JPH0627797B2 - Rfスペクトロメータにおける磁化率の乱れを幾何学的に補償する装置におけるプローブコイル - Google Patents
Rfスペクトロメータにおける磁化率の乱れを幾何学的に補償する装置におけるプローブコイルInfo
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- JPH0627797B2 JPH0627797B2 JP59037416A JP3741684A JPH0627797B2 JP H0627797 B2 JPH0627797 B2 JP H0627797B2 JP 59037416 A JP59037416 A JP 59037416A JP 3741684 A JP3741684 A JP 3741684A JP H0627797 B2 JPH0627797 B2 JP H0627797B2
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- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 [発明の分野] 本発明は、一般的には磁気共鳴現象に基づく分析装置に
関するもので、特に、NMRスペクトロメータのプロー
ブにおける固有の構造に伴う磁気の乱れを減少させるこ
とに関するものである。
関するもので、特に、NMRスペクトロメータのプロー
ブにおける固有の構造に伴う磁気の乱れを減少させるこ
とに関するものである。
[発明の背景] サドル型のコイルは、軸線方向の長さの方が半径方向の
ものよりも比較的長い容積内に均一な磁場を形成するの
に好適なコイル構造物である。このような形のコイルは
NMRスペクトロメータプローブを囲むものとして都合
のよいものである。このようなコイルの設計およびそれ
に対する制限は、たとえば、ジャーナル・オブ・マグネ
チック・レゾナンス、第24巻、71−85頁、1976年(Hout
とRichards等による)および13Cスペクトロメータの実
験技術の“感度最適化”において議論されている(Topi
cs in 13C Spectroscopy、v.3 cd.G.C.Levy John,Wile
y &Sons,New York(1978))。NMR装置の検知される
容積内の全材料のほかに、コイルの固有の磁気特性によ
りその容積内の磁場分布に乱れが生じる。
ものよりも比較的長い容積内に均一な磁場を形成するの
に好適なコイル構造物である。このような形のコイルは
NMRスペクトロメータプローブを囲むものとして都合
のよいものである。このようなコイルの設計およびそれ
に対する制限は、たとえば、ジャーナル・オブ・マグネ
チック・レゾナンス、第24巻、71−85頁、1976年(Hout
とRichards等による)および13Cスペクトロメータの実
験技術の“感度最適化”において議論されている(Topi
cs in 13C Spectroscopy、v.3 cd.G.C.Levy John,Wile
y &Sons,New York(1978))。NMR装置の検知される
容積内の全材料のほかに、コイルの固有の磁気特性によ
りその容積内の磁場分布に乱れが生じる。
内部磁場の一様性に限定を与えることについて考え得る
1つの要因はコイルを形成する材料、伝導体、支持体、
接着剤の有限な磁化率によるものでる。このタイプ乱れ
による不均一性を減少させることについては、米国特許
第3,091,732号(Anderson等による)に議論され、そこで
は、コイル材料およびコイル取り付け用接着剤について
説明がなされている。すなわち、材料が、これら要素が
必然的に浸る空気に近い有効総磁化率を示す必要がある
としている。米国特許第3,091,732号によれば磁化率を
ゼロ(またはゼロに近く)に減少させるには、異種の磁
気特性を示す材料の合成伝導性を形成することが必要と
している。銅製の外装内にプラチナ製コアを構成するワ
イヤの例では、そのプラチナ製コアの厚さおよび位置の
変化による影響があるため、製造に際し特別に制御をし
なければならない。合成のための他の製造技術も製造す
る上で同様の制御を必要とし、実施が難しく、また許容
可能なものの生産の増加が困難である。構造物の部材の
有効磁化率を操作することに関しいかに発展してきたか
はゼンス(Zens)により議論されている(米国特許第4,
549,136号)。
1つの要因はコイルを形成する材料、伝導体、支持体、
接着剤の有限な磁化率によるものでる。このタイプ乱れ
による不均一性を減少させることについては、米国特許
第3,091,732号(Anderson等による)に議論され、そこで
は、コイル材料およびコイル取り付け用接着剤について
説明がなされている。すなわち、材料が、これら要素が
必然的に浸る空気に近い有効総磁化率を示す必要がある
としている。米国特許第3,091,732号によれば磁化率を
ゼロ(またはゼロに近く)に減少させるには、異種の磁
気特性を示す材料の合成伝導性を形成することが必要と
している。銅製の外装内にプラチナ製コアを構成するワ
イヤの例では、そのプラチナ製コアの厚さおよび位置の
変化による影響があるため、製造に際し特別に制御をし
なければならない。合成のための他の製造技術も製造す
る上で同様の制御を必要とし、実施が難しく、また許容
可能なものの生産の増加が困難である。構造物の部材の
有効磁化率を操作することに関しいかに発展してきたか
はゼンス(Zens)により議論されている(米国特許第4,
549,136号)。
有限な磁化率による乱れに加え、前述の有限の磁化率を
示す同じRFコイル構造物の対称特性から生じる乱れも
ある。高分解能の核磁気共鳴のスペクトロメータは通常
分極磁場の静的不均一性全体を平均化するためにサンプ
ルを回転させている。磁化率χ0を示す材料(これは、
感度容積について方位角に関して一様な分布となってい
ない)、換算有効磁化率χ=χ0f(θ,t)を与える
ように平均化される。そのことは、周囲の表面全体(し
かし、軸線方向の分布には影響を与えない)にわたっ
て、このような材料(特に、コイル伝導性材料)の磁気
特性を変化させることに対応する。不均一であるのは軸
線方向の分布である。偏向コイル技術において、コイル
の軸線からある角度の偏向を受ける荷電粒子の偏向角
の、選択された三角関数にしたがって、磁場を半径方向
および軸線方向に分布させるために、幅および長さに変
化のある伝導部分を有するサドルコイルを構成すること
は知られている。
示す同じRFコイル構造物の対称特性から生じる乱れも
ある。高分解能の核磁気共鳴のスペクトロメータは通常
分極磁場の静的不均一性全体を平均化するためにサンプ
ルを回転させている。磁化率χ0を示す材料(これは、
感度容積について方位角に関して一様な分布となってい
ない)、換算有効磁化率χ=χ0f(θ,t)を与える
ように平均化される。そのことは、周囲の表面全体(し
かし、軸線方向の分布には影響を与えない)にわたっ
て、このような材料(特に、コイル伝導性材料)の磁気
特性を変化させることに対応する。不均一であるのは軸
線方向の分布である。偏向コイル技術において、コイル
の軸線からある角度の偏向を受ける荷電粒子の偏向角
の、選択された三角関数にしたがって、磁場を半径方向
および軸線方向に分布させるために、幅および長さに変
化のある伝導部分を有するサドルコイルを構成すること
は知られている。
したがって、本発明の目的は、高分解能RFスペクトロ
メータのRFプローブの個々の伝導性構造物における有
限な磁気特性に対して幾何学的に補償をすることであ
る。
メータのRFプローブの個々の伝導性構造物における有
限な磁気特性に対して幾何学的に補償をすることであ
る。
[発明の概要] 本発明は、サドルコイル構造物をその構造物の軸線上の
z点で半径方向に切断する断面を考慮することによって
理解される。その材料は、サンプルの相対回転により有
効に平均化される、方位角方向のそれぞれの領域にわた
って一定の所に分布する。ある断面を考えたとき、その
断面と軸線方向の微少幅δzとにより画成される微少量
領域内のプローブコイルの伝導性材料の質量は、軸線方
向zに独立でその微少変位dz間では一定となることが必
要である。
z点で半径方向に切断する断面を考慮することによって
理解される。その材料は、サンプルの相対回転により有
効に平均化される、方位角方向のそれぞれの領域にわた
って一定の所に分布する。ある断面を考えたとき、その
断面と軸線方向の微少幅δzとにより画成される微少量
領域内のプローブコイルの伝導性材料の質量は、軸線方
向zに独立でその微少変位dz間では一定となることが必
要である。
好適な実施例としては、このような条件は、一定厚の伝
導性材料の面積をz(軸線方向)の関数として変化させ
ることにより満たされる。このことは、伝導性材料が軸
線方向に所望の分布を確実にもつように変化した巻き部
分を有するサドルコイルの巻きを平坦に形成することに
より実現化される。
導性材料の面積をz(軸線方向)の関数として変化させ
ることにより満たされる。このことは、伝導性材料が軸
線方向に所望の分布を確実にもつように変化した巻き部
分を有するサドルコイルの巻きを平坦に形成することに
より実現化される。
他の実施例において、伝導性材料の厚さは、その伝導性
材料の軸線方向の分布が確実にzに独立であるようにす
るために、zの関数で変化する。
材料の軸線方向の分布が確実にzに独立であるようにす
るために、zの関数で変化する。
さらに、他の実施例において、磁化率が軸線方向に依存
することを実現するために上記幾何学的を条件を利用す
る。そのための制御関数G(z)が、適切な磁場の勾配に
より容易に補正され、他の乱れに対して更に補強的効果
を確実なものにするために調節され得る。
することを実現するために上記幾何学的を条件を利用す
る。そのための制御関数G(z)が、適切な磁場の勾配に
より容易に補正され、他の乱れに対して更に補強的効果
を確実なものにするために調節され得る。
[好適実施例] 第1図において、NMRスペクトロメータ20が、プロー
ブ32が配置されている穴30を有する高磁場超伝導磁石31
を含む略示ブロック図にして示されている。プローブの
先端に取り付けられているスピナー組立体33はサンプル
チューブ(図示されていない)を収納されている。スピ
ナー組立体33は、空気供給器34による、磁場内でのサン
プルチューブの回転を維持する。その空気供給器34はそ
こでの回転を与えるためにスピナー組立体に接続されて
いる。RF送信器/受信器および信号処理器35がプロー
ブ32に接続され、そのプローブは、サンプルチューブ内
のサンプルに共鳴スペクトルを励起し、検知するための
コイル(図示されていない)を有している。信号処理器
はまた、被検サンプルのスペクトルを表示するための手
段を有し、それは表示手段36によって象徴的に示されて
いる。
ブ32が配置されている穴30を有する高磁場超伝導磁石31
を含む略示ブロック図にして示されている。プローブの
先端に取り付けられているスピナー組立体33はサンプル
チューブ(図示されていない)を収納されている。スピ
ナー組立体33は、空気供給器34による、磁場内でのサン
プルチューブの回転を維持する。その空気供給器34はそ
こでの回転を与えるためにスピナー組立体に接続されて
いる。RF送信器/受信器および信号処理器35がプロー
ブ32に接続され、そのプローブは、サンプルチューブ内
のサンプルに共鳴スペクトルを励起し、検知するための
コイル(図示されていない)を有している。信号処理器
はまた、被検サンプルのスペクトルを表示するための手
段を有し、それは表示手段36によって象徴的に示されて
いる。
本発明の一実施例は第2図に示され、第2図はサドルコ
イル50のためのパターンを示している。図示のパターン
は平坦な形、すなわちサドルのように丸めた形にしてい
ない。典型的には、そのパターンは一定厚の銅製シート
から食刻され、円筒形に丸めて形成される。できががっ
たコイルは、従来よく知られた手段により所望の共鳴特
性に調整される。たとえば、Houltによる“NMRスペ
クトルの進歩”(第12巻、41−77頁(1978))を参照。
ターミナル52および54は、コイルを送信器に、または交
互に時間間隔をおいて受信機のプリアンプに接続するた
めのゲート(gating)回路に接続される。このような回
路は公知であり本発明の目的とするところではない。
イル50のためのパターンを示している。図示のパターン
は平坦な形、すなわちサドルのように丸めた形にしてい
ない。典型的には、そのパターンは一定厚の銅製シート
から食刻され、円筒形に丸めて形成される。できががっ
たコイルは、従来よく知られた手段により所望の共鳴特
性に調整される。たとえば、Houltによる“NMRスペ
クトルの進歩”(第12巻、41−77頁(1978))を参照。
ターミナル52および54は、コイルを送信器に、または交
互に時間間隔をおいて受信機のプリアンプに接続するた
めのゲート(gating)回路に接続される。このような回
路は公知であり本発明の目的とするところではない。
本発明の一つの特徴を簡潔に記載するならば、一定幅δ
zの代表的な部分56、58および60(それぞれ対になった
破線により挟まれたコイル部分の全面積)において、z
に関係なく同じ面積にする必要があるということであ
る。伝導体の厚さが一定であるならば、その材料は仮に
回転させる(実際はサンプルが回転する)ことにより平
均化し、一定の平均的磁化率が軸線方向にそって分布す
ることになる。第2図のコイルの軸線方向の先端部分は
磁気的な乱れ(構造の端部によって生ずるもの)をコイ
ルの高感度の容積から取り除くのに役立つ。
zの代表的な部分56、58および60(それぞれ対になった
破線により挟まれたコイル部分の全面積)において、z
に関係なく同じ面積にする必要があるということであ
る。伝導体の厚さが一定であるならば、その材料は仮に
回転させる(実際はサンプルが回転する)ことにより平
均化し、一定の平均的磁化率が軸線方向にそって分布す
ることになる。第2図のコイルの軸線方向の先端部分は
磁気的な乱れ(構造の端部によって生ずるもの)をコイ
ルの高感度の容積から取り除くのに役立つ。
上記記載の例において、軸線方向の単位長さ当たりのコ
イルの全面積が同一であるので、磁化率の軸線方向の分
布は一様となる。このことは、合成した結果、軸線方向
にそって一様なサンプル空間が必要な場合(すなわち、
サドルコイルと傾斜補償コイルにより形成させる磁場が
重なりあうことで結果的に一様にする場合)でも本発明
の適用に制限を加えることはない。磁化率の軸線方向依
存性を軸線方向の関数となるように作ることも可能であ
る。このとき、補償勾配(gradient)が加えられ、一定の
軸線方向の合成磁場が形成されることになる。
イルの全面積が同一であるので、磁化率の軸線方向の分
布は一様となる。このことは、合成した結果、軸線方向
にそって一様なサンプル空間が必要な場合(すなわち、
サドルコイルと傾斜補償コイルにより形成させる磁場が
重なりあうことで結果的に一様にする場合)でも本発明
の適用に制限を加えることはない。磁化率の軸線方向依
存性を軸線方向の関数となるように作ることも可能であ
る。このとき、補償勾配(gradient)が加えられ、一定の
軸線方向の合成磁場が形成されることになる。
第3図では、第1図において円筒状に平均化された磁化
率を軸線方向の座標に望ましく依存させた、平坦な形の
サドルコイルが示されている。ここに図示されたサドル
コイルの大きさは、第3b図のように(これは、所望の
形を表している)、半径方向において合計された軸線方
向の質量分布を形成するために変更されている。いかな
る分布も特定することができ、したがって、適切な形の
サドルコイルパターンを作ることができる。
率を軸線方向の座標に望ましく依存させた、平坦な形の
サドルコイルが示されている。ここに図示されたサドル
コイルの大きさは、第3b図のように(これは、所望の
形を表している)、半径方向において合計された軸線方
向の質量分布を形成するために変更されている。いかな
る分布も特定することができ、したがって、適切な形の
サドルコイルパターンを作ることができる。
第4a図において、本発明のRFプローブ構造の他の実
施例が示されている。その実施例は、平行に電流を流す
2つのリンク64および66から成る。これらのリンクは、
そこに画成された円筒状のサンプル空間において適切な
RF磁場の分布を形成する。
施例が示されている。その実施例は、平行に電流を流す
2つのリンク64および66から成る。これらのリンクは、
そこに画成された円筒状のサンプル空間において適切な
RF磁場の分布を形成する。
前述した実施例のように、材料が軸線方向に一定な分布
を示し、したがって、軸線方向の勾配に寄与する磁気の
乱れが現れないような構造物であることが望ましい。そ
の構造物は、窓部を形成するために材料の三カ所、すな
わち、窓部の上端と下端に対応する二カ所の水平方向の
辺および縦方向の辺(窓部は向かい合うように形成され
るので合計6カ所の辺)を切断することにより形成され
る。その窓部のところのすべての材料は、第4b図に示
されているように第4辺のところで裏に折り曲げられ電
流リンクに対して押し付けられる。スロット69がターミ
ナル54′をターミナル52′から電気的に絶縁するために
形成される。
を示し、したがって、軸線方向の勾配に寄与する磁気の
乱れが現れないような構造物であることが望ましい。そ
の構造物は、窓部を形成するために材料の三カ所、すな
わち、窓部の上端と下端に対応する二カ所の水平方向の
辺および縦方向の辺(窓部は向かい合うように形成され
るので合計6カ所の辺)を切断することにより形成され
る。その窓部のところのすべての材料は、第4b図に示
されているように第4辺のところで裏に折り曲げられ電
流リンクに対して押し付けられる。スロット69がターミ
ナル54′をターミナル52′から電気的に絶縁するために
形成される。
この実施例において、感度領域内を構造物の厚さ(すな
わり半径方向の厚み)の増加により、サンプルに結合す
るRFに軸線方向の不連続性が僅かに生じる。その増加
は、折り重なったフラップ67′および68′による付加的
な厚さによるものである。材料の厚さがミルのオーダで
あるので、その効果は僅かで、補償される静的な磁化率
の不連続性に比較して無視できると考えられる。
わり半径方向の厚み)の増加により、サンプルに結合す
るRFに軸線方向の不連続性が僅かに生じる。その増加
は、折り重なったフラップ67′および68′による付加的
な厚さによるものである。材料の厚さがミルのオーダで
あるので、その効果は僅かで、補償される静的な磁化率
の不連続性に比較して無視できると考えられる。
本発明の範囲から逸脱することなく記載した実施例に多
くの変更を加えることができ、本発明が特許請求の範囲
によって決定され、詳述した例に限定されるものではな
い。
くの変更を加えることができ、本発明が特許請求の範囲
によって決定され、詳述した例に限定されるものではな
い。
第1図は本発明の略示ブロックである。 第2図は本発明のサドルコイルの平坦な形の例を示す。 第3a図は軸線方向にそって変わる磁化率を呈するサド
ルコイルの展開した例を示す。 第3b図は第3a図のコイルのz軸へ合計した質量のz軸
方向に関するグラフを示す。 第4a図は本発明の他の実施例を示す。 第4b図は第4a図の実施例の横断面図を示す。 [主要符号の説明] 32……プローブ、33……スピナー組立体 50……サドルコイル、66,64……リンク
ルコイルの展開した例を示す。 第3b図は第3a図のコイルのz軸へ合計した質量のz軸
方向に関するグラフを示す。 第4a図は本発明の他の実施例を示す。 第4b図は第4a図の実施例の横断面図を示す。 [主要符号の説明] 32……プローブ、33……スピナー組立体 50……サドルコイル、66,64……リンク
Claims (3)
- 【請求項1】NMRスペクトロメータのための改良され
たプローブコイルであって、 軸線から半径方向に実質的に一定に変位したところに有
限の磁化率を有し、前記軸線に関してサドルコイルを形
成する伝導性材料から成り、 軸線方向の単位長さ当たりの前記材料の分布が、前記軸
線にそった変位に関して一定の分布であることを特徴と
するプローブコイル。 - 【請求項2】特許請求の範囲第1項に記載のプローブコ
イルであって、 前記伝導性材料が、前記半径方向の変位にそって一定の
寸法の厚さを有し、 周囲表面における前記伝導性材料の面積は、前記軸方向
の分布を維持するための形状をなしていることを特徴と
するプローブコイル。 - 【請求項3】特許請求の範囲第1項に記載のプローブコ
イルであって、 半径方向の変位にそった前記伝導性材料の厚さが前記軸
線方向の均一な分布を維持するためにの形状をなしてい
ることを特徴とするプローブコイル。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US534899 | 1983-09-22 | ||
US06/534,899 US4563648A (en) | 1983-09-22 | 1983-09-22 | Geometric compensation of magnetic susceptibility perturbations in an RF spectrometer |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3313171A Division JPH06103343B2 (ja) | 1983-09-22 | 1991-11-01 | Rfスペクトロメータにおける磁化率の乱れを幾何学的に補償する装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6073473A JPS6073473A (ja) | 1985-04-25 |
JPH0627797B2 true JPH0627797B2 (ja) | 1994-04-13 |
Family
ID=24131982
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59037416A Expired - Lifetime JPH0627797B2 (ja) | 1983-09-22 | 1984-03-01 | Rfスペクトロメータにおける磁化率の乱れを幾何学的に補償する装置におけるプローブコイル |
JP3313171A Expired - Lifetime JPH06103343B2 (ja) | 1983-09-22 | 1991-11-01 | Rfスペクトロメータにおける磁化率の乱れを幾何学的に補償する装置 |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3313171A Expired - Lifetime JPH06103343B2 (ja) | 1983-09-22 | 1991-11-01 | Rfスペクトロメータにおける磁化率の乱れを幾何学的に補償する装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4563648A (ja) |
JP (2) | JPH0627797B2 (ja) |
DE (1) | DE3414559A1 (ja) |
GB (3) | GB2146779B (ja) |
Families Citing this family (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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