JPH0735871A - 核四重極共鳴信号測定方法及び核四重極共鳴装置 - Google Patents
核四重極共鳴信号測定方法及び核四重極共鳴装置Info
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- JPH0735871A JPH0735871A JP18289393A JP18289393A JPH0735871A JP H0735871 A JPH0735871 A JP H0735871A JP 18289393 A JP18289393 A JP 18289393A JP 18289393 A JP18289393 A JP 18289393A JP H0735871 A JPH0735871 A JP H0735871A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 パルスＮＱＲ測定装置において計測されるＮ
ＱＲ信号と励起パルスの残留信号との重畳信号からＮＱ
Ｒ信号を抽出する。 【構成】 パルスＮＱＲ計測装置において、ＮＱＲ励起
／検知用の高周波コイル５の他に静磁場発生用コイル１
３及びその駆動電源１４を設けるとともに測定系にデー
タ処理装置１５を設け、静磁場発生中に計測した参照デ
ータと静磁場の無い状態での計測データを記憶する。こ
れら記憶された参照データと計測データの減算処理を行
い、ＮＱＲ信号の有無を判定する。 【効果】 検波されたＮＱＲ信号の周波数に無関係に励
起パルスの影響を除去できる。
ＱＲ信号と励起パルスの残留信号との重畳信号からＮＱ
Ｒ信号を抽出する。 【構成】 パルスＮＱＲ計測装置において、ＮＱＲ励起
／検知用の高周波コイル５の他に静磁場発生用コイル１
３及びその駆動電源１４を設けるとともに測定系にデー
タ処理装置１５を設け、静磁場発生中に計測した参照デ
ータと静磁場の無い状態での計測データを記憶する。こ
れら記憶された参照データと計測データの減算処理を行
い、ＮＱＲ信号の有無を判定する。 【効果】 検波されたＮＱＲ信号の周波数に無関係に励
起パルスの影響を除去できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、特定の物質中の原子の
原子核の核四重極共鳴（以下、ＮＱＲという）現象を利
用して特定の物質を検出する核四重極共鳴信号測定方法
及び核四重極共鳴装置に関し、特にプラスチック爆弾、
麻薬、覚醒剤などの取締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する。
原子核の核四重極共鳴（以下、ＮＱＲという）現象を利
用して特定の物質を検出する核四重極共鳴信号測定方法
及び核四重極共鳴装置に関し、特にプラスチック爆弾、
麻薬、覚醒剤などの取締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する。
【０００２】
【従来の技術】航空機持ち込み荷物の危険物検査法とし
て、従来よりエックス線を利用して荷物中の内容を透視
し検査するエックス線検査法が用いられている。エック
ス線検査法は、エックス線が物質透過性を持ちその透過
性が物質の種類により異なることを利用したもので、エ
ックス線の透過性に特徴のある物質、例えば金属性の刀
剣や銃器などは明瞭に映像化でき、ハイジャック防止に
役立てられている。しかし、エックス線装置では、金属
等エックス線透過性に特徴のある物質以外の物質で構成
される危険物、例えば、プラスチック爆薬等は発見が極
めて困難である。
て、従来よりエックス線を利用して荷物中の内容を透視
し検査するエックス線検査法が用いられている。エック
ス線検査法は、エックス線が物質透過性を持ちその透過
性が物質の種類により異なることを利用したもので、エ
ックス線の透過性に特徴のある物質、例えば金属性の刀
剣や銃器などは明瞭に映像化でき、ハイジャック防止に
役立てられている。しかし、エックス線装置では、金属
等エックス線透過性に特徴のある物質以外の物質で構成
される危険物、例えば、プラスチック爆薬等は発見が極
めて困難である。
【０００３】このような従来の危険物検査法に代る非破
壊検査法として、ＮＱＲ現象を利用した危険物質の検知
装置の開発が行われている。ＮＱＲ現象は、特定の化合
物においてその分子中の特定の原子、例えば窒素の原子
核が分子の電子勾配との相互作用により所定のエネルギ
ーギャップのエネルギーレベルを持つことにより、所定
の周波数、即ちＮＱＲ周波数の電波を吸収して励起され
る現象で、励起された原子核は励起状態から基底状態に
戻る際にＮＱＲ周波数の電波（ＮＱＲ信号）を放射す
る。このようなＮＱＲ現象を呈する原子を含む化合物は
それぞれ化合物固有のＮＱＲ周波数を持つことから、Ｎ
ＱＲ信号を観察することにより特定物質の検知を行うこ
とができる。
壊検査法として、ＮＱＲ現象を利用した危険物質の検知
装置の開発が行われている。ＮＱＲ現象は、特定の化合
物においてその分子中の特定の原子、例えば窒素の原子
核が分子の電子勾配との相互作用により所定のエネルギ
ーギャップのエネルギーレベルを持つことにより、所定
の周波数、即ちＮＱＲ周波数の電波を吸収して励起され
る現象で、励起された原子核は励起状態から基底状態に
戻る際にＮＱＲ周波数の電波（ＮＱＲ信号）を放射す
る。このようなＮＱＲ現象を呈する原子を含む化合物は
それぞれ化合物固有のＮＱＲ周波数を持つことから、Ｎ
ＱＲ信号を観察することにより特定物質の検知を行うこ
とができる。
【０００４】図４はＮＱＲ現象を利用したＮＱＲ信号遠
隔検知装置の構成を示す図で、主として、検知しようと
する物質のＮＱＲ周波数ｆ0の高周波パルスを発生する
高周波パルス発生系１００と、被検体が置かれる検知部
２００と、被検体から放射されるＮＱＲ信号を測定する
ＮＱＲ信号測定系３００とから成り、高周波パルス発生
系１００は基準高周波ｆを発生する発振器１と、高周波
Ｆのパルス幅を決めるパルス信号ｐを発生するパルス発
生器２と、基準高周波信号ｆとパルス信号ｐとを合成し
高周波パルスｐf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増幅器３とから成る。
隔検知装置の構成を示す図で、主として、検知しようと
する物質のＮＱＲ周波数ｆ0の高周波パルスを発生する
高周波パルス発生系１００と、被検体が置かれる検知部
２００と、被検体から放射されるＮＱＲ信号を測定する
ＮＱＲ信号測定系３００とから成り、高周波パルス発生
系１００は基準高周波ｆを発生する発振器１と、高周波
Ｆのパルス幅を決めるパルス信号ｐを発生するパルス発
生器２と、基準高周波信号ｆとパルス信号ｐとを合成し
高周波パルスｐf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増幅器３とから成る。
【０００５】検知部２００は、高周波パルス増幅器３の
出力する高周波パルスにより被検体４に高周波電波を照
射するとともに高周波電波の照射後、被検体４から放射
されるＮＱＲ信号を検知する高周波コイル５と、その同
調回路６と、同調回路６の接続を高周波パルス発生系１
００或いはＮＱＲ信号測定系２００のいずれか一方に切
換えるスイッチ回路７が備えられる。
出力する高周波パルスにより被検体４に高周波電波を照
射するとともに高周波電波の照射後、被検体４から放射
されるＮＱＲ信号を検知する高周波コイル５と、その同
調回路６と、同調回路６の接続を高周波パルス発生系１
００或いはＮＱＲ信号測定系２００のいずれか一方に切
換えるスイッチ回路７が備えられる。
【０００６】ＮＱＲ信号測定系３００は、高周波コイル
５から送られる測定信号を増幅するための低雑音増幅器
８と、増幅された測定信号に搬送波である高周波ｆを加
え位相検波してＮＱＲ信号を検波する位相検波器９と、
位相検波器９で得られたＮＱＲ信号をデジタル変換する
Ａ／Ｄ変換器１０と、デジタル信号として得られた複数
の測定結果の加算平均をとる加算平均回路１１と、オシ
ロスコープ、ＣＲＴ等測定結果を表示する表示装置１２
とから成る。
５から送られる測定信号を増幅するための低雑音増幅器
８と、増幅された測定信号に搬送波である高周波ｆを加
え位相検波してＮＱＲ信号を検波する位相検波器９と、
位相検波器９で得られたＮＱＲ信号をデジタル変換する
Ａ／Ｄ変換器１０と、デジタル信号として得られた複数
の測定結果の加算平均をとる加算平均回路１１と、オシ
ロスコープ、ＣＲＴ等測定結果を表示する表示装置１２
とから成る。
【０００７】このような構成において、高周波パルス照
射時においては、高周波パルス増幅器３から出力された
高周波パルスｐfをスイッチ回路７及び同調回路６を介
して高周波コイル５に印加し、被検体４に高周波電波を
照射する。高周波パルスの終了と同時にスイッチ回路７
は同調回路６から高周波パルス増幅器３を切り放し、低
雑音増幅器８を同調回路６に接続し、高周波パルスによ
り励起された被検体４から放射されるＮＱＲ信号の測定
を開始する。
射時においては、高周波パルス増幅器３から出力された
高周波パルスｐfをスイッチ回路７及び同調回路６を介
して高周波コイル５に印加し、被検体４に高周波電波を
照射する。高周波パルスの終了と同時にスイッチ回路７
は同調回路６から高周波パルス増幅器３を切り放し、低
雑音増幅器８を同調回路６に接続し、高周波パルスによ
り励起された被検体４から放射されるＮＱＲ信号の測定
を開始する。
【０００８】ＮＱＲ信号の測定において、被検体から放
射されたＮＱＲ信号はまず低雑音増幅器８で増幅され、
位相検波器９で検波される。しかし、一般に励起パルス
直後に被検体から放射されるＮＱＲ信号は極めて微弱で
１マイクロボルトまたはそれ以下の信号であり、励起パ
ルスと検知しようとする信号の比は通常１０8以上であ
る。このため低雑音増幅器８の出力信号波形ｐ8は図３
に示すようにスイッチ回路４から漏れ込んだ僅かな励起
パルス信号ｐ’とそれに続く微弱なＮＱＲ信号ｑが出力
される。図では説明のためＮＱＲ信号を誇張して大きく
記しているが、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、通常励起パルスｐ’のみが観測されＮＱＲ信号ｑは
回路の熱雑音に埋もれて信号として認識できない。これ
は位相検波器９で検波される段階でも同様でＮＱＲ信号
はノイズに埋もれ認識できない（図２のｐ9）。
射されたＮＱＲ信号はまず低雑音増幅器８で増幅され、
位相検波器９で検波される。しかし、一般に励起パルス
直後に被検体から放射されるＮＱＲ信号は極めて微弱で
１マイクロボルトまたはそれ以下の信号であり、励起パ
ルスと検知しようとする信号の比は通常１０8以上であ
る。このため低雑音増幅器８の出力信号波形ｐ8は図３
に示すようにスイッチ回路４から漏れ込んだ僅かな励起
パルス信号ｐ’とそれに続く微弱なＮＱＲ信号ｑが出力
される。図では説明のためＮＱＲ信号を誇張して大きく
記しているが、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、通常励起パルスｐ’のみが観測されＮＱＲ信号ｑは
回路の熱雑音に埋もれて信号として認識できない。これ
は位相検波器９で検波される段階でも同様でＮＱＲ信号
はノイズに埋もれ認識できない（図２のｐ9）。
【０００９】このように一回のパルス計測ではＮＱＲ信
号は検知できないため、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。加算平均回路１１
は複数の測定データを加算平均することにより回路のラ
ンダムノイズを低減し、ＮＱＲ信号（図２のｐ11）を取
り出すことができる。得られたＮＱＲ信号は表示装置１
２或いはデータ解析装置で表示し観測することができ
る。
号は検知できないため、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。加算平均回路１１
は複数の測定データを加算平均することにより回路のラ
ンダムノイズを低減し、ＮＱＲ信号（図２のｐ11）を取
り出すことができる。得られたＮＱＲ信号は表示装置１
２或いはデータ解析装置で表示し観測することができ
る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ところで通常ＮＱＲ励
起に用いられる高周波コイル５は電波の放射効率及びＮ
ＱＲ信号の検知感度の高いものが望まれるため、高いＱ
値を持つ。コイルがＱ値を持つことにより、矩形変調さ
れた高周波が入力されると、信号の立上がり・立下がり
にＱ値で決る時定数τの遅れが発生する。即ち、励起パ
ルスの電圧をＶE0とすると、励起パルス終了ｔ秒後に高
周波コイル５に残留する電圧ＶEは ＶE＝ＶE0ＥＸＰ（−ｔ／τ） である（図３（ａ））。従って、ＮＱＲ信号を測定する
際、この励起パルスの残留電圧による残留信号ｐ9が図
３（ｂ）に示すような検波波形として観測される。尚、
励起パルスの周波数はｆ0であるので、減衰波形は振動
しない単純な減衰信号として表われる。
起に用いられる高周波コイル５は電波の放射効率及びＮ
ＱＲ信号の検知感度の高いものが望まれるため、高いＱ
値を持つ。コイルがＱ値を持つことにより、矩形変調さ
れた高周波が入力されると、信号の立上がり・立下がり
にＱ値で決る時定数τの遅れが発生する。即ち、励起パ
ルスの電圧をＶE0とすると、励起パルス終了ｔ秒後に高
周波コイル５に残留する電圧ＶEは ＶE＝ＶE0ＥＸＰ（−ｔ／τ） である（図３（ａ））。従って、ＮＱＲ信号を測定する
際、この励起パルスの残留電圧による残留信号ｐ9が図
３（ｂ）に示すような検波波形として観測される。尚、
励起パルスの周波数はｆ0であるので、減衰波形は振動
しない単純な減衰信号として表われる。
【００１１】一方、ＮＱＲ信号も励起パルスの印加直後
から発生して一定の減衰時定数をもってその信号強度は
時間と共に減衰していくため、励起パルスの残留信号の
影響は長時間に及び、ＮＱＲ信号は励起パルスの残留信
号に重畳した信号となって観測されることになる。その
検波波形を図３（ｃ）、（ｄ）に示した。ここでＮＱＲ
信号の周波数ｆRは被検体の温度によって僅かながら変
動するが、この周波数ｆRと励起周波数ｆ0との間に僅か
な周波数の相違がある場合には、検波される検波信号は
励起パルスの漏れ信号に引き続いて周数ｆD（ｆD＝ｆ0
−ｆR）を持つ減衰振動波形のＮＱＲ信号が観測される
（図３（ｃ））。
から発生して一定の減衰時定数をもってその信号強度は
時間と共に減衰していくため、励起パルスの残留信号の
影響は長時間に及び、ＮＱＲ信号は励起パルスの残留信
号に重畳した信号となって観測されることになる。その
検波波形を図３（ｃ）、（ｄ）に示した。ここでＮＱＲ
信号の周波数ｆRは被検体の温度によって僅かながら変
動するが、この周波数ｆRと励起周波数ｆ0との間に僅か
な周波数の相違がある場合には、検波される検波信号は
励起パルスの漏れ信号に引き続いて周数ｆD（ｆD＝ｆ0
−ｆR）を持つ減衰振動波形のＮＱＲ信号が観測される
（図３（ｃ））。
【００１２】これに対し、ＮＱＲ信号の周波数ｆRとＮ
ＱＲ励起に用いられる高周波パルスの周波数ｆ0とが等
しい（ｆ0＝ｆR）場合には、同図（ｄ）に示すようにＮ
ＱＲ信号の減衰信号は、励起パルスの残留信号と同様振
動しない信号となる。従って、これらが重畳された検波
波形は、励起パルスのみの残留信号と区別することが困
難である。
ＱＲ励起に用いられる高周波パルスの周波数ｆ0とが等
しい（ｆ0＝ｆR）場合には、同図（ｄ）に示すようにＮ
ＱＲ信号の減衰信号は、励起パルスの残留信号と同様振
動しない信号となる。従って、これらが重畳された検波
波形は、励起パルスのみの残留信号と区別することが困
難である。
【００１３】このため、まず高周波コイル５内に被検体
４の存在しない状態での参照データを測定しておき、次
に被検体４が存在する状態で測定した計測データを差し
引くことにより励起パルスの残留信号による誤差成分を
除去し、ＮＱＲ信号の有無を判定する方法が考えられ
る。しかし、一般に高いＱ値を持つ高周波コイル５にお
いては被検体４の有無によってコイルの同調周波数やＱ
値が変化するため正確な参照データを得ることができな
い。
４の存在しない状態での参照データを測定しておき、次
に被検体４が存在する状態で測定した計測データを差し
引くことにより励起パルスの残留信号による誤差成分を
除去し、ＮＱＲ信号の有無を判定する方法が考えられ
る。しかし、一般に高いＱ値を持つ高周波コイル５にお
いては被検体４の有無によってコイルの同調周波数やＱ
値が変化するため正確な参照データを得ることができな
い。
【００１４】この発明はこのような従来の問題点を解決
するためになされたもので、ＮＱＲ信号の周波数に関係
なく、励起パルスの影響を除去して真のＮＱＲ信号を容
易且つ正確に測定することができるＮＱＲ信号測定法及
びその装置を提供することを目的とする。
するためになされたもので、ＮＱＲ信号の周波数に関係
なく、励起パルスの影響を除去して真のＮＱＲ信号を容
易且つ正確に測定することができるＮＱＲ信号測定法及
びその装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
る本発明のＮＱＲ信号測定方法は、特定の周波数の電波
をパルス状にして被検体に照射した後、パルス状電波に
より励起した被検体中の特定物質から放射されるＮＱＲ
信号を検知するＮＱＲ信号測定方法において、被検体に
静磁場が存在しない状態でＮＱＲ信号を測定した第１の
測定結果と、被検体にＮＱＲ信号の検知を不能にする大
きさの静磁場を印加した状態でＮＱＲ信号を測定した第
２の測定結果とを差引き、真のＮＱＲ信号を測定するも
のである。
る本発明のＮＱＲ信号測定方法は、特定の周波数の電波
をパルス状にして被検体に照射した後、パルス状電波に
より励起した被検体中の特定物質から放射されるＮＱＲ
信号を検知するＮＱＲ信号測定方法において、被検体に
静磁場が存在しない状態でＮＱＲ信号を測定した第１の
測定結果と、被検体にＮＱＲ信号の検知を不能にする大
きさの静磁場を印加した状態でＮＱＲ信号を測定した第
２の測定結果とを差引き、真のＮＱＲ信号を測定するも
のである。
【００１６】また本発明のＮＱＲ装置は、特定の周波数
の高周波パルスを発生する高周波パルス発生手段と、高
周波パルスにより駆動されパルス状電波を被検体に照射
するとともにパルス状電波により励起した被検体中の特
定物質から放射されるＮＱＲ信号を検知する検知部と、
検知部の検知したＮＱＲ信号を検波する検波手段と、パ
ルス状電波発生手段および検波手段のいずれかを検知部
に選択的に接続する切換え手段とを備えたＮＱＲ装置に
おいて、検知部は被検体に静磁場を印加する静磁場発生
手段を備えたものであり、この静磁場発生手段はと被検
体にＮＱＲ信号を不能にする大きさの静磁場を印加する
ことができるものである。
の高周波パルスを発生する高周波パルス発生手段と、高
周波パルスにより駆動されパルス状電波を被検体に照射
するとともにパルス状電波により励起した被検体中の特
定物質から放射されるＮＱＲ信号を検知する検知部と、
検知部の検知したＮＱＲ信号を検波する検波手段と、パ
ルス状電波発生手段および検波手段のいずれかを検知部
に選択的に接続する切換え手段とを備えたＮＱＲ装置に
おいて、検知部は被検体に静磁場を印加する静磁場発生
手段を備えたものであり、この静磁場発生手段はと被検
体にＮＱＲ信号を不能にする大きさの静磁場を印加する
ことができるものである。
【００１７】
【作用】被検体に静磁場が存在する状態でパルス状電波
を照射した場合には、ゼーマン効果によりＮＱＲ信号は
観測できなくなる。即ち、特定の物質中の原子核の磁気
モーメントが静磁場と同じ方向に配向しようとするた
め、この原子核の四重極子モーメントは、分子の電場勾
配と平行な配向に留まり、ＮＱＲ現象を生じることなく
ＮＱＲ信号は観測されない。しかし、検知部のコイルに
はコイルのＱ値で決る時定数τの励起パルスの残留電圧
が存在するために第１の測定結果としては、この残留電
圧による減衰信号が得られる。
を照射した場合には、ゼーマン効果によりＮＱＲ信号は
観測できなくなる。即ち、特定の物質中の原子核の磁気
モーメントが静磁場と同じ方向に配向しようとするた
め、この原子核の四重極子モーメントは、分子の電場勾
配と平行な配向に留まり、ＮＱＲ現象を生じることなく
ＮＱＲ信号は観測されない。しかし、検知部のコイルに
はコイルのＱ値で決る時定数τの励起パルスの残留電圧
が存在するために第１の測定結果としては、この残留電
圧による減衰信号が得られる。
【００１８】一方、被検体に静磁場が存在しない状態で
パルス状電波を照射した場合には、被検体に特定の物質
が存在するときにはその物質中の原子核のＮＱＲ現象に
よりＮＱＲ信号が観測される。このＮＱＲ信号は励起パ
ルス直後の減衰信号として得られ、この場合にも第１の
測定と同様に励起パルスの残留電圧による減衰信号が観
測されるので、第２の測定結果はＮＱＲ信号と励起パル
スの残留信号との重畳された信号が検出される。この第
２の測定結果から第１の測定結果を差引くことにより残
留信号による誤差成分を除去し真のＮＱＲ信号が求めら
れる。
パルス状電波を照射した場合には、被検体に特定の物質
が存在するときにはその物質中の原子核のＮＱＲ現象に
よりＮＱＲ信号が観測される。このＮＱＲ信号は励起パ
ルス直後の減衰信号として得られ、この場合にも第１の
測定と同様に励起パルスの残留電圧による減衰信号が観
測されるので、第２の測定結果はＮＱＲ信号と励起パル
スの残留信号との重畳された信号が検出される。この第
２の測定結果から第１の測定結果を差引くことにより残
留信号による誤差成分を除去し真のＮＱＲ信号が求めら
れる。
【００１９】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して更に
説明する。尚、図１において図４と同一の構成部分につ
いては同一の番号を付けて表わした。図１は本発明によ
るＮＱＲ信号測定装置の全体構成を示す図で、検知しよ
うとする物質に照射される特定された周波数（ＮＱＲ周
波数）ｆ0の高周波パルスを発生する高周波パルス発生
系１００と、被検体４が置かれる検知部２００と、被検
体４から放射されるＮＱＲ信号を測定するＮＱＲ信号測
定系３００と、図示しない計測シーケンスを制御する制
御装置とから成る。
説明する。尚、図１において図４と同一の構成部分につ
いては同一の番号を付けて表わした。図１は本発明によ
るＮＱＲ信号測定装置の全体構成を示す図で、検知しよ
うとする物質に照射される特定された周波数（ＮＱＲ周
波数）ｆ0の高周波パルスを発生する高周波パルス発生
系１００と、被検体４が置かれる検知部２００と、被検
体４から放射されるＮＱＲ信号を測定するＮＱＲ信号測
定系３００と、図示しない計測シーケンスを制御する制
御装置とから成る。
【００２０】高周波パルス発生系（高周波パルス発生手
段）１００は基準高周波ｆを発生する発振器１と、高周
波ｆのパルス幅を決めるパルス信号ｐを発生するパルス
発生器２と、基準高周波信号ｆとパルス信号ｐとを合成
し高周波パルスｐf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増幅器３とから成る。高周
波パルス発生系１００で発生される信号を図２に示し
た。
段）１００は基準高周波ｆを発生する発振器１と、高周
波ｆのパルス幅を決めるパルス信号ｐを発生するパルス
発生器２と、基準高周波信号ｆとパルス信号ｐとを合成
し高周波パルスｐf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増幅器３とから成る。高周
波パルス発生系１００で発生される信号を図２に示し
た。
【００２１】このように高周波パルスｐfは矩形波ｐで
変調された高周波であるため、その周波数は、発振器１
により発生する高周波ｆの周波数をｆ0とするとき、こ
の周波数ｆ0を中心とした帯域幅を持つ。従って、励起
周波数ｆ0と検知を目的とするＮＱＲ周波数ｆRとの間に
僅かな周波数の相違が有ってもＮＱＲ信号の検知が可能
となる。尚、検知可能な帯域幅ＦWは励起周波数ｆ0と励
起パルス幅ＴWによるが、ｆ0≒５ＭＨｚ、パルス幅ＴW
≒２００マイクロ秒ではＦW≒２〜４ｋＨｚである。
変調された高周波であるため、その周波数は、発振器１
により発生する高周波ｆの周波数をｆ0とするとき、こ
の周波数ｆ0を中心とした帯域幅を持つ。従って、励起
周波数ｆ0と検知を目的とするＮＱＲ周波数ｆRとの間に
僅かな周波数の相違が有ってもＮＱＲ信号の検知が可能
となる。尚、検知可能な帯域幅ＦWは励起周波数ｆ0と励
起パルス幅ＴWによるが、ｆ0≒５ＭＨｚ、パルス幅ＴW
≒２００マイクロ秒ではＦW≒２〜４ｋＨｚである。
【００２２】検知部２００は、高周波パルス増幅器３の
出力する高周波パルスにより被検体４に高周波電波を照
射するとともに高周波電波の照射後、被検体４から放射
されるＮＱＲ信号を検知する高周波コイル５と、その同
調回路６と、高周波コイル５の同調回路６の接続を高周
波パルス発生系１０或いはＮＱＲ信号測定系２０のいず
れか一方に切換えるスイッチ回路７が備えられ、更に高
周波コイル５の周囲に静磁場発生用コイル１３が配置さ
れる。
出力する高周波パルスにより被検体４に高周波電波を照
射するとともに高周波電波の照射後、被検体４から放射
されるＮＱＲ信号を検知する高周波コイル５と、その同
調回路６と、高周波コイル５の同調回路６の接続を高周
波パルス発生系１０或いはＮＱＲ信号測定系２０のいず
れか一方に切換えるスイッチ回路７が備えられ、更に高
周波コイル５の周囲に静磁場発生用コイル１３が配置さ
れる。
【００２３】ここで励起用高周波パルスの電力は、高周
波コイル５内の被検体７にＮＱＲ励起に必要なエネルギ
ーを供給するに充分なパルス電力が要求され、例えば空
港荷物用検査用コイルでは少なくとも数キロワットから
数１０キロワットの電力で駆動される必要があり、この
場合、同調回路６の入力端での電圧は数十Ｖ〜数百Ｖで
ある。
波コイル５内の被検体７にＮＱＲ励起に必要なエネルギ
ーを供給するに充分なパルス電力が要求され、例えば空
港荷物用検査用コイルでは少なくとも数キロワットから
数１０キロワットの電力で駆動される必要があり、この
場合、同調回路６の入力端での電圧は数十Ｖ〜数百Ｖで
ある。
【００２４】静磁場発生用コイル１３はＮＱＲ励起・検
知用の高周波コイル５と電磁的に結合し相互干渉するこ
とがないように、そして互いのコイル軸方向が直交する
ように配置される。また静磁場発生用コイル１３で発生
される磁場強度は、ゼーマン効果によって対象とする物
質の原子のＮＱＲ現象を不能とする強度であればよく、
例えば１００〜５００ガウス程度の比較的低磁場が発生
できるものでよい。静磁場発生用コイル１３は直流電源
１４により駆動される。
知用の高周波コイル５と電磁的に結合し相互干渉するこ
とがないように、そして互いのコイル軸方向が直交する
ように配置される。また静磁場発生用コイル１３で発生
される磁場強度は、ゼーマン効果によって対象とする物
質の原子のＮＱＲ現象を不能とする強度であればよく、
例えば１００〜５００ガウス程度の比較的低磁場が発生
できるものでよい。静磁場発生用コイル１３は直流電源
１４により駆動される。
【００２５】ＮＱＲ信号測定系（測定手段）３００は、
低雑音増幅器８と、位相検波器９と、Ａ／Ｄ変換器１０
と、加算平均回路１１と、データ処理装置１５と、オシ
ログラフ、ＣＲＴ等の表示装置１２とから成る。低雑音
増幅器８は、高周波コイル５から得られた測定信号のう
ち一定レベル以上の信号をカットする。位相検波器９
は、増幅された測定信号に発振器１からの高周波ｆを加
え位相検波してＮＱＲ信号を検波する。Ａ／Ｄ変換器１
０は、パルス発生器２が発生したパルス信号ｐをコント
ロール信号として位相検波器９で得られた信号のうちＮ
ＱＲ信号をデジタル変換する。加算平均回路１１は、並
列又は直列で送られるデジタルＮＱＲ信号の複数回の測
定結果の加算平均をとる。ＮＱＲ信号測定系３００で観
測される信号を図２に示した。
低雑音増幅器８と、位相検波器９と、Ａ／Ｄ変換器１０
と、加算平均回路１１と、データ処理装置１５と、オシ
ログラフ、ＣＲＴ等の表示装置１２とから成る。低雑音
増幅器８は、高周波コイル５から得られた測定信号のう
ち一定レベル以上の信号をカットする。位相検波器９
は、増幅された測定信号に発振器１からの高周波ｆを加
え位相検波してＮＱＲ信号を検波する。Ａ／Ｄ変換器１
０は、パルス発生器２が発生したパルス信号ｐをコント
ロール信号として位相検波器９で得られた信号のうちＮ
ＱＲ信号をデジタル変換する。加算平均回路１１は、並
列又は直列で送られるデジタルＮＱＲ信号の複数回の測
定結果の加算平均をとる。ＮＱＲ信号測定系３００で観
測される信号を図２に示した。
【００２６】データ処理装置１５は、第１回の測定シー
ケンスで得られた参照データを記録すると共に第２回の
測定シーケンスで得られた測定データと参照データとの
差を取り、表示装置１２に表示させる。表示装置１２は
測定データと参照データとの差に基づき、特定物質の有
無を表示する装置であってもよく、また計測データの差
の波形を解析しその結果を表示するデータ解析装置を備
えていてもよい。尚、デジタル化されたＮＱＲ信号波形
を観測するためには、一般に使用されているようにデジ
タル波形データを図示しないＤ／Ａ変換器によりアナロ
グ信号に変換しＣＲＴ表示器で観測することができる。
また例えばＮＱＲ信号の振幅は被検体内に含まれる検知
目的物質の量に比例するので、ＮＱＲ信号の信号強度が
一定レベルを越えたときデータ処理装置１５のＣＲＴに
警告メッセージとして表示することも可能である。
ケンスで得られた参照データを記録すると共に第２回の
測定シーケンスで得られた測定データと参照データとの
差を取り、表示装置１２に表示させる。表示装置１２は
測定データと参照データとの差に基づき、特定物質の有
無を表示する装置であってもよく、また計測データの差
の波形を解析しその結果を表示するデータ解析装置を備
えていてもよい。尚、デジタル化されたＮＱＲ信号波形
を観測するためには、一般に使用されているようにデジ
タル波形データを図示しないＤ／Ａ変換器によりアナロ
グ信号に変換しＣＲＴ表示器で観測することができる。
また例えばＮＱＲ信号の振幅は被検体内に含まれる検知
目的物質の量に比例するので、ＮＱＲ信号の信号強度が
一定レベルを越えたときデータ処理装置１５のＣＲＴに
警告メッセージとして表示することも可能である。
【００２７】制御装置は、高周波パルス発生系１００に
おける高周波及びパルス発生のシーケンス、スイッチ回
路７の制御、静磁場発生用コイル１３を駆動する直流電
源１４の制御及びＮＱＲ信号測定系３００の測定のシー
ケンスを制御する。このような構成において、まず第１
回の測定においては、直流電源１４により静磁場発生用
コイル１３を駆動し静磁場を発生させた状態で、制御装
置により制御されたＮＱＲ測定シーケンスで計測を行
う。即ち、高周波パルス照射時においては、高周波パル
ス増幅器３から出力された高周波パルスをスイッチ回路
７及び同調回路６を介して高周波コイル５に印加し、被
検体４に高周波電波を照射する。高周波パルスの終了と
同時にスイッチ回路７は同調回路６から高周波パルス増
幅器３を切り放し、低雑音増幅器８を同調回路６に接続
し、低雑音増幅器８に入力される信号を増幅した後、位
相検波器９において検波する。
おける高周波及びパルス発生のシーケンス、スイッチ回
路７の制御、静磁場発生用コイル１３を駆動する直流電
源１４の制御及びＮＱＲ信号測定系３００の測定のシー
ケンスを制御する。このような構成において、まず第１
回の測定においては、直流電源１４により静磁場発生用
コイル１３を駆動し静磁場を発生させた状態で、制御装
置により制御されたＮＱＲ測定シーケンスで計測を行
う。即ち、高周波パルス照射時においては、高周波パル
ス増幅器３から出力された高周波パルスをスイッチ回路
７及び同調回路６を介して高周波コイル５に印加し、被
検体４に高周波電波を照射する。高周波パルスの終了と
同時にスイッチ回路７は同調回路６から高周波パルス増
幅器３を切り放し、低雑音増幅器８を同調回路６に接続
し、低雑音増幅器８に入力される信号を増幅した後、位
相検波器９において検波する。
【００２８】低雑音増幅器８に入力される信号は、スイ
ッチ回路７から漏れ込んだわずかな励起パルス信号とそ
れに続く励起パルスの残留信号であるが、増幅器の飽和
レベル以上の信号はカットされて位相検波器９に出力さ
れる。このような測定信号は位相検波器９において高周
波ｆを加えることにより位相検波される。このような１
回のパルス計測で得られるＮＱＲ信号波形は、回路のラ
ンダムノイズに埋れたデータであるため検知することが
できない。従って、繰返し励起パルスを発生し、得られ
た複数の計測データをＡ／Ｄ変換器１０でデジタル変換
した後、デジタル加算平均回路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し、認識可能なＮ
ＱＲ信号波形を得ることができる。
ッチ回路７から漏れ込んだわずかな励起パルス信号とそ
れに続く励起パルスの残留信号であるが、増幅器の飽和
レベル以上の信号はカットされて位相検波器９に出力さ
れる。このような測定信号は位相検波器９において高周
波ｆを加えることにより位相検波される。このような１
回のパルス計測で得られるＮＱＲ信号波形は、回路のラ
ンダムノイズに埋れたデータであるため検知することが
できない。従って、繰返し励起パルスを発生し、得られ
た複数の計測データをＡ／Ｄ変換器１０でデジタル変換
した後、デジタル加算平均回路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し、認識可能なＮ
ＱＲ信号波形を得ることができる。
【００２９】この加算平均回路１１で得られた信号は被
検体７がＮＱＲ信号を発生する物質であるか否かに拘ら
ず励起パルスの残留信号データである。このようにして
得られた計測結果はデータ処理装置１５において参照デ
ータとして記録される。次いで、直流電源１４をオフに
して静磁場の存在しない状態で、第１回と同様の測定シ
ーケンスでＮＱＲ計測を繰り返し、加算平均回路１１で
測定データを得る。データ処理装置１５は、この測定デ
ータと先に計測した参照データとの差を取る。この際、
低雑音増幅器８に入力される信号は、第１回の測定と同
様にスイッチ回路７から漏れ込んだわずかな励起パルス
信号とそれに続く励起パルスの残留信号と、更に被検体
４に特定物質が存在するときはその物質から放射された
ＮＱＲ信号であり、このＮＱＲ信号は減衰する励起パル
スの残留信号に重畳されている。次いで位相検波回路９
で検波されるＮＱＲ信号は、その周波数ｆRと高周波ｆ
の周波数ｆ0とが一致するときは振動しない減衰信号と
してであり、その周波数ｆRと高周波ｆの周波数ｆ0とが
所定の帯域巾ずれているときには周波数ｆD（＝ｆ0−ｆ
R）で振動する減衰信号となり、いずれの場合にも加算
平均回路１１で得られる測定データはＮＱＲ信号と残留
信号との和となる。
検体７がＮＱＲ信号を発生する物質であるか否かに拘ら
ず励起パルスの残留信号データである。このようにして
得られた計測結果はデータ処理装置１５において参照デ
ータとして記録される。次いで、直流電源１４をオフに
して静磁場の存在しない状態で、第１回と同様の測定シ
ーケンスでＮＱＲ計測を繰り返し、加算平均回路１１で
測定データを得る。データ処理装置１５は、この測定デ
ータと先に計測した参照データとの差を取る。この際、
低雑音増幅器８に入力される信号は、第１回の測定と同
様にスイッチ回路７から漏れ込んだわずかな励起パルス
信号とそれに続く励起パルスの残留信号と、更に被検体
４に特定物質が存在するときはその物質から放射された
ＮＱＲ信号であり、このＮＱＲ信号は減衰する励起パル
スの残留信号に重畳されている。次いで位相検波回路９
で検波されるＮＱＲ信号は、その周波数ｆRと高周波ｆ
の周波数ｆ0とが一致するときは振動しない減衰信号と
してであり、その周波数ｆRと高周波ｆの周波数ｆ0とが
所定の帯域巾ずれているときには周波数ｆD（＝ｆ0−ｆ
R）で振動する減衰信号となり、いずれの場合にも加算
平均回路１１で得られる測定データはＮＱＲ信号と残留
信号との和となる。
【００３０】従って被検体７がＮＱＲ信号を発生する物
質を含むものであれば、参照データとの差のデータは０
とはならないので、その物質の存在が検知できる。一方
被検体７がＮＱＲ信号を発生しない物質であれば計測デ
ータにはＮＱＲ信号は表われず、励起パルスの残留信号
のみが測定されるため、参照データとの差のデータは０
となる。データ処理装置１５は、以上の判定結果を表示
装置１２に表示させる。表示は、デジタル化された波形
データ（差データ）をＤ／Ａ変換器によりアナログ信号
に変換しＣＲＴ上に波形として表示させることができ
る。またＮＱＲ信号の強度が一定のレベルを越えたとき
に警告メッセージを表示するようにしてもよい。これに
よりＮＱＲ信号の有無、即ち特定物質の存否を容易にか
つ確実に判定できる。
質を含むものであれば、参照データとの差のデータは０
とはならないので、その物質の存在が検知できる。一方
被検体７がＮＱＲ信号を発生しない物質であれば計測デ
ータにはＮＱＲ信号は表われず、励起パルスの残留信号
のみが測定されるため、参照データとの差のデータは０
となる。データ処理装置１５は、以上の判定結果を表示
装置１２に表示させる。表示は、デジタル化された波形
データ（差データ）をＤ／Ａ変換器によりアナログ信号
に変換しＣＲＴ上に波形として表示させることができ
る。またＮＱＲ信号の強度が一定のレベルを越えたとき
に警告メッセージを表示するようにしてもよい。これに
よりＮＱＲ信号の有無、即ち特定物質の存否を容易にか
つ確実に判定できる。
【００３１】
【発明の効果】以上の実施例からも明らかなように本発
明のＮＱＲ信号測定方法及びＮＱＲ装置によれば、被検
体に特定の励起パルスを照射する検知部に静磁場を発生
させる手段を設け、静磁場の存在下及び非存在下でＮＱ
Ｒ信号測定を行い、両者の差を取るようにしたので、励
起パルスの残留信号の影響を受けないでＮＱＲ信号の有
無を容易かつ確実に判定できる。従って、電波の放射効
率及びＮＱＲ信号の検知感度の高く、Ｑ値の高い高周波
コイルを使用しても励起パルスの立ち下がり時間が長引
くことに伴う残留信号の重畳を問題とすることなく確実
な判定が可能となる。
明のＮＱＲ信号測定方法及びＮＱＲ装置によれば、被検
体に特定の励起パルスを照射する検知部に静磁場を発生
させる手段を設け、静磁場の存在下及び非存在下でＮＱ
Ｒ信号測定を行い、両者の差を取るようにしたので、励
起パルスの残留信号の影響を受けないでＮＱＲ信号の有
無を容易かつ確実に判定できる。従って、電波の放射効
率及びＮＱＲ信号の検知感度の高く、Ｑ値の高い高周波
コイルを使用しても励起パルスの立ち下がり時間が長引
くことに伴う残留信号の重畳を問題とすることなく確実
な判定が可能となる。
【００３２】本発明のＮＱＲ信号測定法及びＮＱＲ装置
は、このように窒素化合物等の特定の物質の存否を確実
に判定することができるので、従来のエックス線検査法
では不可能な範囲の物質の特定が可能であり、航空機持
ち込み荷物中に危険物の検知、通関貨物中に混入せしめ
られた上記取締対象物の検知、その他、危険物・管理物
質の持ち込み制限施設等の入退場管理監視等、広い分野
に応用できる。
は、このように窒素化合物等の特定の物質の存否を確実
に判定することができるので、従来のエックス線検査法
では不可能な範囲の物質の特定が可能であり、航空機持
ち込み荷物中に危険物の検知、通関貨物中に混入せしめ
られた上記取締対象物の検知、その他、危険物・管理物
質の持ち込み制限施設等の入退場管理監視等、広い分野
に応用できる。
【図１】 ＮＱＲ信号測定装置の全体構成を示す図。
【図２】 図１のＮＱＲ信号測定装置における発生信号
及び測定信号を示す図。
及び測定信号を示す図。
【図３】 ＮＱＲ信号測定装置の測定系で計測される測
定結果を説明する図。
定結果を説明する図。
【図４】 従来のＮＱＲ信号測定装置の全体構成を示す
図。
図。
１…基準高周波発振器（高周波パルス発生手段） ２…パルス発生器（高周波パルス発生手段） ３…高周波パルス増幅器（高周波パルス発生手段） ４…被検体 ５…高周波コイル（検知部） ６…同調回路（検知部） ７…スイッチ回路 ８…低雑音増幅器（測定手段） ９…位相検波器（測定手段） １０…Ａ／Ｄ変換器（測定手段） １１…ディジタル加算平均回路（測定手段） １２…データ表示装置 １３…静磁場発生用コイル（静磁場発生手段） １４…直流電源（静磁場発生手段） １５…データ処理装置
Claims (2)
- 【請求項１】特定の周波数の電波をパルス状にして被検
体に照射した後、前記パルス状電波により励起した前記
被検体中の特定物質から放射される核四重極共鳴信号を
検知する核四重極共鳴信号測定方法において、前記被検
体に静磁場が存在しない状態で核四重極共鳴信号を測定
した第１の測定結果と、前記被検体に前記核四重極共鳴
信号の検知を不能にする大きさの静磁場を印加した状態
で核四重極共鳴信号を測定した第２の測定結果とを差引
き、真の核四重極共鳴信号を求めることを特徴とする核
四重極共鳴信号測定方法。 - 【請求項２】特定の周波数の高周波パルスを発生する高
周波パルス発生手段と、前記高周波パルスによって駆動
されパルス状電波を被検体に照射するとともに前記パル
ス状電波により励起した前記被検体中の特定物質から放
射される核四重極共鳴信号を検知する検知部と、前記検
知部の検知した核四重極共鳴信号を測定する測定手段
と、前記パルス状電波発生手段および前記測定手段のい
ずれかを前記検知部に選択的に接続する切換え手段とを
備えた核四重極共鳴装置において、前記検知部は前記被
検体に静磁場を印加する静磁場発生手段を備えたことを
特徴とする核四重極共鳴装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18289393A JPH0735871A (ja) | 1993-07-23 | 1993-07-23 | 核四重極共鳴信号測定方法及び核四重極共鳴装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18289393A JPH0735871A (ja) | 1993-07-23 | 1993-07-23 | 核四重極共鳴信号測定方法及び核四重極共鳴装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0735871A true JPH0735871A (ja) | 1995-02-07 |
Family
ID=16126240
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18289393A Pending JPH0735871A (ja) | 1993-07-23 | 1993-07-23 | 核四重極共鳴信号測定方法及び核四重極共鳴装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0735871A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2506753A (en) * | 2012-09-07 | 2014-04-09 | Morpho Detection Inc | A nuclear quadrupole resonance (NQR) sensor assembly with interference removal |
| US9575147B2 (en) | 2012-09-07 | 2017-02-21 | Morpho Detection, Llc | Nuclear quadrupole resonance system and method of using the same to remove interference components from sensor signals |
-
1993
- 1993-07-23 JP JP18289393A patent/JPH0735871A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2506753A (en) * | 2012-09-07 | 2014-04-09 | Morpho Detection Inc | A nuclear quadrupole resonance (NQR) sensor assembly with interference removal |
| US9575147B2 (en) | 2012-09-07 | 2017-02-21 | Morpho Detection, Llc | Nuclear quadrupole resonance system and method of using the same to remove interference components from sensor signals |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020924 |