JPH0666908A - Ｅｓｒ装置 - Google Patents
Ｅｓｒ装置Info
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- JPH0666908A JPH0666908A JP4216189A JP21618992A JPH0666908A JP H0666908 A JPH0666908 A JP H0666908A JP 4216189 A JP4216189 A JP 4216189A JP 21618992 A JP21618992 A JP 21618992A JP H0666908 A JPH0666908 A JP H0666908A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＥＳＲ現象を利用し、試料中の不対電子の測
定を行うものであり、特に迅速に高ＳＮ比のＥＳＲ信号
を得ることである。 【構成】 高速大振幅変動磁界発生用のコイル２３を用
いて静磁界を高速に変化させるようにし、得られたＥＳ
Ｒ信号は積算器２４で積算することで、ＳＮ比を向上で
きるようにした。 【効果】 従来、ＥＳＲ信号の飽和現象が起きて観測が
できなかったような測定も行えるようになった。
定を行うものであり、特に迅速に高ＳＮ比のＥＳＲ信号
を得ることである。 【構成】 高速大振幅変動磁界発生用のコイル２３を用
いて静磁界を高速に変化させるようにし、得られたＥＳ
Ｒ信号は積算器２４で積算することで、ＳＮ比を向上で
きるようにした。 【効果】 従来、ＥＳＲ信号の飽和現象が起きて観測が
できなかったような測定も行えるようになった。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＥＳＲ現象を利用して
試料中の不対電子の測定を行うＥＳＲ装置に関するもの
であり、特に迅速に、高いＳＮ比を得ることができるＥ
ＳＲ装置に関するものである。
試料中の不対電子の測定を行うＥＳＲ装置に関するもの
であり、特に迅速に、高いＳＮ比を得ることができるＥ
ＳＲ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＥＳＲ（Ｅlectron Ｓpin Ｒesonance；
電子スピン共鳴）装置は、ゼーマン分裂した電子の挙動
を利用した分光分析装置である。具体的には以下のよう
に分析を行う。分析したい試料物質を磁界の中に設置す
ると、その物質中の不対電子はゼーマン分裂をして２つ
のエネルギー準位にわかれる。この２つの準位間のエネ
ルギーギャップδＥは印加されている磁界に対応したも
のになる。
電子スピン共鳴）装置は、ゼーマン分裂した電子の挙動
を利用した分光分析装置である。具体的には以下のよう
に分析を行う。分析したい試料物質を磁界の中に設置す
ると、その物質中の不対電子はゼーマン分裂をして２つ
のエネルギー準位にわかれる。この２つの準位間のエネ
ルギーギャップδＥは印加されている磁界に対応したも
のになる。
【０００３】ここで、ボーア磁子をβ、磁界をＨ、とす
るとエネルギーギャップδＥは下式のようになる。 δＥ＝ｇβＨ ・・・式（１） ただし、比例定数ｇは自由電子ではｇ＝2.002319287で
ある。
るとエネルギーギャップδＥは下式のようになる。 δＥ＝ｇβＨ ・・・式（１） ただし、比例定数ｇは自由電子ではｇ＝2.002319287で
ある。
【０００４】そこで、外部からこの試料に ｈν＝δＥ ・・・式（２） （ただし、ｈ：プランク定数） となるような周波数νをもった電磁波を印加すると、そ
の電磁波を吸収して下のエネルギーレベルの電子が上の
エネルギーレベルに遷移する。このときＥＳＲ信号は印
加した電磁波エネルギーの吸収現象として検出される。
の電磁波を吸収して下のエネルギーレベルの電子が上の
エネルギーレベルに遷移する。このときＥＳＲ信号は印
加した電磁波エネルギーの吸収現象として検出される。
【０００５】ＥＳＲの原理に関しては例えば、「電子ス
ピン共鳴」（大矢博昭、山内淳著；講談社サイエンティ
フィク）、「実用ＥＳＲ入門」（石津和彦編；講談社サ
イエンティフィク）などに詳しく記載されている。
ピン共鳴」（大矢博昭、山内淳著；講談社サイエンティ
フィク）、「実用ＥＳＲ入門」（石津和彦編；講談社サ
イエンティフィク）などに詳しく記載されている。
【０００６】ここでは、「ＥＳＲイメージング」（大野
桂一編；株式会社アイピーシー（平成２年））の第１０
頁に示された従来のＥＳＲ装置の構成について図７を参
照しながら説明する。図７は、従来のＥＳＲ装置を示す
図である。
桂一編；株式会社アイピーシー（平成２年））の第１０
頁に示された従来のＥＳＲ装置の構成について図７を参
照しながら説明する。図７は、従来のＥＳＲ装置を示す
図である。
【０００７】図７において、１は高周波を発振する高周
波発振器、２は反射波を除去するためのアイソレータ、
３は減衰器、４は高周波の方向性を制御する方向性結合
器、５は位相を変える移相器、６は高周波に共振する高
周波キャビティ（空洞共振器）、５０は測定対象の試
料、７は上記試料５０に外部から磁界を印加する電磁
石、８は電磁石電源、９は電磁石電源制御装置、１０は
１００ＫＨｚ発振器である。
波発振器、２は反射波を除去するためのアイソレータ、
３は減衰器、４は高周波の方向性を制御する方向性結合
器、５は位相を変える移相器、６は高周波に共振する高
周波キャビティ（空洞共振器）、５０は測定対象の試
料、７は上記試料５０に外部から磁界を印加する電磁
石、８は電磁石電源、９は電磁石電源制御装置、１０は
１００ＫＨｚ発振器である。
【０００８】また、１１は上記試料５０による高周波の
吸収によって発生する電流または電圧の位相敏感検出器
（Ｐhase Ｓensitive Ｄetector；以下、「ＰＳＤ」と
いう。）、１２は増幅器、１３は記録器、６０は一次微
分信号観測用磁界変調コイルである。
吸収によって発生する電流または電圧の位相敏感検出器
（Ｐhase Ｓensitive Ｄetector；以下、「ＰＳＤ」と
いう。）、１２は増幅器、１３は記録器、６０は一次微
分信号観測用磁界変調コイルである。
【０００９】なお、高周波発振器１の発振周波数はＸバ
ンド（９ＧＨｚ）、Ｋバンド（２４ＧＨｚ）、Ｑバンド
（３６ＧＨｚ）の内の何れかに設定されており、前述し
た式（１）、（２）よりこれらの周波数バンドに対応す
るように電磁石７が発生する磁界は、それぞれ０.３Ｔ
（Ｘバンド）、０.７５Ｔ（Ｋバンド）、１.２Ｔ（Ｑバ
ンド）となる。
ンド（９ＧＨｚ）、Ｋバンド（２４ＧＨｚ）、Ｑバンド
（３６ＧＨｚ）の内の何れかに設定されており、前述し
た式（１）、（２）よりこれらの周波数バンドに対応す
るように電磁石７が発生する磁界は、それぞれ０.３Ｔ
（Ｘバンド）、０.７５Ｔ（Ｋバンド）、１.２Ｔ（Ｑバ
ンド）となる。
【００１０】次に、従来のＥＳＲ装置の動作について説
明する。ＥＳＲ装置に良く使われているＸバンド（マイ
クロ波の９ＧＨｚ帯）の場合には、試料５０に電磁石７
から３４００Ｇ近傍の磁界を印加している。このとき、
試料５０中に含まれる不対電子はゼーマン分裂をして前
記式（１）、（２）から求められる周波数９.５ＧＨｚ
のマイクロ波を吸収する。そこで、まず高周波発振器１
により９.５ＧＨｚの高周波を発信させる。この高周波
は、アイソレータ２で反射波が取り除かれた後、減衰器
３により信号レベルが調整され、方向性結合器４を介し
て９.５ＧＨｚに共振するように設計された高周波キャ
ビティ６に送られ、試料５０のゼーマン分裂した電子ス
ピンに吸収される。
明する。ＥＳＲ装置に良く使われているＸバンド（マイ
クロ波の９ＧＨｚ帯）の場合には、試料５０に電磁石７
から３４００Ｇ近傍の磁界を印加している。このとき、
試料５０中に含まれる不対電子はゼーマン分裂をして前
記式（１）、（２）から求められる周波数９.５ＧＨｚ
のマイクロ波を吸収する。そこで、まず高周波発振器１
により９.５ＧＨｚの高周波を発信させる。この高周波
は、アイソレータ２で反射波が取り除かれた後、減衰器
３により信号レベルが調整され、方向性結合器４を介し
て９.５ＧＨｚに共振するように設計された高周波キャ
ビティ６に送られ、試料５０のゼーマン分裂した電子ス
ピンに吸収される。
【００１１】このＥＳＲ信号を検出電流の吸収曲線とし
て描くため、電磁石電源制御装置９により電磁石電源８
の電流をゆっくりと掃引することで静磁界を変化させ
る。一方、１００ＫＨｚ発振器１０からの出力が一次微
分観測用磁界変調コイル６０により１００ＫＨｚで磁界
を変調する。そして、ＰＳＤ１１は前記高周波キャビテ
ィ６からの反射波を方向性結合器４を通して観測してお
り、試料５０によるこの高周波の吸収を電流もしくは電
圧の変化量の一次微分として検出する。この検出出力
を、増幅器１２で増幅した後、記録器１３に記録し、こ
の記録データに基づいて試料の分析を行っていた。
て描くため、電磁石電源制御装置９により電磁石電源８
の電流をゆっくりと掃引することで静磁界を変化させ
る。一方、１００ＫＨｚ発振器１０からの出力が一次微
分観測用磁界変調コイル６０により１００ＫＨｚで磁界
を変調する。そして、ＰＳＤ１１は前記高周波キャビテ
ィ６からの反射波を方向性結合器４を通して観測してお
り、試料５０によるこの高周波の吸収を電流もしくは電
圧の変化量の一次微分として検出する。この検出出力
を、増幅器１２で増幅した後、記録器１３に記録し、こ
の記録データに基づいて試料の分析を行っていた。
【００１２】なお、この際の一次微分というのは１００
ＫＨｚの磁界変調されたＥＳＲ信号をＰＳＤ１１で１０
０ＫＨｚ発振器１０からの信号を参照信号として位相検
波することで得られる。図８（ａ）及び（ｂ）に吸収曲
線としてえられるＥＳＲ信号とその一次微分波形の関係
を示す。
ＫＨｚの磁界変調されたＥＳＲ信号をＰＳＤ１１で１０
０ＫＨｚ発振器１０からの信号を参照信号として位相検
波することで得られる。図８（ａ）及び（ｂ）に吸収曲
線としてえられるＥＳＲ信号とその一次微分波形の関係
を示す。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のＥ
ＳＲ装置では、静磁界（実際は変化させるがその変化が
遅いのでＥＳＲ測定では静磁界と呼ぶ。）の方をゆっく
りと変化させて、ＥＳＲ信号を取得していたのでＥＳＲ
信号のＳＮ比は静磁界の掃引時間に比例していた。即
ち、掃引時間をかけるほど高いＳＮ比のＥＳＲ信号が得
られる傾向があった。しかし、ＳＮ比を上げるために静
磁界の掃引を遅くすると、励起され上位のエネルギー準
位を持ったスピンと下位のエネルギー準位の電子スピン
の数の差がなくなる飽和現象を生じていた。この飽和現
象を生じるとＥＳＲ信号は観測できなくなるという問題
点があった。
ＳＲ装置では、静磁界（実際は変化させるがその変化が
遅いのでＥＳＲ測定では静磁界と呼ぶ。）の方をゆっく
りと変化させて、ＥＳＲ信号を取得していたのでＥＳＲ
信号のＳＮ比は静磁界の掃引時間に比例していた。即
ち、掃引時間をかけるほど高いＳＮ比のＥＳＲ信号が得
られる傾向があった。しかし、ＳＮ比を上げるために静
磁界の掃引を遅くすると、励起され上位のエネルギー準
位を持ったスピンと下位のエネルギー準位の電子スピン
の数の差がなくなる飽和現象を生じていた。この飽和現
象を生じるとＥＳＲ信号は観測できなくなるという問題
点があった。
【００１４】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、ＥＳＲ信号のＳＮ比を飽和現
象を生じることなく容易に向上させることができるＥＳ
Ｒ装置を得ることを目的としている。
るためになされたもので、ＥＳＲ信号のＳＮ比を飽和現
象を生じることなく容易に向上させることができるＥＳ
Ｒ装置を得ることを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
るＥＳＲ装置は、試料に磁界を印加して不対電子にゼー
マン分裂を起こさせる磁石と、高周波を発振して前記ゼ
ーマン分裂した不対電子の電子スピンを励起する高周波
発振手段と、この高周波発振手段が発振した高周波に共
振する高周波共振手段と、前記高周波により励起された
電子スピンが発生するＥＳＲ信号を検出する検出手段と
を備え、さらに、次に掲げる手段を備えたものである。 〔１〕 静磁界に重畳する高速大振幅変動磁界を発生す
る磁界発生手段。 〔２〕 前記ＥＳＲ信号を積算する積算手段。
るＥＳＲ装置は、試料に磁界を印加して不対電子にゼー
マン分裂を起こさせる磁石と、高周波を発振して前記ゼ
ーマン分裂した不対電子の電子スピンを励起する高周波
発振手段と、この高周波発振手段が発振した高周波に共
振する高周波共振手段と、前記高周波により励起された
電子スピンが発生するＥＳＲ信号を検出する検出手段と
を備え、さらに、次に掲げる手段を備えたものである。 〔１〕 静磁界に重畳する高速大振幅変動磁界を発生す
る磁界発生手段。 〔２〕 前記ＥＳＲ信号を積算する積算手段。
【００１６】この発明の請求項２に係るＥＳＲ装置は、
試料に磁界を印加して不対電子にゼーマン分裂を起こさ
せる超電導磁石と、高周波を発振して前記ゼーマン分裂
した不対電子の電子スピンを励起する高周波発振手段
と、この高周波発振手段が発振した高周波に共振する高
周波共振手段と、前記高周波により励起された電子スピ
ンが発生するＥＳＲ信号を検出する検出手段とを備え、
さらに、次に掲げる手段を備えたものである。 〔１〕 静磁界に重畳する高速大振幅変動磁界を発生す
る磁界発生手段。 〔２〕 前記ＥＳＲ信号を積算する積算手段。
試料に磁界を印加して不対電子にゼーマン分裂を起こさ
せる超電導磁石と、高周波を発振して前記ゼーマン分裂
した不対電子の電子スピンを励起する高周波発振手段
と、この高周波発振手段が発振した高周波に共振する高
周波共振手段と、前記高周波により励起された電子スピ
ンが発生するＥＳＲ信号を検出する検出手段とを備え、
さらに、次に掲げる手段を備えたものである。 〔１〕 静磁界に重畳する高速大振幅変動磁界を発生す
る磁界発生手段。 〔２〕 前記ＥＳＲ信号を積算する積算手段。
【００１７】この発明の請求項３に係るＥＳＲ装置は、
試料に磁界を印加して不対電子にゼーマン分裂を起こさ
せる磁石と、高周波を発振して前記ゼーマン分裂した不
対電子の電子スピンを励起する高周波発振手段と、この
高周波発振手段が発振した高周波に共振する高周波共振
手段と、前記高周波により励起された電子スピンが発生
するＥＳＲ信号を検出する検出手段とを備え、さらに、
次に掲げる手段を備えたものである。 〔１〕 静磁界に重畳する正弦波状の高速大振幅変動磁
界を発生する磁界発生手段。 〔２〕 前記ＥＳＲ信号を積算する積算手段。
試料に磁界を印加して不対電子にゼーマン分裂を起こさ
せる磁石と、高周波を発振して前記ゼーマン分裂した不
対電子の電子スピンを励起する高周波発振手段と、この
高周波発振手段が発振した高周波に共振する高周波共振
手段と、前記高周波により励起された電子スピンが発生
するＥＳＲ信号を検出する検出手段とを備え、さらに、
次に掲げる手段を備えたものである。 〔１〕 静磁界に重畳する正弦波状の高速大振幅変動磁
界を発生する磁界発生手段。 〔２〕 前記ＥＳＲ信号を積算する積算手段。
【００１８】この発明の請求項４に係るＥＳＲ装置は、
試料に磁界を印加して不対電子にゼーマン分裂を起こさ
せる磁石と、高周波を発振して前記ゼーマン分裂した不
対電子の電子スピンを励起する高周波発振手段と、この
高周波発振手段が発振した高周波に共振する高周波共振
手段と、前記高周波により励起された電子スピンが発生
するＥＳＲ信号を検出する検出手段とを備え、さらに、
次に掲げる手段を備えたものである。 〔１〕 静磁界に重畳する高速大振幅変動磁界を発生す
る磁界発生手段。 〔２〕 前記ＥＳＲ信号を積算する積算手段。 〔３〕 この積算手段の出力をモニタするモニタ手段。 〔４〕 ＥＳＲ信号の観測を停止する停止手段。
試料に磁界を印加して不対電子にゼーマン分裂を起こさ
せる磁石と、高周波を発振して前記ゼーマン分裂した不
対電子の電子スピンを励起する高周波発振手段と、この
高周波発振手段が発振した高周波に共振する高周波共振
手段と、前記高周波により励起された電子スピンが発生
するＥＳＲ信号を検出する検出手段とを備え、さらに、
次に掲げる手段を備えたものである。 〔１〕 静磁界に重畳する高速大振幅変動磁界を発生す
る磁界発生手段。 〔２〕 前記ＥＳＲ信号を積算する積算手段。 〔３〕 この積算手段の出力をモニタするモニタ手段。 〔４〕 ＥＳＲ信号の観測を停止する停止手段。
【００１９】この発明の請求項５に係るＥＳＲ装置は、
試料に磁界を印加して不対電子にゼーマン分裂を起こさ
せる磁石と、高周波を発振して前記ゼーマン分裂した不
対電子の電子スピンを励起する高周波発振手段と、この
高周波発振手段が発振した高周波に共振する高周波共振
手段と、前記高周波により励起された電子スピンが発生
するＥＳＲ信号を検出する検出手段とを備え、前記検出
手段は前記ＥＳＲ信号の吸収曲線を検出し、さらに、次
に掲げる手段を備えたものである。 〔１〕 静磁界に重畳する高速大振幅変動磁界を発生す
る磁界発生手段。 〔２〕 前記ＥＳＲ信号を積算する積算手段。
試料に磁界を印加して不対電子にゼーマン分裂を起こさ
せる磁石と、高周波を発振して前記ゼーマン分裂した不
対電子の電子スピンを励起する高周波発振手段と、この
高周波発振手段が発振した高周波に共振する高周波共振
手段と、前記高周波により励起された電子スピンが発生
するＥＳＲ信号を検出する検出手段とを備え、前記検出
手段は前記ＥＳＲ信号の吸収曲線を検出し、さらに、次
に掲げる手段を備えたものである。 〔１〕 静磁界に重畳する高速大振幅変動磁界を発生す
る磁界発生手段。 〔２〕 前記ＥＳＲ信号を積算する積算手段。
【００２０】この発明の請求項６に係るＥＳＲ装置は、
試料に磁界を印加して不対電子にゼーマン分裂を起こさ
せる磁石と、高周波を発振して前記ゼーマン分裂した不
対電子の電子スピンを励起する高周波発振手段と、この
高周波発振手段が発振した高周波に共振する高周波共振
手段と、前記高周波により励起された電子スピンが発生
するＥＳＲ信号を検出する検出手段とを備え、前記高周
波共振手段は一部ギャップを有する円筒状に形成され、
円筒を横切る方向に電気的なスリットを入れ、さらに、
次に掲げる手段を備えたものである。 〔１〕 静磁界に重畳する高速大振幅変動磁界を発生す
る磁界発生手段。 〔２〕 前記ＥＳＲ信号を積算する積算手段。
試料に磁界を印加して不対電子にゼーマン分裂を起こさ
せる磁石と、高周波を発振して前記ゼーマン分裂した不
対電子の電子スピンを励起する高周波発振手段と、この
高周波発振手段が発振した高周波に共振する高周波共振
手段と、前記高周波により励起された電子スピンが発生
するＥＳＲ信号を検出する検出手段とを備え、前記高周
波共振手段は一部ギャップを有する円筒状に形成され、
円筒を横切る方向に電気的なスリットを入れ、さらに、
次に掲げる手段を備えたものである。 〔１〕 静磁界に重畳する高速大振幅変動磁界を発生す
る磁界発生手段。 〔２〕 前記ＥＳＲ信号を積算する積算手段。
【００２１】
【作用】この発明に係るＥＳＲ装置においては、試料に
印加する磁界を高速に変動させることにより、ＥＳＲ信
号を積算するので電子スピンが飽和することなく観測時
間に正比例してＥＳＲ信号のＳＮ比を向上させることが
できる。
印加する磁界を高速に変動させることにより、ＥＳＲ信
号を積算するので電子スピンが飽和することなく観測時
間に正比例してＥＳＲ信号のＳＮ比を向上させることが
できる。
【００２２】また、この発明に係るＥＳＲ装置において
は、高周波共振手段にスリットを設けたことで、高速大
振幅変動磁界によって高周波共振手段に発生する渦電流
を除去することができる。
は、高周波共振手段にスリットを設けたことで、高速大
振幅変動磁界によって高周波共振手段に発生する渦電流
を除去することができる。
【００２３】
実施例１．この発明の実施例１の構成について図１を参
照しながら説明する。図１は、本発明の実施例１のシス
テム構成を示す図である。
照しながら説明する。図１は、本発明の実施例１のシス
テム構成を示す図である。
【００２４】図１において、高周波発振器１から記録器
１３まで、および試料５０、一次微分信号観測用磁界変
調コイル６０は前記従来装置と同様のものである。２０
は試料５０に印加する静磁界を発生する電磁石４０に電
流を供給する電磁石電源、２１は高速大振幅変動磁界波
形の波形発生器、２２は高速大振幅変動磁界用電源、２
３は高速大振幅変動磁界を発生するコイル、２４は高速
大振幅変動磁界の変化に連動してＥＳＲ信号を積算する
積算器である。
１３まで、および試料５０、一次微分信号観測用磁界変
調コイル６０は前記従来装置と同様のものである。２０
は試料５０に印加する静磁界を発生する電磁石４０に電
流を供給する電磁石電源、２１は高速大振幅変動磁界波
形の波形発生器、２２は高速大振幅変動磁界用電源、２
３は高速大振幅変動磁界を発生するコイル、２４は高速
大振幅変動磁界の変化に連動してＥＳＲ信号を積算する
積算器である。
【００２５】次に、この発明の実施例１の動作について
説明する。本実施例１では波形発生器２１で鋸歯状の波
形をＮ個発生させている。その出力が高速大振幅変動磁
界用電源２２で増幅されて高速大振幅変動磁界発生用の
コイル２３から高速大振幅変動磁界を試料５０に印加す
る。ＰＳＤ１１から出てきたＥＳＲ信号は波形発生器２
１からの波形と同期を取って増幅器１２で増幅され、積
算器２４でＮ回積算された後、記録器１３で記録され
る。この時、ＥＳＲ信号のＳＮ比は積算回数Ｎを用いて
√Ｎ倍に向上している。
説明する。本実施例１では波形発生器２１で鋸歯状の波
形をＮ個発生させている。その出力が高速大振幅変動磁
界用電源２２で増幅されて高速大振幅変動磁界発生用の
コイル２３から高速大振幅変動磁界を試料５０に印加す
る。ＰＳＤ１１から出てきたＥＳＲ信号は波形発生器２
１からの波形と同期を取って増幅器１２で増幅され、積
算器２４でＮ回積算された後、記録器１３で記録され
る。この時、ＥＳＲ信号のＳＮ比は積算回数Ｎを用いて
√Ｎ倍に向上している。
【００２６】なお、ＰＳＤ１１から出てきたＥＳＲ信号
を積算器２４で積算した後に、増幅器１２で増幅しても
よい。
を積算器２４で積算した後に、増幅器１２で増幅しても
よい。
【００２７】この発明の実施例１は、前述したように、
ＥＳＲ現象を利用し、試料５０中の不対電子の測定を行
うものであり、特に迅速に高ＳＮ比のＥＳＲ信号を得る
ことを目的とする。そこで、高速大振幅変動磁界発生用
のコイル２３を用いて静磁界を高速に変化させるように
し、得られたＥＳＲ信号は積算器２４で積算すること
で、ＳＮ比を向上できるようにした。その結果、従来、
ＥＳＲ信号の飽和現象が起きて観測ができなかったよう
な測定も行うことができるという効果を奏する。
ＥＳＲ現象を利用し、試料５０中の不対電子の測定を行
うものであり、特に迅速に高ＳＮ比のＥＳＲ信号を得る
ことを目的とする。そこで、高速大振幅変動磁界発生用
のコイル２３を用いて静磁界を高速に変化させるように
し、得られたＥＳＲ信号は積算器２４で積算すること
で、ＳＮ比を向上できるようにした。その結果、従来、
ＥＳＲ信号の飽和現象が起きて観測ができなかったよう
な測定も行うことができるという効果を奏する。
【００２８】実施例２．この発明の実施例２について図
２を参照しながら説明する。図２は、この発明の実施例
２を示す図である。実施例２では、静磁界発生装置とし
てソレノイド型の超電導磁石４１を使用している。この
場合、電磁石電源は不要である。他は実施例１と同様で
ある。また、図には示さないが、超電導磁石４１の替わ
りに永久磁石を用いることも可能である。
２を参照しながら説明する。図２は、この発明の実施例
２を示す図である。実施例２では、静磁界発生装置とし
てソレノイド型の超電導磁石４１を使用している。この
場合、電磁石電源は不要である。他は実施例１と同様で
ある。また、図には示さないが、超電導磁石４１の替わ
りに永久磁石を用いることも可能である。
【００２９】実施例３．この発明の実施例３について図
３を参照しながら説明する。図３は、この発明の実施例
３を示す図である。実施例３では、波形発生器２１Ａの
発生波形を正弦波状にしたものである。鋸歯状波形では
多くの高調波を含むので、周波数を高くすることは困難
であるが、正弦波状にすることでより高速に大振幅変動
磁界を発生させることができるようになる。なお、この
正弦波は連続していなくても同様の作用効果を奏する。
３を参照しながら説明する。図３は、この発明の実施例
３を示す図である。実施例３では、波形発生器２１Ａの
発生波形を正弦波状にしたものである。鋸歯状波形では
多くの高調波を含むので、周波数を高くすることは困難
であるが、正弦波状にすることでより高速に大振幅変動
磁界を発生させることができるようになる。なお、この
正弦波は連続していなくても同様の作用効果を奏する。
【００３０】実施例４．この発明の実施例４について図
４を参照しながら説明する。図４は、この発明の実施例
４を示す図である。実施例４では、積算器２４で積算さ
れているＥＳＲ信号のモニタ装置３０と積算停止スイッ
チ３１を備えている。その他は、実施例１と同様であ
る。モニタ装置３０を観測している際にＥＳＲ信号が所
望のＳＮ比に向上したところで積算停止スイッチ３１に
よりＥＳＲ信号の観測を停止できるものである。
４を参照しながら説明する。図４は、この発明の実施例
４を示す図である。実施例４では、積算器２４で積算さ
れているＥＳＲ信号のモニタ装置３０と積算停止スイッ
チ３１を備えている。その他は、実施例１と同様であ
る。モニタ装置３０を観測している際にＥＳＲ信号が所
望のＳＮ比に向上したところで積算停止スイッチ３１に
よりＥＳＲ信号の観測を停止できるものである。
【００３１】実施例５．この発明の実施例５について図
５を参照しながら説明する。図５は、この発明の実施例
５を示す図である。実施例５では、高周波キャビティ６
の内部に設置した一次微分信号観測用の１００ＫＨｚ変
調磁界系を除去したものである。この場合、積算器２４
ではＥＳＲ信号が本来の吸収曲線のまま積算される。
５を参照しながら説明する。図５は、この発明の実施例
５を示す図である。実施例５では、高周波キャビティ６
の内部に設置した一次微分信号観測用の１００ＫＨｚ変
調磁界系を除去したものである。この場合、積算器２４
ではＥＳＲ信号が本来の吸収曲線のまま積算される。
【００３２】実施例６．この発明の実施例６について図
６を参照しながら説明する。図６は、この発明の実施例
６の高周波キャビティ６Ａを示す図である。実施例６で
は、高周波キャビティ６Ａのギャップに直角の方向にス
リットを入れることで高周波キャビティ６Ａの導体表面
に高速大振幅変動磁界が誘起する渦電流の発生を防いで
いる。なお、このスリットは低周波に対して電気的に絶
縁されていればよいので、スリット部分に抵抗の大きな
物質が入ってもよい。
６を参照しながら説明する。図６は、この発明の実施例
６の高周波キャビティ６Ａを示す図である。実施例６で
は、高周波キャビティ６Ａのギャップに直角の方向にス
リットを入れることで高周波キャビティ６Ａの導体表面
に高速大振幅変動磁界が誘起する渦電流の発生を防いで
いる。なお、このスリットは低周波に対して電気的に絶
縁されていればよいので、スリット部分に抵抗の大きな
物質が入ってもよい。
【００３３】
【発明の効果】この発明は、以上説明したように、高速
大振幅変動磁界を試料に印加することができるようにし
たので、ＥＳＲ信号を高速に積算できるようになったこ
とで容易にＳＮ比を向上させることが可能になった。ま
た、静磁界を高速大振幅で掃引しているので、電子スピ
ンが飽和してＥＳＲ信号を発生しなくなることが回避で
き、観測時間に正比例して積算により容易にＥＳＲ信号
のＳＮ比を向上させることができるという効果を奏す
る。さらに、静磁界を掃引するための電磁石電源制御装
置が不要になった。
大振幅変動磁界を試料に印加することができるようにし
たので、ＥＳＲ信号を高速に積算できるようになったこ
とで容易にＳＮ比を向上させることが可能になった。ま
た、静磁界を高速大振幅で掃引しているので、電子スピ
ンが飽和してＥＳＲ信号を発生しなくなることが回避で
き、観測時間に正比例して積算により容易にＥＳＲ信号
のＳＮ比を向上させることができるという効果を奏す
る。さらに、静磁界を掃引するための電磁石電源制御装
置が不要になった。
【００３４】また、この発明によれば、超電導磁石が発
生する磁界を静磁界として用いることができるため、従
来の電磁石を使った場合に比して３桁以上高安定に静磁
界を発生することができＥＳＲ信号が正確に取得できる
という効果を奏する。
生する磁界を静磁界として用いることができるため、従
来の電磁石を使った場合に比して３桁以上高安定に静磁
界を発生することができＥＳＲ信号が正確に取得できる
という効果を奏する。
【００３５】さらに、この発明は、発生波形を正弦波状
にしたので、より高速に大振幅変動磁界を発生させるこ
とができるという効果を奏する。
にしたので、より高速に大振幅変動磁界を発生させるこ
とができるという効果を奏する。
【００３６】また、この発明は、積算手段の出力をモニ
タしながらＥＳＲ信号を積算することで、所望のＳＮ比
が得られたときに観測を停止することができるという効
果を奏する。
タしながらＥＳＲ信号を積算することで、所望のＳＮ比
が得られたときに観測を停止することができるという効
果を奏する。
【００３７】さらに、この発明は、積算によりＳＮ比が
向上するので、１００ＫＨｚで一次微分信号を取得する
ための回路を除去することができ、安価なＥＳＲ装置が
得られるようになった。
向上するので、１００ＫＨｚで一次微分信号を取得する
ための回路を除去することができ、安価なＥＳＲ装置が
得られるようになった。
【００３８】また、この発明は、高周波共振手段にスリ
ットを設けたことで渦電流の発生を防ぎ試料に印加する
磁界が渦電流の影響を受けないようにすることで、正確
なＥＳＲ信号の取得が可能になった。
ットを設けたことで渦電流の発生を防ぎ試料に印加する
磁界が渦電流の影響を受けないようにすることで、正確
なＥＳＲ信号の取得が可能になった。
【図１】この発明の実施例１を示す図である。
【図２】この発明の実施例２を示す図である。
【図３】この発明の実施例３を示す図である。
【図４】この発明の実施例４を示す図である。
【図５】この発明の実施例５を示す図である。
【図６】この発明の実施例６の高周波キャビティを示す
図である。
図である。
【図７】従来のＥＳＲ装置を示す図である。
【図８】従来のＥＳＲ装置で得られるＥＳＲ信号波形と
一次微分信号波形の関係を示す図である。
一次微分信号波形の関係を示す図である。
１ 高周波発振器 ６、６Ａ 高周波キャビティ ２１、２１Ａ 波形発生器 ２２ 高速大振幅変動磁界用電源 ２３ 高速大振幅変動磁界用コイル ２４ 積算器 ３０ モニタ装置 ３１ 積算停止スイッチ ４０ 電磁石 ４１ 超電導磁石 ５０ 試料 ６０ 一次微分信号観測用磁界変調コイル
Claims (6)
- 【請求項１】 試料に磁界を印加して不対電子にゼーマ
ン分裂を起こさせる磁石と、高周波を発振して前記ゼー
マン分裂した不対電子の電子スピンを励起する高周波発
振手段と、この高周波発振手段が発振した高周波に共振
する高周波共振手段と、前記高周波により励起された電
子スピンが発生するＥＳＲ信号を検出する検出手段とを
備えたＥＳＲ装置において、静磁界に重畳する高速大振
幅変動磁界を発生する磁界発生手段と、前記ＥＳＲ信号
を積算する積算手段とをさらに備えたことを特徴とする
ＥＳＲ装置。 - 【請求項２】 試料に磁界を印加して不対電子にゼーマ
ン分裂を起こさせる超電導磁石と、高周波を発振して前
記ゼーマン分裂した不対電子の電子スピンを励起する高
周波発振手段と、この高周波発振手段が発振した高周波
に共振する高周波共振手段と、前記高周波により励起さ
れた電子スピンが発生するＥＳＲ信号を検出する検出手
段とを備えたＥＳＲ装置において、静磁界に重畳する高
速大振幅変動磁界を発生する磁界発生手段と、前記ＥＳ
Ｒ信号を積算する積算手段とをさらに備えたことを特徴
とするＥＳＲ装置。 - 【請求項３】 試料に磁界を印加して不対電子にゼーマ
ン分裂を起こさせる磁石と、高周波を発振して前記ゼー
マン分裂した不対電子の電子スピンを励起する高周波発
振手段と、この高周波発振手段が発振した高周波に共振
する高周波共振手段と、前記高周波により励起された電
子スピンが発生するＥＳＲ信号を検出する検出手段とを
備えたＥＳＲ装置において、静磁界に重畳する正弦波状
の高速大振幅変動磁界を発生する磁界発生手段と、前記
ＥＳＲ信号を積算する積算手段とをさらに備えたことを
特徴とするＥＳＲ装置。 - 【請求項４】 試料に磁界を印加して不対電子にゼーマ
ン分裂を起こさせる磁石と、高周波を発振して前記ゼー
マン分裂した不対電子の電子スピンを励起する高周波発
振手段と、この高周波発振手段が発振した高周波に共振
する高周波共振手段と、前記高周波により励起された電
子スピンが発生するＥＳＲ信号を検出する検出手段とを
備えたＥＳＲ装置において、静磁界に重畳する高速大振
幅変動磁界を発生する磁界発生手段と、前記ＥＳＲ信号
を積算する積算手段と、この積算手段の出力をモニタす
るモニタ手段と、ＥＳＲ信号の観測を停止する停止手段
とをさらに備えたことを特徴とするＥＳＲ装置。 - 【請求項５】 試料に磁界を印加して不対電子にゼーマ
ン分裂を起こさせる磁石と、高周波を発振して前記ゼー
マン分裂した不対電子の電子スピンを励起する高周波発
振手段と、この高周波発振手段が発振した高周波に共振
する高周波共振手段と、前記高周波により励起された電
子スピンが発生するＥＳＲ信号を検出する検出手段とを
備えたＥＳＲ装置において、静磁界に重畳する高速大振
幅変動磁界を発生する磁界発生手段と、前記ＥＳＲ信号
を積算する積算手段とをさらに備え、前記検出手段は前
記ＥＳＲ信号の吸収曲線を検出することを特徴とするＥ
ＳＲ装置。 - 【請求項６】 試料に磁界を印加して不対電子にゼーマ
ン分裂を起こさせる磁石と、高周波を発振して前記ゼー
マン分裂した不対電子の電子スピンを励起する高周波発
振手段と、この高周波発振手段が発振した高周波に共振
する高周波共振手段と、前記高周波により励起された電
子スピンが発生するＥＳＲ信号を検出する検出手段とを
備えたＥＳＲ装置において、静磁界に重畳する高速大振
幅変動磁界を発生する磁界発生手段と、前記ＥＳＲ信号
を積算する積算手段とをさらに備え、前記高周波共振手
段は一部ギャップを有する円筒状に形成され、円筒を横
切る方向に電気的なスリットを入れたことを特徴とする
ＥＳＲ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4216189A JPH0666908A (ja) | 1992-08-13 | 1992-08-13 | Ｅｓｒ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4216189A JPH0666908A (ja) | 1992-08-13 | 1992-08-13 | Ｅｓｒ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0666908A true JPH0666908A (ja) | 1994-03-11 |
Family
ID=16684686
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4216189A Pending JPH0666908A (ja) | 1992-08-13 | 1992-08-13 | Ｅｓｒ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0666908A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003525456A (ja) * | 2000-02-28 | 2003-08-26 | エーヴェー ハンデルス−ウント コンスルティンク ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | アルブミン含有試料中のアルブミン輸送特性の変化のｅｓｒ分光検出方法、前記方法を実施するための分光計、及び診断目的とアルブミン含有製剤の管理への前記方法の利用 |
| JP2007003445A (ja) * | 2005-06-27 | 2007-01-11 | Jeol Ltd | Ｅｓｒ用ファブリ・ペロー共振器およびｅｓｒ装置 |
| CN110431449A (zh) * | 2017-03-03 | 2019-11-08 | 全球共振技术有限公司 | 用于辐射暴露检测的非共振电子自旋共振探针及相关硬件 |
-
1992
- 1992-08-13 JP JP4216189A patent/JPH0666908A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003525456A (ja) * | 2000-02-28 | 2003-08-26 | エーヴェー ハンデルス−ウント コンスルティンク ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | アルブミン含有試料中のアルブミン輸送特性の変化のｅｓｒ分光検出方法、前記方法を実施するための分光計、及び診断目的とアルブミン含有製剤の管理への前記方法の利用 |
| JP2007003445A (ja) * | 2005-06-27 | 2007-01-11 | Jeol Ltd | Ｅｓｒ用ファブリ・ペロー共振器およびｅｓｒ装置 |
| CN110431449A (zh) * | 2017-03-03 | 2019-11-08 | 全球共振技术有限公司 | 用于辐射暴露检测的非共振电子自旋共振探针及相关硬件 |
| CN110431449B (zh) * | 2017-03-03 | 2024-03-01 | 全球共振技术有限公司 | 用于辐射暴露检测的非共振电子自旋共振探针及相关硬件 |
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