成分の共振
空間への侵入が少なくなる。
第３図に示す２つの共振回路は、下の共振回路の共振空
間４２を形成する部分が上の共振回路の共振空間３２の
中に入るように形成されている。従って、両方の共振回
路を組み合わせて一体構造にでき、この構造中では、共
振空間３２，４２の両方の中心軸と、前記空間中に生じ
る磁界が互いに直交する。つまり、同じ場所で直交し、
同じ周波数の別々の二つの磁界が生じる。このような磁
界は、例えば電子スピン二重共鳴の測定や、特に高感度
ＥＳＲ測定に必要である。
間４２を形成する部分が上の共振回路の共振空間３２の
中に入るように形成されている。従って、両方の共振回
路を組み合わせて一体構造にでき、この構造中では、共
振空間３２，４２の両方の中心軸と、前記空間中に生じ
る磁界が互いに直交する。つまり、同じ場所で直交し、
同じ周波数の別々の二つの磁界が生じる。このような磁
界は、例えば電子スピン二重共鳴の測定や、特に高感度
ＥＳＲ測定に必要である。
第３図による二つの共振回路の組み合わせでは、共振空
間３２，４２の壁３４，４４が非常に大きな開口３５，
４５を有し、これ等の開口を通って、他の共振回路で生
じた磁界が侵入している点が重要である。更に、双モー
ド共振器を構成するのに、ここで使用する唖鈴形構造の
場合、既に上で述べたように、磁界は軸スリット３６，
４６によって定まる平面の周囲に制限されるので、外部
領域に乱れも侵入しないことは重要である。
間３２，４２の壁３４，４４が非常に大きな開口３５，
４５を有し、これ等の開口を通って、他の共振回路で生
じた磁界が侵入している点が重要である。更に、双モー
ド共振器を構成するのに、ここで使用する唖鈴形構造の
場合、既に上で述べたように、磁界は軸スリット３６，
４６によって定まる平面の周囲に制限されるので、外部
領域に乱れも侵入しないことは重要である。
第４図は上記双モード共振器の実際の実施例を示す。こ
の発明の実施例では、遮蔽体５１内に第２図による共振
器の金属ブロックに似た第一金属ブロック５２が挿入さ
れているが、このブロックには２つの唖鈴状の室の代わ
りに、４つの円形の室５３がある。これ等の室５３は、
共振空間５４の周囲に角度 90 ゜で配分されたスリット
５５を介して中央の共振空間５４に連結されている。こ
れ等の室５３は軸スリット５５に対して非対称に配置さ
れているので、密に隣接配置されていて、これ等の室を
貫通する磁界が、この実施例でも、平面の周囲に制限さ
れている。第二共振回路も同様にブロック６１で形成さ
れている。このブロック６１は遮蔽体５１の中で円周上
の対向位置に配設され、その寸法が第一共振回路の共振
空間５４の嵌まるように選定されている。ブロック６１
の端部には、円筒栓状の突出部６２がある。この突出部
によって第二共振回路が遮蔽体５１の壁の中で長手軸の
周りに回転可能に支承されている。この回転によって両
方の共振空間５４と６３の中心軸の直交性を正確に調節
することができる。外の共振回路への結合は、同軸ケー
ブルによって行われ、このケーブルは遮蔽体５１中に軸
方向に向けて配設され、その端部に室５３の一つの中に
突出するコイルを備えている。第二共振回路への結合
は、第２図の実施例のような１本のコイルで行われる。
ここでも、両方の共振回路を同じ共振周波数に正確に同
調させるために、既に述べた同調手段が使用される。こ
のことは、極低温に冷却する場合、両方の共振回路がそ
の共振周波数を別々の方法で可変する時に、特に必要と
なる。もちろん、多くの目的のために、共振回路のＱを
減衰させる手段、例えば別な結合コイルを用いてリアク
タンスを導入することによって、共振周波数の僅かな差
が問題とならない比較的低い値にすることが必要にな
る。
の発明の実施例では、遮蔽体５１内に第２図による共振
器の金属ブロックに似た第一金属ブロック５２が挿入さ
れているが、このブロックには２つの唖鈴状の室の代わ
りに、４つの円形の室５３がある。これ等の室５３は、
共振空間５４の周囲に角度 90 ゜で配分されたスリット
５５を介して中央の共振空間５４に連結されている。こ
れ等の室５３は軸スリット５５に対して非対称に配置さ
れているので、密に隣接配置されていて、これ等の室を
貫通する磁界が、この実施例でも、平面の周囲に制限さ
れている。第二共振回路も同様にブロック６１で形成さ
れている。このブロック６１は遮蔽体５１の中で円周上
の対向位置に配設され、その寸法が第一共振回路の共振
空間５４の嵌まるように選定されている。ブロック６１
の端部には、円筒栓状の突出部６２がある。この突出部
によって第二共振回路が遮蔽体５１の壁の中で長手軸の
周りに回転可能に支承されている。この回転によって両
方の共振空間５４と６３の中心軸の直交性を正確に調節
することができる。外の共振回路への結合は、同軸ケー
ブルによって行われ、このケーブルは遮蔽体５１中に軸
方向に向けて配設され、その端部に室５３の一つの中に
突出するコイルを備えている。第二共振回路への結合
は、第２図の実施例のような１本のコイルで行われる。
ここでも、両方の共振回路を同じ共振周波数に正確に同
調させるために、既に述べた同調手段が使用される。こ
のことは、極低温に冷却する場合、両方の共振回路がそ
の共振周波数を別々の方法で可変する時に、特に必要と
なる。もちろん、多くの目的のために、共振回路のＱを
減衰させる手段、例えば別な結合コイルを用いてリアク
タンスを導入することによって、共振周波数の僅かな差
が問題とならない比較的低い値にすることが必要にな
る。
この発明は、模式的に示した実施例にのみ限定されるも
のではなく、この発明の枠内で種々の変形が可能であ
る。特に、共振回路にそれぞれ任意の数、あるいは奇数
の室があってもよく、この室を任意の断面にしてもよ
い。また、例えば軸スリットを室の方向に拡げ、その結
果、少なくとも室の隣接縁部で、同調をとるため、共振
回路の静電容量に影響を与える電界が存在すると効果的
である。同調手段の外に、回路を多少減衰させる処置も
考えられる。高周波電力の出し入れは共通あるいは別々
の結合部材で行うことができる。コイルの代わりに、マ
イクロ波技術で周知の方法によりアンテナを係合部材と
して使用することもできる。これ等の結合部材を遮蔽体
の中に軸方向に導入する必要はなく、適当な開口を通し
て遮蔽体に半径方向に向けて導入することもできる。
のではなく、この発明の枠内で種々の変形が可能であ
る。特に、共振回路にそれぞれ任意の数、あるいは奇数
の室があってもよく、この室を任意の断面にしてもよ
い。また、例えば軸スリットを室の方向に拡げ、その結
果、少なくとも室の隣接縁部で、同調をとるため、共振
回路の静電容量に影響を与える電界が存在すると効果的
である。同調手段の外に、回路を多少減衰させる処置も
考えられる。高周波電力の出し入れは共通あるいは別々
の結合部材で行うことができる。コイルの代わりに、マ
イクロ波技術で周知の方法によりアンテナを係合部材と
して使用することもできる。これ等の結合部材を遮蔽体
の中に軸方向に導入する必要はなく、適当な開口を通し
て遮蔽体に半径方向に向けて導入することもできる。
第１図と第２図、それぞれこの発明による共振器の模式
斜視図。 第３図、特に双モード共振器の構造に適する二つの共振
回路の模式図。 第４図、この発明による双モード共振器の模式斜視図。 図中参照符号： １，２，２６……壁部分 ３，２５，３６，４６，５５……軸スリット ４，２１……遮蔽体 ５，６……ウェブ板 ７，８，２４，３３，４３，５３……室 ９……境界線 １０，２３，３２，４２，５４，６３……共振空間 １１，１５，２８，３５，４５……開口 １４……端面 ２２，５２，６１……金属ブロック ２９……結合コイル ３０，５６……同軸ケーブル ３１，４１……磁力線 ６２……円筒栓状の突出部
斜視図。 第３図、特に双モード共振器の構造に適する二つの共振
回路の模式図。 第４図、この発明による双モード共振器の模式斜視図。 図中参照符号： １，２，２６……壁部分 ３，２５，３６，４６，５５……軸スリット ４，２１……遮蔽体 ５，６……ウェブ板 ７，８，２４，３３，４３，５３……室 ９……境界線 １０，２３，３２，４２，５４，６３……共振空間 １１，１５，２８，３５，４５……開口 １４……端面 ２２，５２，６１……金属ブロック ２９……結合コイル ３０，５６……同軸ケーブル ３１，４１……磁力線 ６２……円筒栓状の突出部
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 9118−2Ｊ Ｇ０１Ｎ 24/12 Ｋ 9118−2Ｊ 24/04 Ｂ (72)発明者 ウエルネル・フアイト ドイツ連邦共和国、ハイデルベルク、ヤー ンストラーセ、29 (56)参考文献 特開 昭50−44888（ＪＰ，Ａ)
Claims (15)
- 【請求項１】軸スリットによって分離され、共振空間の
周囲を仕切る、少なくとも二つの金属製の壁部分を有す
る共振回路と、壁部分を取り囲む金属製の遮蔽体とを備
え、壁部分が実質上共振回路の誘導性インダクタンスを
決め、軸スリットを定める壁部分の端面が実質上共振回
路の静電容量を決める、特にＥＳＲ分光用の共振器にお
いて、 壁部分１，２をそれぞれ一つの金属製の構造部材５，６
を介して遮蔽体４に連結し、壁部分１，２と遮蔽体４と
共に、前記構造部材が共振空間１０の中心軸に平行な室
７，８を形成し、これ等の室の各々が軸スリット３を介
して共振空間１０に接続し、共振空間１０の中心軸に垂
直な平面の各室の周囲の長さが互いに隣接する軸スリッ
ト３の間に前記平面内の壁部分１，２の周囲の長さより
充分大きいことを特徴とする共振器。 - 【請求項２】壁部分１，２は放射状の構造部材５，６で
あるウェブ板を介して遮蔽体に接続され、これ等の構造
部材５，６は互いに隣接する二つの軸スリット３の間で
ほぼ対称に配設されていることを特徴とする特許請求の
範囲第１項に記載の共振器。 - 【請求項３】共振空間２３と、室２４と、共振空間２３
を室２４に連結する軸スリット２５とは、遮蔽体２１内
に配設された金属体２２のくり抜き部分分によって形成
されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
載の共振器。 - 【請求項４】共振空間５４の周囲には、多数の室５３が
配分されて設置されていることを特徴とする特許請求の
範囲第３項に記載の共振器。 - 【請求項５】遮蔽体４の内径は、遮蔽体によって形成さ
れる導波管部分の限界周波数が共振回路の動作周波数よ
り高くなるように短くされていることを特徴とする特許
請求の範囲第１〜４項の何れか１項に記載の共振器。 - 【請求項６】共振空間２３の対向する少なくとも２つの
壁部分２６は、それぞれ軸スリット２５まで達する開口
２８によって共振空間の端部に配設された二つの平行な
導体部分になり、これ等の導体部分の間隔は共振空間の
半径にほぼ等しいことを特徴とする特許請求の範囲第１
〜５項の何れか１項に記載の共振器。 - 【請求項７】壁部分１，２；２６の外側に配設されてい
て、対向する二つの軸スリット３の１個を取り囲む巻線
部分か、あるいは対向する壁部分２６の中に配設されて
いる２個の開口２８の一方に隣接する巻線部分１２，１
３；２７を有する高周波コイルが配設されていることを
特徴とする特許請求の範囲第１〜６項の何れか１項に記
載の共振器。 - 【請求項８】巻線部分を有し、共振空間の開放端に平行
に配設されている高周波コイルが設けてあることを特徴
とする特許請求の範囲第１〜６項の何れか１項に記載の
共振器。 - 【請求項９】巻線部分１２，１３；２７がヘルムホルツ
コイルを形成していることを特徴とする特許請求の範囲
第７項または第８項に記載の共振器。 - 【請求項１０】軸スリット３は中間部分で拡げてある貫
通開口１１を有することを特徴とする特許請求の範囲第
１〜９項の何れか１項に記載の共振器。 - 【請求項１１】共振回路の端面に平行に配設された結合
コイル２９を備え、このコイルは室２４の一方の端部に
平行に配設されていることを特徴とする特許請求の範囲
第１〜１０項の何れか１項に記載の共振器。 - 【請求項１２】結合コイルは遮蔽体の開口を貫通し、こ
の遮蔽体によって取り囲まれている空間に半径方向に向
けて突き出ていることを特徴とする特許請求の範囲第１
１項に記載の共振器。 - 【請求項１３】室の少なくとも一方には、誘電体あるい
は金属から成る同調部材が突出していることを特徴とす
る特許請求の範囲第１〜１２項の何れか１項に記載の共
振器。 - 【請求項１４】共振回路の共振空間５４は共振空間６３
と、室と、第二共振回路の軸スリットとを含むブロック
６１によって貫通され、共振空間５４，６３の中心軸が
互いにほぼ直交し、内側の第二共振回路の共振空間６３
の端部が外側の第一共振回路の壁部分の開口に対向して
いることを特徴とする特許請求の範囲第３項および第６
〜１３項の何れか１項に記載の共振器。 - 【請求項１５】内側の共振回路を含むブロック６１の端
部６２は外側の共振回路の共振空間５４の中心軸にほぼ
一致する軸の周りで遮蔽体５１の壁に回転可能に支承さ
れていることを特徴とする特許請求の範囲第１４項に記
載の共振器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19853520410 DE3520410A1 (de) | 1985-06-07 | 1985-06-07 | Resonatoranordnung |
| DE3520410.9 | 1985-06-07 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61284650A JPS61284650A (ja) | 1986-12-15 |
| JPH0614114B2 true JPH0614114B2 (ja) | 1994-02-23 |
Family
ID=6272659
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61129333A Expired - Fee Related JPH0614114B2 (ja) | 1985-06-07 | 1986-06-05 | 共振器 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4791392A (ja) |
| EP (1) | EP0204104B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0614114B2 (ja) |
| DE (2) | DE3520410A1 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4721913A (en) * | 1985-05-08 | 1988-01-26 | Mcw Research Foundation, Inc. | NMR local coil network |
| US5024229A (en) * | 1987-11-16 | 1991-06-18 | The University Of Rochester | Resonators for magnetic resonance imaging |
| US5739690A (en) * | 1996-04-04 | 1998-04-14 | Colorado Seminary | Crossed-loop resonator structure for spectroscopy |
| US20050062011A1 (en) * | 2003-09-18 | 2005-03-24 | Electroplated Metal Solutions, Inc. | Ferroelectric single crystal resonator and methods for preparation and use thereof |
| US9632203B2 (en) | 2010-06-22 | 2017-04-25 | Schlumberger Technology Corporation | Non-resonant logging tools with H-bridge switching |
| US9287606B2 (en) * | 2010-07-27 | 2016-03-15 | Max-Planck-Gesellschaft Zur Foerderung Der Wissenschaften E.V. | Dual-mode microwave resonator device and method of electron spin resonance measurement |
| EP3339872B1 (en) * | 2016-12-21 | 2019-02-13 | Bruker BioSpin GmbH | Epr resonator with extended transparency and homogeneity in rf range |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2682622A (en) * | 1948-12-01 | 1954-06-29 | Rca Corp | Cavity resonator for microwave electron beam tubes |
| DE2917794C2 (de) * | 1979-05-03 | 1986-03-13 | Bruker Analytische Meßtechnik GmbH, 7512 Rheinstetten | Bimodaler Resonator für Elektronenspinresonanz-Experimente |
| US4446429A (en) * | 1981-10-09 | 1984-05-01 | Medical College Of Wisconsin | Microwave resonator |
| US4453147A (en) * | 1982-03-25 | 1984-06-05 | Medical College Of Wisconsin, Inc. | Modular lumped circuit resonator |
| DE3300767A1 (de) * | 1983-01-12 | 1984-07-12 | Bruker Analytische Meßtechnik GmbH, 7512 Rheinstetten | Hohlraumresonator |
| US4480239A (en) * | 1983-02-07 | 1984-10-30 | The Medical College Of Wisconsin Inc. | Loop-gap resonator network |
-
1985
- 1985-06-07 DE DE19853520410 patent/DE3520410A1/de not_active Withdrawn
-
1986
- 1986-04-10 DE DE8686104886T patent/DE3674468D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1986-04-10 EP EP86104886A patent/EP0204104B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1986-06-05 US US06/871,087 patent/US4791392A/en not_active Expired - Lifetime
- 1986-06-05 JP JP61129333A patent/JPH0614114B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4791392A (en) | 1988-12-13 |
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| EP0204104A2 (de) | 1986-12-10 |
| EP0204104A3 (en) | 1987-10-21 |
| JPS61284650A (ja) | 1986-12-15 |
| DE3674468D1 (de) | 1990-10-31 |
| DE3520410A1 (de) | 1986-12-11 |
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