JPH07260719A - 核四重極共鳴装置 - Google Patents

核四重極共鳴装置

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JPH07260719A
JPH07260719A JP7130294A JP7130294A JPH07260719A JP H07260719 A JPH07260719 A JP H07260719A JP 7130294 A JP7130294 A JP 7130294A JP 7130294 A JP7130294 A JP 7130294A JP H07260719 A JPH07260719 A JP H07260719A
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JP
Japan
Prior art keywords
circuit
high frequency
pulse
amplifier
nqr
Prior art date
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Pending
Application number
JP7130294A
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English (en)
Inventor
Yasuo Nagasawa
康夫 長沢
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Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Original Assignee
Hitachi Medical Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】パルスNQR測定装置に用いられるスイッチン
グ回路で、NQR励起パルス終了後高周波パルスアンプ
を高周波コイル及び計測回路より切り離し低雑音増幅器
を高周波コイルに接続するスイッチング回路に於いて、
励起パルスによる残留電圧が従来方法の1/nの減衰し
た時点で切り替え動作が行えるようにしたスイッチング
回路。 【構成】高周波コイルのインピーダンスマッチング回路
に於いて高周波パルス入力回路をNQR信号測定回路の
出力インピーダンスより大きな値(n倍)になるように
回路を構成し、ここに高周波アンプとその切り替え用ダ
イオードを接続する。 【効果】NQR励起用パルスによる残留電圧が従来技術
の1/nになった時点で高周波アンプの切り離しが行わ
れるため残留電圧の減衰時間を短縮するとともに、低雑
音増幅器への入力信号に含まれる残留電圧を1/nに減
少することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、プラスチック爆弾,麻
薬,覚醒剤など取締りの対象となる物質を高感度で遠隔
検知するのに好適な信号測定方法及び装置に関わるもの
である。
【0002】
【従来の技術】航空機持ち込み荷物の危険物検査は従
来、荷物中の内容を透視し検査する方法、いわゆるエッ
クス線検査法により行われており、物質のエックス線の
透過性及び形状に特徴のある物、例えば金属性の刀剣や
銃器などを映像化し、ハイジャック防止に役立てられて
いる。しかしながら、プラスチック爆弾や麻薬等はエッ
クス線透過性に特徴が顕著でなくその形状も不定形な危
険物や違法物発見は、上記エックス線装置では極めて困
難である。
【0003】上記従来技術の問題点を解決するために、
核四重極共鳴(NQR)現象を利用した危険物質の検査
装置の開発が行われている。
【0004】NQR現象は窒素・塩素等の元素を含む化
合物で観測される現象で、これらの元素を含む化合物は
それぞれ化合物固有のNQR周波数を持つ。このNQR
信号を検知することにより、荷物内に隠された特定物
質、例えばプラスチック爆弾等の検知を行うことができ
る。
【0005】NQR現象を利用した特定物質の検知法に
パルスNQR法がある。図1の基本構成図によりパルス
NQR法によるNQR信号遠隔検知装置の原理を説明す
る。図1において、1は検知目的物質のNQR周波数f
0 なる基準高周波1′を発生する発振器、2は高周波パ
ルス幅を決めるパルス信号2′を発生するパルス発生
器、3は基準高周波信号1′とパルス信号2′とを合成
し高周波パルスを作り、NQR励起に必要な高周波電力
に増幅する高周波パルスアンプで、高周波パルス3′を
出力する。高周波パルス3′はスイッチ回路4,同調回
路5を経由して高周波コイル6を駆動し、高周波コイル
6内に置かれた被検体7に高周波電波を照射する。高周
波パルス発生中はスイッチ回路4は高周波パルスアンプ
3に同調回路5を接続する働きをする。高周波パルスの
終了と同時に、励起された被検体は吸収したエネルギー
を高周波電波(NQR信号)として放出し、高周波コイ
ル6に高周波電流が誘起される。即ち、高周波コイル6
は高周波パルス照射後は、NQR信号の受信アンテナと
しての働きをする。このNQR信号を測定するため、ス
イッチ回路4は同調回路5から高周波アンプ3を切り離
し、低雑音アンプ8を同調回路5に接続しNQR信号の
測定を開始する。
【0006】励起用高周波パルスの電力はコイル内の被
検体にNQR励起を起こすのに必要なエネルギーを供給
するに充分なパルス電力が要求され、空港荷物検査用装
置では少なくとも数キロワットから数10キロワットの
電力が必要である。このときの同調回路5の入力端での
電圧は数十〜数百ボルトに達する。
【0007】一方、励起パルス直後に被検体から放射さ
れるNQR信号は極めて微弱であり、同調回路5に現れ
る信号の大きさは一マイクロボルトまたはそれ以下の信
号である。即ち、励起パルスと検知しようとする信号の
比は10の8乗以上である。このため8′に示すように
低雑音増幅器8の出力信号波形は8′−1のスイッチ回
路4から漏れ込んだ僅かな励起パルス信号とそれに続く
8′−2の微弱なNQR信号が出力される。説明のため
8′ではNQR信号を誇張して表して記して有るが実際
のNQR信号は更に微弱で低雑音増幅器8の出力信号を
オシロスコープで観測した場合は8′−1の励起パルス
のみが観測されNQR信号は回路の熱雑音に埋もれて信
号として認識できないのが通常である。このようにして
得られた信号は移相検波器9で検波される。この段階で
も9′に示すようにNQR信号はノイズに埋もれ認識で
きない。このような計測データをA/D変換器10でデ
ィジタルデータとして加算平均回路11に送る。
【0008】以上述べたように一回のパルス計測ではN
QR信号は検知しにくいため、繰り返し励起パルスを発
生し、得られた計測データを加算平均回路11で加算平
均することにより回路のランダムノイズを低減すること
により始めてNQR信号を表示装置12でNQR信号と
して観測することができる。なお、上記の計測シーケン
スを実現するために、各構成要素を制御する制御装置が
組み合わされるが、説明を簡略化するため図1に於いて
は省略して記載していない。又、表示装置12は計測デ
ータの波形を解析しその結果表示するデータ解析装置に
置き換えることも可能である。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】図1に於いて、高周波
パルス発生中は数百Vの高電圧を発生する高周波パルス
アンプ3を同調回路5へ接続し、数マイクロVのNQR
信号を測定する為の低雑音アンプ8を同調回路から切り
離して置き、高周波パルスの終了と同時に高周波アンプ
3を同調回路5と切り離し、低雑音アンプ8に接続す
る。スイッチ回路4は、高速・高耐圧・低漏れ電流で低
スイッチングノイズであることが求められる。 このよ
うな理想的なスイッチを得るため、図2に示すようなス
イッチング回路が一般に用いられている。なお、本図は
上記スイッチング回路の説明をするため図1のスイッチ
ング回路の部分及び関連回路を詳細に表したもので図1
と共通の構成要素は同一の番号で示した。この回路の動
作原理を簡単に説明し解決すべき課題を述べる。
【0010】図2に於いて、高周波アンプ3の出力はス
イッチング回路4の41で示す逆並列接続されたダイオ
ードを経て同調回路5の入力端に跡続されている。上記
スイッチング回路の出力端には43で示す逆並列された
ダイオードで出力端を短絡された特性インピーダンスZ
0 を持ち使用高周波f0 の波長λの1/4の長さの同軸
ケーブル(以下λ/4ケーブルという)42が同時に接
続されている。そのλ/4ケーブル42の出力端は低雑
音増幅器8に接続されている。また、同調回路5のコン
デンサ51はインピーダンスマッチング用のコンデンサ
であり、52は同調用コンデンサであり、これらのコン
デンサは高周波コイル6とともに使用高周波の周波数に
対して共振回路を構成している。尚、高周波アンプ3の
出力インピーダンス,同調回路5を入力端側から見たイ
ンピーダンス,λ/4ケーブル42の特性インピーダン
ス及び低雑音増幅器8の入力インピーダンスは全て等し
い値に調整されている。
【0011】図2において、高周波アンプ3が高電力の
高周波パルスを出力しているときは逆並列接続されたダ
イオード41は高周波アンプ3の高電圧によりON状態
になり、高周波アンプ3の出力は同調回路5を通じて高
周波コイル6に供給され、コイルの発生する高周波電波
により被検体は励起される。このときダイオード43も
ON状態になりλ/4ケーブル42の出力端を短絡した
ことになるので入力側から見たインピーダンスは極めて
高いインピーダンスを示し、実用上高周波アンプ3から
切り離されたことになる。一方、低雑音増幅器8の入力
電圧はダイオード43の順方向電圧以下に抑えられ、低
雑音増幅器8に過大な電圧が入力されることを防ぐ。
【0012】高周波アンプ3からの高周波パルスの出力
が終わると、同調回路5と高周波回路6から構成される
共振回路に残留する高周波振動電圧は共振回路を含まれ
るので損失抵抗及び高周波アンプ3の出力インピーダン
スに吸収され急速に減衰し、残留振動電圧の振幅が41
及び42のダイオードの順方向電圧以下になるとそれぞ
れのダイオードはOFF状態を回復し高いインピーダン
スを持つようになり、高周波アンプ2は回路から切り離
され、低雑音増幅器8が共振回路に接続された状態にな
る。
【0013】高周波パルスで励起された被検体からのN
QR信号により高周波コイル6に誘起された信号は極め
て微弱であるため、41及び43のダイオードをONさ
せることがないため低雑音増幅器に導かれ計測される。
【0014】以上の説明で分かるように、スイッチング
回路に用いられる41及び42のダイオードは高いOF
Fインピーダンスを持つ高周波ダイオードが用いられ
る。特に41のダイオードには高周波アンプからの大電
流に耐える大容量のダイオードが必要である。しかし、
一般に大電流に耐えるダイオードは構造上ダイオードの
接続容量が大きな値を持つようになり、ダイオード41
がOFF状態でもこの接合容量のためインピーダンスが
低下し、高周波アンプの切り離しが不充分になる。 こ
のため、高周波アンプ3の切り離しのインピーダンスを
高めるために、41の逆並列ダイオードを数段直列に接
続してOFF時のインピーダンスを高める方法がある
が、残留電圧が41の逆並列ダイオードの接続段数倍に
減衰した時点でOFF状態になるため残留電圧が充分に
減衰しない内に低雑音増幅器8で計測を開始しなければ
ならなくなる。即ち、41の逆並列ダイオードをm個直
列に接続すると、残留電圧が41のダイオードの順電圧
のm倍に減衰した時点で高周波アンプ3の切り離しが行
われ、残留電圧の減衰時定数は大きくなり減衰時間が延
長するとともに、低雑音増幅器8に大きな残留電圧が加
わることになる。
【0015】以上に述べたように、高周波アンプ3の高
周波パルス出力後に回路に残留する振動電圧が充分低く
なるまでON状態を保ちOFF時には高いインピーダン
スを示すスイッチング回路の実現が望まれる。
【0016】
【課題を解決するための手段】低雑音増幅器の入力イン
ピーダンスZ0 に対して、n(n>1)倍の入力インピ
ーダンスを持つように同調回路を構成し、m(n≧m)
個の直列逆並列ダイオードから構成される高周波アンプ
切り離し回路を経てn倍の出力インピーダンスを持つ高
周波アンプを接続する。
【0017】
【作用】同調回路の低雑音増幅器に対する出力回路イン
ピーダンスのn倍の入力インピーダンスを持つ高周波ア
ンプの入力回路には、低雑音増幅器に対する高周波残留
振動電圧はn倍となる。従って、高周波アンプが切り離
されるときの低雑音増幅器に対する残留電圧は1/nに
減衰していることになる。従って、上記(課題を解決す
るための手段)の項で述べた条件を満足するようにn,
mを選んで於けはm/n≦1となりスイッチング特性の
改善が可能になる。
【0018】
【実施例】図3は本発明によるスイッチング回路の実施
例である。図2の従来回路の高周波アンプ3の出力端に
インピーダンス変換用トランス31を設け出力インピー
ダンスをn倍し41で示す逆並列ダイオードをm個直列
に接続した高周波アンプ切り離し回路を経て同調回路5
に接続してある。同調回路5内のコンデンサ53は高周
波アンプ3の出力インピーダンスと同調回路5の入力イ
ンピーダンスをマッチングさせるため、従来回路に追加
したコンデンサである。本回路により、上記(作用)の
項で述べたスイッチング特性の改善が実現できる。
【0019】図4は図3の発明の主旨による異なる実施
例で、上記実施例にて直列接続されている逆並列ダイオ
ード41の一部を高周波アンプ3の他の出力端に設けた
もので、本回路でも上記スイッチング性能向上の効果は
図3の実施例と等価である。図3,図4では図2の従来
技術との説明の比較対照が容易なように、高周波アンプ
3の出力インピーダンス変換回路31を設けているが、
あらかじめ出力インピーダンスの高い高周波アンプを製
作することは可能で、そのような高周波アンプを使用す
る場合は31のインピーダンス変換用のトランスは不要
であることはいうまでもない。
【0020】
【発明の効果】NQR計測回路に於いて、NQR励起用
パルスによる残留振動電圧を従来方法の1/nに減衰す
るまで残留エネルギー放出回路のON状態を維持し残留
電圧減衰の時間を短縮するとともに、低雑音増幅器への
切り替え時の測定信号への残留信号の混入を1/nに改
善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】パルスNQR測定装置基本構成図。
【図2】従来のパルスNQR測定回路スイッチング回
路。
【図3】本発明による第一のスイッチング回路実施例。
【図4】本発明による第二のスイッチング回路実施例。
【符号の説明】
1 基準高周波発振器 1′ 基準高周波 2 パルス発生器 2′ 高周波パルスのパルス幅を決めるパルス 3 高周波パルスアンプ 3′ NQR励起パルス 4 スイッチ回路 5 同調回路 6 コイル(NQR励起・検知用) 7 被検体 8 低雑音増幅器 8′ 低雑音増幅器の出力信号 8′−1 低雑音増幅器の出力信号励起パルスの漏れ信
号 8′−2 低雑音増幅器の出力信号NQR信号 9 移相検波器 9′ 移相検波器出力 10 A/D変換器 11 ディジタル加算平均回路 11′ ディジタル加算平均結果 11′−1 ディジタル加算平均結果(励起パルス漏れ
信号) 11′−2 ディジタル加算平均結果(NQR信号) 12 データ表示装置 31 インピーダンス変換用トランス 41 スイッチング用逆並列ダイオード(パルスアンプ
切り離し用) 42 λ/4ケーブル 43 スイッチング用逆並列ダイオード(低雑音増幅器
切り離し用) 51 インピーダンスマッチング用コンデンサ 52 同調用コンデンサ 53 インピーダンスマッチング用コンデンサ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】NQR励磁パルス終了後高周波パルスアン
    プを高周波コイル及び計測回路より切り離し低雑音増幅
    器を高周波コイルに接続するスイッチング回路を有した
    核四重極共鳴装置において、高周波コイルのインピーダ
    ンスマッチング回路の高周波パルス入力回路のインピー
    ダンスをNQR信号測定回路の出力インピーダンス(n
    >1)によるように回路を構成し、高周波コイルの同調
    回路と高周波アンプとの間に複数段から成るダイオード
    を接続するとともに、励起パルスによる残留電圧が1/
    nに減衰した時点で高周波コイルの入出力の切り替え動
    作が行えるようにしたスイッチング回路を備えたことを
    特徴とした核四重極共鳴装置。
JP7130294A 1994-03-17 1994-03-17 核四重極共鳴装置 Pending JPH07260719A (ja)

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JP7130294A JPH07260719A (ja) 1994-03-17 1994-03-17 核四重極共鳴装置

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JP7130294A JPH07260719A (ja) 1994-03-17 1994-03-17 核四重極共鳴装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003107028A1 (en) * 2002-06-13 2003-12-24 Qrsciences Technologies Pty Ltd A receive system for high q antennas in nqr and a method of detecting substances

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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