JPH06222154A - パルス核四極子共鳴による物質の検知方法 - Google Patents
パルス核四極子共鳴による物質の検知方法Info
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- JPH06222154A JPH06222154A JP966693A JP966693A JPH06222154A JP H06222154 A JPH06222154 A JP H06222154A JP 966693 A JP966693 A JP 966693A JP 966693 A JP966693 A JP 966693A JP H06222154 A JPH06222154 A JP H06222154A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】小さい励起パワーで簡便かつ高速のパルス核四
極子共鳴（ＮＱＲ）による物質の検知方法を実現する。 【構成】パルス核四極子共鳴によって、検知対象物質の
常温の範囲における共鳴周波数変化幅が１０kＨz以下の
ＮＱＲ共鳴線を用いて検知対象物質を検知する。 【効果】パルス時間幅を短くして励起高周波パルスの周
波数帯域幅を調整したり、キャリヤ周波数を変えた複数
回の測定を行うことなしに共鳴周波数の温度変化範囲を
カバーできるため、励起パワーが小さくて済む上、複数
回の測定や同調回路の再調整が不要になり、簡便で高速
な物質の検知が可能となった。
極子共鳴（ＮＱＲ）による物質の検知方法を実現する。 【構成】パルス核四極子共鳴によって、検知対象物質の
常温の範囲における共鳴周波数変化幅が１０kＨz以下の
ＮＱＲ共鳴線を用いて検知対象物質を検知する。 【効果】パルス時間幅を短くして励起高周波パルスの周
波数帯域幅を調整したり、キャリヤ周波数を変えた複数
回の測定を行うことなしに共鳴周波数の温度変化範囲を
カバーできるため、励起パワーが小さくて済む上、複数
回の測定や同調回路の再調整が不要になり、簡便で高速
な物質の検知が可能となった。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、パルス核四極子共鳴
（Ｎuclear Ｑuadrupole Ｒesonance、以下ＮＱＲと記
す)を用いた物質の検知方法に係り、特に、航空機積込
荷物等の中に隠されたヘキサハイドロ(Ｈexahydro)１、
３、５−トリニトロ(trinitro)１、３、５−トリアジン
(triazine)（ＲＤＸと記す）を主成分とするプラスチッ
ク爆弾等の危険物を検知するのに好適な物質の検知方法
に関する。
（Ｎuclear Ｑuadrupole Ｒesonance、以下ＮＱＲと記
す)を用いた物質の検知方法に係り、特に、航空機積込
荷物等の中に隠されたヘキサハイドロ(Ｈexahydro)１、
３、５−トリニトロ(trinitro)１、３、５−トリアジン
(triazine)（ＲＤＸと記す）を主成分とするプラスチッ
ク爆弾等の危険物を検知するのに好適な物質の検知方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】パルスＮＱＲ法とは、物質に固有なＮＱ
Ｒ共鳴周波数を含むパルス状の高周波磁場をその物質に
照射して物質の核四極子を励起し、励起後にＮＱＲにも
とづいて発生する信号（高周波磁場）を受信、増幅して
解析することにより、物質の検出、同定や分析を行う方
法である。パルスＮＱＲ法は、特に荷物の中に隠された
プラスチック爆弾等の、Ｘ検査装置では検出困難な特定
形状を持たない非金属性危険物等の検知に有効な方法で
ある。パルスＮＱＲ法及びそれに使用する装置の例につ
いては、例えば、公開特許公報特開昭４８−６１１９４
号に記載されている。なお、上記公開特許公報では、分
析対象物質を恒温槽に入れ、温度一定の条件でＮＱＲを
起こさせている。
Ｒ共鳴周波数を含むパルス状の高周波磁場をその物質に
照射して物質の核四極子を励起し、励起後にＮＱＲにも
とづいて発生する信号（高周波磁場）を受信、増幅して
解析することにより、物質の検出、同定や分析を行う方
法である。パルスＮＱＲ法は、特に荷物の中に隠された
プラスチック爆弾等の、Ｘ検査装置では検出困難な特定
形状を持たない非金属性危険物等の検知に有効な方法で
ある。パルスＮＱＲ法及びそれに使用する装置の例につ
いては、例えば、公開特許公報特開昭４８−６１１９４
号に記載されている。なお、上記公開特許公報では、分
析対象物質を恒温槽に入れ、温度一定の条件でＮＱＲを
起こさせている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】パルスＮＱＲ法によっ
て、例えば、航空機積込荷物内の危険物検知を行なう場
合には、被検出物を荷物の外から遠隔検知しなければな
らないため、大きな励起パワーが必要である。しかし装
置の構成上からは、励起高周波パルスの励起パワーは極
力低減する必要が有あり、励起パワーの低減はパルスＮ
ＱＲ法の実用化上重要である。また、空港等の温度は必
ずしも一定ではないので、少なくとも常温の範囲内でで
検知する必要があり、更に、迅速に検査を行なう必要が
ある。
て、例えば、航空機積込荷物内の危険物検知を行なう場
合には、被検出物を荷物の外から遠隔検知しなければな
らないため、大きな励起パワーが必要である。しかし装
置の構成上からは、励起高周波パルスの励起パワーは極
力低減する必要が有あり、励起パワーの低減はパルスＮ
ＱＲ法の実用化上重要である。また、空港等の温度は必
ずしも一定ではないので、少なくとも常温の範囲内でで
検知する必要があり、更に、迅速に検査を行なう必要が
ある。
【０００４】一方、パルスＮＱＲ法で、最も一般的に用
いられる励起高周波パルスは、検知対象物質のＮＱＲ周
波数に近似した周波数（キャリア周波数）の高周波信号
を矩形のパルスで変調した高周波パルス列信号が使用さ
れる。上記パルスの時間幅をＴw、キャリヤ周波数をｆ0
とすると、励起高周波パルスの周波数スペクトルは、図
６のように表され、その強度は、sin(πＴw(ｆ−ｆ0))
／(πＴw(ｆ−ｆ0))の絶対値に比例する。励起高周波パ
ルスの有効な周波数帯域は、実質的にパルス強度が最大
値の（１／√２）以上ある（ｆ0−１／(２Ｔw)）≦ｆ≦
（ｆ0＋１／(２Ｔw)）の範囲（有効周波数帯域あるいは
単に周波数帯域と記す）に限られる。
いられる励起高周波パルスは、検知対象物質のＮＱＲ周
波数に近似した周波数（キャリア周波数）の高周波信号
を矩形のパルスで変調した高周波パルス列信号が使用さ
れる。上記パルスの時間幅をＴw、キャリヤ周波数をｆ0
とすると、励起高周波パルスの周波数スペクトルは、図
６のように表され、その強度は、sin(πＴw(ｆ−ｆ0))
／(πＴw(ｆ−ｆ0))の絶対値に比例する。励起高周波パ
ルスの有効な周波数帯域は、実質的にパルス強度が最大
値の（１／√２）以上ある（ｆ0−１／(２Ｔw)）≦ｆ≦
（ｆ0＋１／(２Ｔw)）の範囲（有効周波数帯域あるいは
単に周波数帯域と記す）に限られる。
【０００５】ところで、ＮＱＲ共鳴周波数は、温度によ
っても変化する。例えば、ＲＤＸの１つの共鳴線では、
−１７７〜３５℃で共鳴周波数が５．２１９５ＭＨz±
３２．５kＨz（温度変化による共鳴周波数の変化範囲＝
６５kＨz）の範囲で変化し、温度を０〜３５℃に限って
も、共鳴周波数は５．１８０ＭＨz±７kＨz（温度変化
による共鳴周波数の変化範囲＝１４kＨz）の範囲で変化
する。このように殆どの物質の殆どの共鳴線では、温度
変化による共鳴周波数の変化範囲が１０kＨzを超える。
っても変化する。例えば、ＲＤＸの１つの共鳴線では、
−１７７〜３５℃で共鳴周波数が５．２１９５ＭＨz±
３２．５kＨz（温度変化による共鳴周波数の変化範囲＝
６５kＨz）の範囲で変化し、温度を０〜３５℃に限って
も、共鳴周波数は５．１８０ＭＨz±７kＨz（温度変化
による共鳴周波数の変化範囲＝１４kＨz）の範囲で変化
する。このように殆どの物質の殆どの共鳴線では、温度
変化による共鳴周波数の変化範囲が１０kＨzを超える。
【０００６】従って、空港のようなの常温の温度範囲に
おいて、励起高周波パルスの有効周波数帯域で、検知対
象物質のＮＱＲ共鳴周波数をカバーするためには、
（１）キャリア周波数は一定で有効周波数帯域を広め
る。（２）キャリア周波数の異なった複数の励起高周波
パルスを用いることが考えられる。しかし、（１）の場
合、上記パルスの時間幅Ｔwを短くすれば、有効周波数
帯域（１／Ｔw）を広くできるが、必要な励起高周波パ
ルスのパワーが（１／Ｔw）2に比例して増大するため望
ましくない。特に、航空機積込荷物等の危険物検出の場
合には、危険物を荷物の外部から検知しなければならな
いため、もともと大きな励起パワーが必要で、励起パワ
ーの低減は極めて重要である。励起パワーを実用的な範
囲に抑えるためには、パルスの時間幅Ｔwを約１００μ
ｓｅｃ以上とする（周波数帯域（１／Ｔw）は約１０ｋ
Ｈｚ以下に制限する）ことが望ましく、励起パワーとの
関連で有効周波数帯域のみを広めることはできない。
おいて、励起高周波パルスの有効周波数帯域で、検知対
象物質のＮＱＲ共鳴周波数をカバーするためには、
（１）キャリア周波数は一定で有効周波数帯域を広め
る。（２）キャリア周波数の異なった複数の励起高周波
パルスを用いることが考えられる。しかし、（１）の場
合、上記パルスの時間幅Ｔwを短くすれば、有効周波数
帯域（１／Ｔw）を広くできるが、必要な励起高周波パ
ルスのパワーが（１／Ｔw）2に比例して増大するため望
ましくない。特に、航空機積込荷物等の危険物検出の場
合には、危険物を荷物の外部から検知しなければならな
いため、もともと大きな励起パワーが必要で、励起パワ
ーの低減は極めて重要である。励起パワーを実用的な範
囲に抑えるためには、パルスの時間幅Ｔwを約１００μ
ｓｅｃ以上とする（周波数帯域（１／Ｔw）は約１０ｋ
Ｈｚ以下に制限する）ことが望ましく、励起パワーとの
関連で有効周波数帯域のみを広めることはできない。
【０００７】（２）の場合、上記共鳴周波数の温度変化
による共鳴周波数の変化範囲が６５kＨzに及ぶ場合は、
周波数帯域幅１０kＨzの励起高周波パルスでは、図７に
示すように、少なくともキャリヤ周波数が１０kＨzずつ
異なる７（６５kＨz／１０kＨz）種類の励起高周波パル
スを用いた７回の測定を行う必要がある。また、温度変
化による共鳴周波数の変化が１４kＨzの場合でも、少な
くともキャリヤ周波数が４kＨz異なる２種類の励起高周
波パルスを用いて２回の測定を行う必要で、り、長い測
定時間が必要で、検出の迅速化のために望ましくない。
による共鳴周波数の変化範囲が６５kＨzに及ぶ場合は、
周波数帯域幅１０kＨzの励起高周波パルスでは、図７に
示すように、少なくともキャリヤ周波数が１０kＨzずつ
異なる７（６５kＨz／１０kＨz）種類の励起高周波パル
スを用いた７回の測定を行う必要がある。また、温度変
化による共鳴周波数の変化が１４kＨzの場合でも、少な
くともキャリヤ周波数が４kＨz異なる２種類の励起高周
波パルスを用いて２回の測定を行う必要で、り、長い測
定時間が必要で、検出の迅速化のために望ましくない。
【０００８】更に、一般的なパルスＮＱＲ法で用いる装
置は、送受信コイルと同調回路で構成される共振回路を
用いて励起高周波パルスの照射及び共鳴信号の受信を行
っている。励起パワーは共振の鋭さを表すパラメータで
あるＱ値に逆比例し、検知感度はＱ値の平方根に比例す
る。従って、励起パワーを小さくすると共に検知感度を
高くするためにＱ値を高くし、Ｑ値を数百程度にする必
要がある。Ｑ値が高いと共振が鋭くなるため、キャリヤ
周波数を数kＨz以上変えると同調回路の再調整が必要に
なり、特に航空機積込荷物等は浮遊容量、電気的損失等
の電気的特性が荷物毎に異なるため、同調回路の再調整
には数秒程度の時間が必要になる。
置は、送受信コイルと同調回路で構成される共振回路を
用いて励起高周波パルスの照射及び共鳴信号の受信を行
っている。励起パワーは共振の鋭さを表すパラメータで
あるＱ値に逆比例し、検知感度はＱ値の平方根に比例す
る。従って、励起パワーを小さくすると共に検知感度を
高くするためにＱ値を高くし、Ｑ値を数百程度にする必
要がある。Ｑ値が高いと共振が鋭くなるため、キャリヤ
周波数を数kＨz以上変えると同調回路の再調整が必要に
なり、特に航空機積込荷物等は浮遊容量、電気的損失等
の電気的特性が荷物毎に異なるため、同調回路の再調整
には数秒程度の時間が必要になる。
【０００９】従って、本発明の目的は、空港における航
空機積込荷物の危険物検知等のように遠隔検知が必要
で、かつ検知対象物質の温度が広範囲にわたる場合で
も、励起パワーが小さく、同調回路の再調整が不要で、
簡便で高速なパルス核四極子共鳴による物質の検知方法
を提供することである。
空機積込荷物の危険物検知等のように遠隔検知が必要
で、かつ検知対象物質の温度が広範囲にわたる場合で
も、励起パワーが小さく、同調回路の再調整が不要で、
簡便で高速なパルス核四極子共鳴による物質の検知方法
を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、検査対象物に励起高周波パルスによる高
周波磁場を加え、上記検査対象物に含まれる検知対象物
質のＮＱＲにもとづく信号を検出することによって上記
検知対象物質を検知する方法において、上記検知対象物
質の共鳴周波数の温度変化範囲が常温において１０kＨz
以下である共鳴線の信号を検出することによって上記検
知対象物質を検知する。ここで、常温とは、温度範囲０
〜３５℃を含むこの近傍の温度である。
め、本発明は、検査対象物に励起高周波パルスによる高
周波磁場を加え、上記検査対象物に含まれる検知対象物
質のＮＱＲにもとづく信号を検出することによって上記
検知対象物質を検知する方法において、上記検知対象物
質の共鳴周波数の温度変化範囲が常温において１０kＨz
以下である共鳴線の信号を検出することによって上記検
知対象物質を検知する。ここで、常温とは、温度範囲０
〜３５℃を含むこの近傍の温度である。
【００１１】本発明の特に好ましい実施態様としては、
上記検知対象物質がへキサハイドロ(Ｈexahydro)１、
３、５−トリニトロ(trinitro)１、３、５−トリアジン
(triazine)であって、その共鳴周波数が−１７７〜３５
℃において３．４１１５ＭＨz±２．５kＨzの共鳴線を
検出する場合である。本発明の他の好ましい実施態様と
しては、上記励起高周波パルスによる高周波磁場を送受
信コイルと同調回路で構成される共振回路を用いて上記
検査対象物に加え、１つ検査対象物の検査時において、
上記送受信コイルと同調回路の特性を一定とする。即
ち、１つ検査対象物の検査時において、同調回路の再調
整を行なわない。本発明の方法の実施においては、上記
励起高周波パルスとして有効周波数帯域幅が１０kＨz以
下、かつ、上記共鳴周波数の温度による変動範囲以上で
あるものを用いる。
上記検知対象物質がへキサハイドロ(Ｈexahydro)１、
３、５−トリニトロ(trinitro)１、３、５−トリアジン
(triazine)であって、その共鳴周波数が−１７７〜３５
℃において３．４１１５ＭＨz±２．５kＨzの共鳴線を
検出する場合である。本発明の他の好ましい実施態様と
しては、上記励起高周波パルスによる高周波磁場を送受
信コイルと同調回路で構成される共振回路を用いて上記
検査対象物に加え、１つ検査対象物の検査時において、
上記送受信コイルと同調回路の特性を一定とする。即
ち、１つ検査対象物の検査時において、同調回路の再調
整を行なわない。本発明の方法の実施においては、上記
励起高周波パルスとして有効周波数帯域幅が１０kＨz以
下、かつ、上記共鳴周波数の温度による変動範囲以上で
あるものを用いる。
【００１２】
【作用】本発明は、ＲＤＸのＮＱＸ共鳴線の中に、−１
７７〜３５℃の温度範囲で共鳴周波数の温度変化が３．
４１１５ＭＨz±２．５kＨz（共鳴周波数の温度変化幅
＝５kＨz）であり、温度が常温の範囲で変化しても、共
鳴周波数の変化範囲のが１０kＨz以下の共鳴線を発見し
てなされたものである。検知対象物質の共鳴周波数の変
化範囲が常温の温度変動範囲において１０kＨz以下であ
る共鳴線の信号を用いれば、有効周波数帯域幅が１０k
Ｈz以下、すなわちパルス時間幅Ｔwが１００μsec以上
の励起高周波パルスで共鳴周波数の温度変化範囲をカバ
ーできるため、（１／Ｔw）2に比例する励起パワーが小
さくて済み、励起高周波パルスのキャリヤ周波数を大き
く変えて測定を行う必要がなく、そのため複数回の測定
や同調回路の再調整が不要になるため、簡便で高速な物
質の検知が可能となる。
７７〜３５℃の温度範囲で共鳴周波数の温度変化が３．
４１１５ＭＨz±２．５kＨz（共鳴周波数の温度変化幅
＝５kＨz）であり、温度が常温の範囲で変化しても、共
鳴周波数の変化範囲のが１０kＨz以下の共鳴線を発見し
てなされたものである。検知対象物質の共鳴周波数の変
化範囲が常温の温度変動範囲において１０kＨz以下であ
る共鳴線の信号を用いれば、有効周波数帯域幅が１０k
Ｈz以下、すなわちパルス時間幅Ｔwが１００μsec以上
の励起高周波パルスで共鳴周波数の温度変化範囲をカバ
ーできるため、（１／Ｔw）2に比例する励起パワーが小
さくて済み、励起高周波パルスのキャリヤ周波数を大き
く変えて測定を行う必要がなく、そのため複数回の測定
や同調回路の再調整が不要になるため、簡便で高速な物
質の検知が可能となる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。図１は、本発明によるパルスＮＱＲによる物質の検
知方法の第１の実施例に使用されるパルスＮＱＲの信号
測定装置の構成を示す図である。本実施例は、荷物等の
検査対象物８内にある検知対象物質９であるＲＤＸを検
知するものである。高周波発生器１で発生した高周波信
号（周波数ｆ0）は、ＤＣパルス発生器３からのパルス
によって駆動されるゲート２により高周波パルス列に変
調される。高周波パルス列は、電力増幅器４及び同調回
路５を介して送信兼受信コイル６に入力される。送信兼
受信コイル６は検査対象物８を内部に入れることができ
るソレノイドコイルで構成されている。送信兼受信コイ
ル６は、高周波パルスによるパルス状の高周波磁場をシ
ールドボックス７に置かれた検査対象物８に照射する。
る。図１は、本発明によるパルスＮＱＲによる物質の検
知方法の第１の実施例に使用されるパルスＮＱＲの信号
測定装置の構成を示す図である。本実施例は、荷物等の
検査対象物８内にある検知対象物質９であるＲＤＸを検
知するものである。高周波発生器１で発生した高周波信
号（周波数ｆ0）は、ＤＣパルス発生器３からのパルス
によって駆動されるゲート２により高周波パルス列に変
調される。高周波パルス列は、電力増幅器４及び同調回
路５を介して送信兼受信コイル６に入力される。送信兼
受信コイル６は検査対象物８を内部に入れることができ
るソレノイドコイルで構成されている。送信兼受信コイ
ル６は、高周波パルスによるパルス状の高周波磁場をシ
ールドボックス７に置かれた検査対象物８に照射する。
【００１４】ここで、検査対象物８の中のＲＤＸ９の存
在を検出するため、図２によって説明する理由によっ
て、高周波発生器１の発振周波数（キャリア周波数）ｆ
0を３．４１１５ＭＨzにする。また、高周波パルスの時
間幅Ｔwを１００μsecとする。検査対象物８内にＲＤＸ
があれば、ＲＤＸのＮＱＲを励起する。上記高周波磁場
を検査対象物８に照射後、ＮＱＲにもとづく信号（高周
波磁場）は、送信兼受信コイル６により受信され、同調
回路５、出力線１０及び信号増幅器１１を介して、高い
信号対雑音比が得られるように加算器１２に加えられ
る。加算器１２の出力はデータ蓄積器１３に蓄積され、
データ処理装置で解析される。制御器１５は各部の必要
な制御を行なう。
在を検出するため、図２によって説明する理由によっ
て、高周波発生器１の発振周波数（キャリア周波数）ｆ
0を３．４１１５ＭＨzにする。また、高周波パルスの時
間幅Ｔwを１００μsecとする。検査対象物８内にＲＤＸ
があれば、ＲＤＸのＮＱＲを励起する。上記高周波磁場
を検査対象物８に照射後、ＮＱＲにもとづく信号（高周
波磁場）は、送信兼受信コイル６により受信され、同調
回路５、出力線１０及び信号増幅器１１を介して、高い
信号対雑音比が得られるように加算器１２に加えられ
る。加算器１２の出力はデータ蓄積器１３に蓄積され、
データ処理装置で解析される。制御器１５は各部の必要
な制御を行なう。
【００１５】図２は、ＲＤＸのＮＱＲ共鳴線の温度変化
を測定した結果を示す。従来、ＲＤＸのＮＱＲ共鳴線が
複数個有ることはが知られているが、ＮＱＲ共鳴線の温
度変化については検討されず、実験的には５．２１９５
ＭＨzの共鳴線を利用することが検討されていた。本発
明は、図２に示すように、温度範囲−１７７〜３５℃で
共鳴周波数が３．４１１５ＭＨz±２．５kＨz（共鳴周
波数の変化幅＝５kＨz）しか変化しない共鳴線が有るこ
とを見出して実現されたものである。そこで、図１の信
号測定装置においては、キャリヤ周波数ｆ0が３．４１
１５ＭＨz、パルス幅Ｔwが１００μsec、従って有効周
波数帯域が３．４１１５ＭＨｚ±５．０ｋＨz（周波数
帯域幅（１／Ｔw）＝１０kＨz）の励起高周波パルスを
用いた。
を測定した結果を示す。従来、ＲＤＸのＮＱＲ共鳴線が
複数個有ることはが知られているが、ＮＱＲ共鳴線の温
度変化については検討されず、実験的には５．２１９５
ＭＨzの共鳴線を利用することが検討されていた。本発
明は、図２に示すように、温度範囲−１７７〜３５℃で
共鳴周波数が３．４１１５ＭＨz±２．５kＨz（共鳴周
波数の変化幅＝５kＨz）しか変化しない共鳴線が有るこ
とを見出して実現されたものである。そこで、図１の信
号測定装置においては、キャリヤ周波数ｆ0が３．４１
１５ＭＨz、パルス幅Ｔwが１００μsec、従って有効周
波数帯域が３．４１１５ＭＨｚ±５．０ｋＨz（周波数
帯域幅（１／Ｔw）＝１０kＨz）の励起高周波パルスを
用いた。
【００１６】図３は、図１のゲート２の出力である励起
高周波パルスの周波数スペクトルの主要部を示す。励起
高周波パルスの有効周波数帯域１６は、３．４１１５Ｍ
Ｈz±５．０kＨz（３．４０６５〜３．４１６５ＭＨ
ｚ）であり、ＲＤＸの温度変化範囲−１７７〜３５℃で
の共鳴周波数の変化範囲１７である３．４１１５ＭＨz
±２．５kＨz（３．４０９０〜３．４１４０ＭＨz）を
カバーしているめ、励起高周波パルスのキャリヤ周波数
３．４１１５を変えることなく、常温範囲を含む−１７
７〜３５℃の広範囲の温度でＲＤＸを検知できる。ま
た、ここでは温度変化幅が０〜３５℃で、共鳴周波数の
変動幅３kＨzの共鳴線を検知に用いる場合を示したが、
０〜３５℃近傍の温度範囲で共鳴周波数の変化範囲が１
０kＨz以下の共鳴線であれば同様の効果が得られる。
高周波パルスの周波数スペクトルの主要部を示す。励起
高周波パルスの有効周波数帯域１６は、３．４１１５Ｍ
Ｈz±５．０kＨz（３．４０６５〜３．４１６５ＭＨ
ｚ）であり、ＲＤＸの温度変化範囲−１７７〜３５℃で
の共鳴周波数の変化範囲１７である３．４１１５ＭＨz
±２．５kＨz（３．４０９０〜３．４１４０ＭＨz）を
カバーしているめ、励起高周波パルスのキャリヤ周波数
３．４１１５を変えることなく、常温範囲を含む−１７
７〜３５℃の広範囲の温度でＲＤＸを検知できる。ま
た、ここでは温度変化幅が０〜３５℃で、共鳴周波数の
変動幅３kＨzの共鳴線を検知に用いる場合を示したが、
０〜３５℃近傍の温度範囲で共鳴周波数の変化範囲が１
０kＨz以下の共鳴線であれば同様の効果が得られる。
【００１７】本実施例によれば、検知物質の温度が広範
囲にわたる場合でも、パルス幅の長い励起高周波パルス
を用いることができるので励起パワーが小さくて済む
上、励起高周波パルスのキャリヤ周波数を変えて測定を
行う必要がなく、複数回の測定や同調回路の再調整が不
要になるため、簡便で高速な物質の検知が可能となる。
囲にわたる場合でも、パルス幅の長い励起高周波パルス
を用いることができるので励起パワーが小さくて済む
上、励起高周波パルスのキャリヤ周波数を変えて測定を
行う必要がなく、複数回の測定や同調回路の再調整が不
要になるため、簡便で高速な物質の検知が可能となる。
【００１８】図４は、本発明によるパルスＮＱＲによる
物質の検知方法の第２の実施例における励起高周波パル
スの周波数スペクトルを示す。なお、信号測定装置及び
検知対象物質９は第１の実施例と同様である。本実施例
は測定温度範囲を一般的な空港の温度範囲０〜３５℃に
限定し、パルス幅Ｔwを３３３μsecとして必要とする励
起パワーをさらに低減した例である。図２から分かるよ
うに、温度範囲０〜３５℃では、ＲＤＸの共鳴周波数の
温度による変化範囲１７は３．４１０５ＭＨz±１．５k
Ｈz（温度変化による共鳴周波数の変化幅＝３kＨz）で
ある。従って、キャリヤ周波数ｆ0が３．４１０５ＭＨ
z、パルス幅が３３３μsecの励起高周波パルスを用いれ
ば、有効周波数帯域１６が３．４１０５ＭＨz±１．５k
Ｈz（周波数帯域幅（１／Ｔw）＝３kＨz）となり、励起
高周波パルスのキャリヤ周波数を変化させることなく温
度範囲０〜３５℃のＲＤＸを検知できる。
物質の検知方法の第２の実施例における励起高周波パル
スの周波数スペクトルを示す。なお、信号測定装置及び
検知対象物質９は第１の実施例と同様である。本実施例
は測定温度範囲を一般的な空港の温度範囲０〜３５℃に
限定し、パルス幅Ｔwを３３３μsecとして必要とする励
起パワーをさらに低減した例である。図２から分かるよ
うに、温度範囲０〜３５℃では、ＲＤＸの共鳴周波数の
温度による変化範囲１７は３．４１０５ＭＨz±１．５k
Ｈz（温度変化による共鳴周波数の変化幅＝３kＨz）で
ある。従って、キャリヤ周波数ｆ0が３．４１０５ＭＨ
z、パルス幅が３３３μsecの励起高周波パルスを用いれ
ば、有効周波数帯域１６が３．４１０５ＭＨz±１．５k
Ｈz（周波数帯域幅（１／Ｔw）＝３kＨz）となり、励起
高周波パルスのキャリヤ周波数を変化させることなく温
度範囲０〜３５℃のＲＤＸを検知できる。
【００１９】本実施例によれば、第１の実施例と同様
に、検知対象物質の温度範囲が広範囲にわたる場合で
も、パルス時間幅Ｔwの長い励起高周波パルスを用いる
ことができるので、励起パワーが小さくて済む上、励起
高周波パルスのキャリヤ周波数を変えて測定を行う必要
がなく、複数回の測定や同調回路の再調整が不要になる
ため、簡便で高速な物質の検知が可能となる。また、本
実施例では、第１の実施例に比べてパルス幅Ｔwが３．
３倍長いため、（１／Ｔw）2に比例する必要励起パワー
をさらに（１／１１）に低減できるという利点がある。
に、検知対象物質の温度範囲が広範囲にわたる場合で
も、パルス時間幅Ｔwの長い励起高周波パルスを用いる
ことができるので、励起パワーが小さくて済む上、励起
高周波パルスのキャリヤ周波数を変えて測定を行う必要
がなく、複数回の測定や同調回路の再調整が不要になる
ため、簡便で高速な物質の検知が可能となる。また、本
実施例では、第１の実施例に比べてパルス幅Ｔwが３．
３倍長いため、（１／Ｔw）2に比例する必要励起パワー
をさらに（１／１１）に低減できるという利点がある。
【００２０】図５は、本発明によるパルスＮＱＲによる
物質の検知方法の第３の実施例における検知感度の周波
数分布とＲＤＸの共鳴周波数の温度による変化範囲を示
す図である。本実施例は、パルス間隔が検知物質の横緩
和時間Ｔ2より短い励起高周波パルスを用いている点が
第２の実施例と異なる。通常、パルス間隔τは飽和によ
る信号強度減少を避けるため、検知対象物質の縦緩和時
間Ｔ1の５倍程度以上とするのが一般的である。しか
し、このような通常の励起高周波パルスでは短時間に照
射できるパルス数が制限されるため、高速化には限界が
ある。これに対して、パルス間隔τが検知対象物質の横
緩和時間Ｔ2（Ｔ2＜Ｔ1）より短い励起高周波パルスを
用いると、１パルス当たりの信号強度は減少するが、短
時間に多数のパルスを照射できるため、より高速の検知
が可能になる。ただし、上記パルスを用いると、図５
（ａ）に示すように、キャリヤ周波数ｆ0を中心に（１
／τ）の周期を持つ感度の不均一が加わるため、物質の
温度によっては共鳴周波数が感度の低い部分と一致して
検知できなくなる。
物質の検知方法の第３の実施例における検知感度の周波
数分布とＲＤＸの共鳴周波数の温度による変化範囲を示
す図である。本実施例は、パルス間隔が検知物質の横緩
和時間Ｔ2より短い励起高周波パルスを用いている点が
第２の実施例と異なる。通常、パルス間隔τは飽和によ
る信号強度減少を避けるため、検知対象物質の縦緩和時
間Ｔ1の５倍程度以上とするのが一般的である。しか
し、このような通常の励起高周波パルスでは短時間に照
射できるパルス数が制限されるため、高速化には限界が
ある。これに対して、パルス間隔τが検知対象物質の横
緩和時間Ｔ2（Ｔ2＜Ｔ1）より短い励起高周波パルスを
用いると、１パルス当たりの信号強度は減少するが、短
時間に多数のパルスを照射できるため、より高速の検知
が可能になる。ただし、上記パルスを用いると、図５
（ａ）に示すように、キャリヤ周波数ｆ0を中心に（１
／τ）の周期を持つ感度の不均一が加わるため、物質の
温度によっては共鳴周波数が感度の低い部分と一致して
検知できなくなる。
【００２１】そこで、本実施例では、パルス幅Ｔwは第
２の実施例と同じ３３３μsec（周波数帯域幅（１／
Ｔw）＝３kＨz）であるが、パルス間隔τがＲＤＸの横
緩和時間Ｔ2(約３msec)より短い１msec、キャリヤ周波
数ｆ0が（１／２τ）、すなわち、０．５kＨz異なる
３．４１０２５ＭＨzと３．４１７５ＭＨzの２種類の励
起高周波パルスで測定を行い、その結果を足しあわせる
ようにした。これにより、図５（ｂ）に示すように、
（１／τ）の周期を持つ感度の不均一を半周期（１／２
τ）ずらして重ね合わせることができるため、感度の低
下を小さくすることができ、高速で高感度の検知が可能
になった。
２の実施例と同じ３３３μsec（周波数帯域幅（１／
Ｔw）＝３kＨz）であるが、パルス間隔τがＲＤＸの横
緩和時間Ｔ2(約３msec)より短い１msec、キャリヤ周波
数ｆ0が（１／２τ）、すなわち、０．５kＨz異なる
３．４１０２５ＭＨzと３．４１７５ＭＨzの２種類の励
起高周波パルスで測定を行い、その結果を足しあわせる
ようにした。これにより、図５（ｂ）に示すように、
（１／τ）の周期を持つ感度の不均一を半周期（１／２
τ）ずらして重ね合わせることができるため、感度の低
下を小さくすることができ、高速で高感度の検知が可能
になった。
【００２２】なお、キャリヤ周波数の周波数差は０．５
kＨzと小さいので、同調回路の再調整は不要である。ま
た、キャリヤ周波数のずらし方は、（１／Ｎτ）（Ｎは
自然数）ずつ（Ｎ−１）回ずらしてもよいし、周波数差
が（１／τ）以外であれば、いずれのずらし方でも（１
／τ）を周期とする感度の低下を小さくする効果があ
り、周波数差が数kＨz以下であれば同調回路の再調整も
不要である。以上のように、本実施例によれば、前記第
２の実施例と同様に、検知物質の温度が広範囲にわたる
場合でも、パルス幅の長い励起高周波パルスを用いるこ
とができるので励起パワーが小さくて済む上、同調回路
の再調整を行う必要がなく、簡便で高速な物質の検知が
可能となる。また、本実施例では、第２の実施例に比べ
て、短時間に多数のパルスを照射できるため、さらに高
速で検知対象物質を検知できるという利点がある。
kＨzと小さいので、同調回路の再調整は不要である。ま
た、キャリヤ周波数のずらし方は、（１／Ｎτ）（Ｎは
自然数）ずつ（Ｎ−１）回ずらしてもよいし、周波数差
が（１／τ）以外であれば、いずれのずらし方でも（１
／τ）を周期とする感度の低下を小さくする効果があ
り、周波数差が数kＨz以下であれば同調回路の再調整も
不要である。以上のように、本実施例によれば、前記第
２の実施例と同様に、検知物質の温度が広範囲にわたる
場合でも、パルス幅の長い励起高周波パルスを用いるこ
とができるので励起パワーが小さくて済む上、同調回路
の再調整を行う必要がなく、簡便で高速な物質の検知が
可能となる。また、本実施例では、第２の実施例に比べ
て、短時間に多数のパルスを照射できるため、さらに高
速で検知対象物質を検知できるという利点がある。
【００２３】上記実施例では主として物質ＲＤＸの検出
の実施例について述べたが、測定温度範囲でＮＱＲの共
鳴周波数の変動範囲が１０kＨz以下である物質の検知に
適用できる。
の実施例について述べたが、測定温度範囲でＮＱＲの共
鳴周波数の変動範囲が１０kＨz以下である物質の検知に
適用できる。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、空港における航空機積
込荷物の危険物検知等の様に遠隔検知が必要で、かつ検
知物質の温度が広範囲にわたる場合でも、小さい励起パ
ワーで、簡便、高速な物質の検知が可能となる。
込荷物の危険物検知等の様に遠隔検知が必要で、かつ検
知物質の温度が広範囲にわたる場合でも、小さい励起パ
ワーで、簡便、高速な物質の検知が可能となる。
【図１】本発明によるＮＱＲによる物質の検知方法の第
１の実施例に使用される信号測定装置の構成を示す図で
ある。
１の実施例に使用される信号測定装置の構成を示す図で
ある。
【図２】ＲＤＸのＮＱＲ共鳴周波数の温度変化の測定結
果を示す図である。
果を示す図である。
【図３】本発明によるパルスＮＱＲによる物質の検知方
法の第１の実施例における、励起高周波パルスの周波数
スペクトルである。
法の第１の実施例における、励起高周波パルスの周波数
スペクトルである。
【図４】本発明によるパルスＮＱＲによる物質の検知方
法の第２の実施例における励起高周波パルスの周波数ス
ペクトルである。
法の第２の実施例における励起高周波パルスの周波数ス
ペクトルである。
【図５】 本発明によるパルスＮＱＲによる物質の検知
方法の第３の実施例における検知感度の周波数分布とＲ
ＤＸの共鳴周波数の温度による変化範囲を示す図であ
る。
方法の第３の実施例における検知感度の周波数分布とＲ
ＤＸの共鳴周波数の温度による変化範囲を示す図であ
る。
【図６】励起高周波パルスの周波数と強度との一般的な
関係を示す図である。
関係を示す図である。
【図７】従来のパルスＮＱＲによる物質の検知方法を説
明するための励起高周波パルスの周波数スペクトル図で
ある。
明するための励起高周波パルスの周波数スペクトル図で
ある。
１…高周波発生器 ２…ゲート ３…ＤＣパルス発生器 ４…電力増幅器 ５…同調回路 ６…送信兼受信コ
イル ７…シールドボックス ８…検査対象物 ９…検知対象物質 １０…出力線 １１…信号増幅器 １２…加算器 １３…データ蓄積器 １４…データ処理
装置 １５…制御器 １６…励起高周波
パルスの周波数帯域 １７…共鳴周波数の温度変化範囲
イル ７…シールドボックス ８…検査対象物 ９…検知対象物質 １０…出力線 １１…信号増幅器 １２…加算器 １３…データ蓄積器 １４…データ処理
装置 １５…制御器 １６…励起高周波
パルスの周波数帯域 １７…共鳴周波数の温度変化範囲
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 丸泉 琢也 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内
Claims (5)
- 【請求項１】励起高周波パルスによる高周波磁場を検査
対象物に加え、上記検査対象物に含まれる検知すべき検
知対象物質の核四極子共鳴の共鳴線の信号を検出するこ
とによって上記検知対象物質を検知する方法において、
上記検知対象物質の共鳴周波数の温度変化範囲が常温の
範囲において１０kＨz以下である共鳴線の信号を検出す
ることによって上記検知対象物質を検知することを特徴
とするパルス核四極子共鳴による物質の検知方法。 - 【請求項２】上記検知対象物質がヘキサハイドロ(Ｈexa
hydro)１、３、５−トリニトロ(trinitro)１、３、５−
トリアジン(triazine)であって、上記共鳴線は温度範囲
−１７７〜３５゜Ｃにおいて周波数３．４１１５ＭＨz
±２．５kＨzの共鳴線信号であることを特徴とする請求
項１記載のパルス核四極子共鳴による物質の検知方法。 - 【請求項３】上記励起高周波パルスの有効周波数帯域幅
が１０kＨz以下、かつ、上記共鳴周波数の温度変化範囲
以上であることを特徴とする請求項１又は２記載のパル
ス核四極子共鳴による物質の検知方法。 - 【請求項４】上記励起高周波パルスのキャリヤ周波数の
変化範囲を １kＨz以内とすることを特徴とする請求項
１、２又は３記載のパルス核四極子共鳴による物質の検
知方法。 - 【請求項５】上記励起高周波パルスによる高周波磁場を
送受信コイルと同調回路で構成される共振回路を用いて
上記検査対象物に加え、１つ検査対象物の検査時におい
て、上記送受信コイルと同調回路の特性を一定とするこ
とを特徴とする請求項１、２又は３記載のパルス核四極
子共鳴による物質の検知方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP966693A JPH06222154A (ja) | 1993-01-25 | 1993-01-25 | パルス核四極子共鳴による物質の検知方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP966693A JPH06222154A (ja) | 1993-01-25 | 1993-01-25 | パルス核四極子共鳴による物質の検知方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06222154A true JPH06222154A (ja) | 1994-08-12 |
Family
ID=11726544
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP966693A Pending JPH06222154A (ja) | 1993-01-25 | 1993-01-25 | パルス核四極子共鳴による物質の検知方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06222154A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018124905A1 (en) * | 2016-05-18 | 2018-07-05 | Mira Technologies Group S.R.L. | Mobile detector and method for detecting potentially explosive substances, explosives and drugs by nuclear quadrupole resonance (nqr) |
-
1993
- 1993-01-25 JP JP966693A patent/JPH06222154A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018124905A1 (en) * | 2016-05-18 | 2018-07-05 | Mira Technologies Group S.R.L. | Mobile detector and method for detecting potentially explosive substances, explosives and drugs by nuclear quadrupole resonance (nqr) |
| US10921271B2 (en) | 2016-05-18 | 2021-02-16 | Mira Technologies Group S.R.L. | Mobile detector and method for detecting potentially explosive substances, explosives and drugs by nuclear quadrupole resonance (NQR) |
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