JPH11231032A - Nmr装置 - Google Patents

Nmr装置

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JPH11231032A
JPH11231032A JP4291998A JP4291998A JPH11231032A JP H11231032 A JPH11231032 A JP H11231032A JP 4291998 A JP4291998 A JP 4291998A JP 4291998 A JP4291998 A JP 4291998A JP H11231032 A JPH11231032 A JP H11231032A
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JP
Japan
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amplitude
phase
frequency signal
signal
error
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP4291998A
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English (en)
Inventor
Takahiro Anai
穴井孝弘
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Jeol Ltd
Original Assignee
Jeol Ltd
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Publication date
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Publication of JPH11231032A publication Critical patent/JPH11231032A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】高周波信号の振幅が制御されたときに起きる位
相誤差と振幅誤差を正確に測定でき、かつ、その測定結
果に基づいて高周波信号の位相と振幅を制御できるよう
にしたNMR装置を提供する。 【解決手段】高周波信号を発振する高周波発振器と、高
周波信号の位相を制御する位相制御器と、高周波信号の
振幅を制御する振幅制御器と、前記位相制御器と振幅制
御器により位相及び振幅が制御された高周波信号をNM
R信号検出器に送り、かつ、その後検出されるNMR信
号を取り出すデュプレクサと、取り出されたNMR信号
を高周波からオーディオ周波数に変換する受信器と、オ
ーディオ周波数に変換されたNMR信号をデータ処理す
る手段を備えたNMR装置において、前記振幅制御器が
高周波信号の振幅を制御する際に高周波信号に与える位
相誤差と振幅誤差とを記憶するための記憶手段と、該記
憶手段から位相誤差と振幅誤差とに関するデータを読み
出して前記位相制御器と振幅制御器へ送り、高周波信号
の位相と振幅を補正する手段を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、出力される高周波
信号の位相値及び振幅値を正確に制御することのできる
NMR装置に関する。
【0002】
【従来の技術】NMR装置は、静磁場中に置かれた被測
定試料に高周波信号を照射し、その後、被測定試料から
出る微小な高周波信号(NMR信号)を検出し、その中
に含まれている分子構造情報を抽出することによって分
子構造を解析する装置である。
【0003】図1は、NMR装置の概略構成図である。
高周波発振器1から発振された高周波信号は、位相制御
器2及び振幅制御器3によって位相と振幅を制御され、
電力増幅器4に送られる。
【0004】電力増幅器4で、NMR信号を励起するた
めに必要な電力にまで増幅された高周波信号は、デュプ
レクサ5を介してNMR信号検出器6に送られて、検出
器6内に置かれた被測定試料に照射される。高周波照射
後、被測定試料から出る微小なNMR信号は、再びデュ
プレクサ5を介して前置増幅器7に送られ、受信可能な
信号強度にまで増幅される。
【0005】受信器8は、前置増幅器7で増幅された高
周波のNMR信号を、デジタル信号に変換可能なオーデ
ィオ周波数に周波数変換し、同時に振幅の制御を行な
う。受信器8でオーディオ周波数に周波数変換されたN
MR信号は、アナログ−デジタルデータ変換器9によっ
てデジタル信号に変換され、制御コンピュータ10に送
られる。
【0006】制御コンピュータ10は、位相制御器2及
び振幅制御器3を制御すると共に、時間領域で取り込ん
だNMR信号をフーリェ変換処理し、フーリェ変換後の
NMR信号の位相を自動的に補正した後、NMRスペク
トルとして表示する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】このような構成におい
て、被測定試料に照射される高周波信号は、その周波
数、位相、振幅が正確に制御できることが要求される。
従来の装置では、周波数については正確な制御が可能で
あったが、位相と振幅については必ずしも正確な制御が
できなかった。そして、位相と振幅の正確な制御ができ
ないと、NMR信号のS/Nを悪化させたり、不要なN
MR信号の消去が不完全であったり等の悪影響を及ぼす
ことが分かっている。
【0008】位相の問題についていえば、位相制御器2
の精度には問題はないのであるが、高周波信号が振幅の
制御を受けた場合、その振幅制御操作によって高周波の
位相が変化してしまうことが問題となっている。振幅を
変化させた場合に生じる位相誤差の原因には、振幅制御
を行なう振幅制御器3の位相特性や、高周波信号を増幅
する電力増幅器4の直線性など、NMR装置全体の電気
特性が微妙に関係している。
【0009】それらの中で、現在、位相誤差の最も大き
な原因となっているものは、振幅制御器3の振幅を変化
させた場合に起きる位相誤差である。
【0010】振幅制御器3は、振幅を制御した場合、位
相に対してはできるだけ影響が最小限になるように考慮
され、設計されているが、現在の技術では、完全に位相
誤差を抑えることは不可能である。
【0011】また、振幅制御器3の本来の目的である振
幅制御の精度にも必ず誤差があり、周波数が高くなるほ
ど、また、制御する振幅の減衰値が大きくなるほど、高
周波の漏れ信号による影響等により、その誤差は大きく
なってしまう。これも現在の技術で解決することは非常
にむつかしい。
【0012】このような問題を解決する方法として、ハ
ードウェアでの対策は限界に来ているため、ソフトウェ
アによる補正が考えられる。
【0013】振幅を制御した場合の位相誤差と振幅誤差
をコンピュータが予め知っていれば、振幅を制御する場
合に位相と振幅の変化分、誤差分を加味した制御値を与
えてやることで、見かけ上誤差のない制御が可能になる
からである。
【0014】そのためには、コンピュータは、振幅の制
御値に対する位相誤差と振幅誤差を知っておく必要があ
るが、それらを知るためには、その値を実際に測定しな
ければならない。しかし、位相誤差と振幅誤差は、高周
波信号の周波数に依存して変化するため、あらゆる場合
を考えてデータを測定しようとすると、そのデータ量は
非常に大きなものになってしまう。そして、そのデータ
を1つ1つ測定する方法が問題となる。
【0015】本発明の目的は、上述した点に鑑み、高周
波信号の振幅が制御されたときに起きる高周波信号の位
相変化と振幅誤差を正確に効率よく測定でき、かつ、そ
の測定結果に基づいて高周波信号の位相と振幅を制御で
きるようにしたNMR装置を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明のNMR装置は、高周波信号を発振する高周
波発振器と、高周波信号の位相を制御する位相制御器
と、高周波信号の振幅を制御する振幅制御器と、前記位
相制御器と振幅制御器により位相及び振幅が制御された
高周波信号をNMR信号検出器に送り、かつ、その後検
出されるNMR信号を取り出すデュプレクサと、取り出
されたNMR信号を高周波からオーディオ周波数に変換
する受信器と、オーディオ周波数に変換されたNMR信
号をデータ処理する手段を備えたNMR装置において、
前記振幅制御器が高周波信号の振幅を制御する際に高周
波信号に与える位相誤差と振幅誤差とを記憶するための
記憶手段と、該記憶手段から位相誤差と振幅誤差とに関
するデータを読み出して前記位相制御器と振幅制御器へ
送り、高周波信号の位相と振幅を補正する手段を設けた
ことを特徴としている。
【0017】また、前記NMR装置は、デュプレクサか
ら出力される高周波信号を、NMR信号検出器を経由す
ることなく受信器に送るための回路切り替え手段と、該
回路切り替え手段で回路を切り替えることによって、N
MR信号検出器を経由することなく受信器に取り込まれ
た高周波信号に基づいて、位相誤差と振幅誤差を求める
手段を有し、求めた位相誤差と振幅誤差を前記記憶手段
に記憶させるようにしたことを特徴としている。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態を説明する。図2は、本発明にかかる高周波
信号の位相及び振幅の較正方法を示したものである。本
発明では、デュプレクサ5とNMR信号検出器6の間に
切り替えスイッチS1、前置増幅器7と受信器8の間に
切り替えスイッチS2が設けられており、通常のNMR
装置の高周波回路(A端子側)と、減衰器11を介した
高周波回路(B端子側)とを、自由に選択できるように
なっている。振幅制御器3による位相誤差と振幅誤差の
測定は、減衰器11を介した高周波回路(B端子側)で
行なう。
【0019】まず、高周波発振器1から発振された高周
波信号は、位相制御器2及び振幅制御器3によって位相
と振幅を制御され、電力増幅器4に送られる。
【0020】電力増幅器4で増幅された高周波信号は、
デュプレクサ5を介して減衰器11に送られて、受信器
8で受信可能な振幅にまで減衰させられる。ここでは、
デュプレクサ5は、図1に示す通常のNMR装置の場合
のような、NMR信号検出器6と前置増幅器7の間をス
イッチングする動作をせず、単に、電力増幅器4からの
高周波信号を、そのまま減衰器11に受け渡す動作を行
なう。高周波回路は、2つのスイッチ、S1とS2によ
って、A端子側からB端子側に切り替わっており、高周
波信号は、NMR信号検出器6と前置増幅器7には送ら
れない。
【0021】受信器8は、減衰器11で減衰された高周
波信号を、デジタル信号に変換可能なオーディオ周波数
に周波数変換し、同時に振幅の制御を行なう。受信器8
でオーディオ周波数に周波数変換された高周波信号は、
アナログ−デジタルデータ変換器9においてデジタル信
号に変換され、制御コンピュータ10に送られる。
【0022】制御コンピュータ10は、時間領域で取り
込んだ高周波信号をフーリェ変換処理する。そして、フ
ーリェ変換した高周波信号の位相を自動的に補正するこ
とにより、高周波信号が振幅制御器3から受けた位相誤
差と振幅誤差を求め、制御コンピュータ10内のメモリ
に記憶する。
【0023】これにより、NMR信号を励起させるため
の高周波信号を、NMR装置自身で測定・解析すること
が可能になる。
【0024】次に、実際の測定方法を具体的に説明す
る。基本的には、振幅制御器3を最小可変値ずつ可変し
ながら、高周波信号の位相と強度を制御コンピュータ1
0に取り込ませる方法である。
【0025】a.まず、高周波発振器1から高周波信号
を出力している間に、受信器8及びアナログ−デジタル
データ変換器9を使ってデータをサンプリングする。最
初は、振幅制御器3による振幅制御は行なわず、最大振
幅になるようにする。図3は、その基本的測定パルスプ
ログラムを示したものである。
【0026】b.測定された高周波は、制御コンピュー
タ10でフーリェ変換される。フーリェ変換後のデータ
の例を図4に示す。図のように、通常、この状態では信
号位相が合っていない。信号位相を調整し、合わせた状
態を図5に示す。
【0027】c.制御コンピュータ10は、自動的に図
4の状態から図5の状態に位相を補正する機能をもって
いる。この機能を用いて、測定されたデータの位相を合
わせる。制御コンピュータ10は、このときの位相p0
を記憶する。さらに、正確な信号強度を得るため、その
データxをパワースペクトル(√(x*x))に変換
し、そのときの信号強度a0を記憶する。
【0028】d.次に、制御コンピュータ10は、振幅
制御器3にその最小可変値Δaを入力し、a〜cの測定
を繰り返す。このときの位相値をp1、信号強度をa1
すると、制御コンピュータ10が記憶する値は、位相誤
差(p1−p0)と振幅誤差Δa−(a1−a0)の2つで
ある。
【0029】e.次に、制御コンピュータ10は、振幅
制御器3にその最小可変値Δa×2を入力し、a〜cの
測定を繰り返す。このときの位相値をp2、信号強度を
2とすると、制御コンピュータ10が記憶する値は、
位相誤差(p2−p0)と振幅誤差Δa−(a2−a1)で
ある。
【0030】f.このように続けて、最大振幅減衰値Δ
a×nまで同様の測定を繰り返すことにより、制御コン
ピュータ10には、各減衰値における位相誤差(pi
0)と振幅誤差Δa−(ai−a(i-1))(ただし、i=
1、2、・・・、n)が記憶されることになる。図6と図7
は、これらの値を模式的に示したものである。
【0031】g.位相誤差と振幅誤差のデータが制御コ
ンピュータ10のメモリに記憶されたら、NMR測定を
行なうため、2つのスイッチ、S1とS2をB端子側か
らA端子側に切り替えて、通常のNMR装置の高周波回
路に戻す。
【0032】h.制御コンピュータ10は、位相誤差を
加味した位相値−(pi−p0)と振幅誤差の補正値Δa
−(ai−a(i-1))を、それぞれ位相制御器2と振幅制
御器3に与えることができるので、位相誤差と振幅誤差
の補正された高周波信号が出力されるようになる。
【0033】尚、aからfまでの諸操作は、一度行なえ
ば良く、二度行なう必要はない。また、高周波信号を減
衰器11で減衰させると、高周波信号の位相に減衰器1
1の影響が現れるが、この位相誤差は、振幅制御器3で
の位相誤差に比べると小さいため、無視することができ
る。
【0034】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明のNMR装置
を用いれば、高周波信号の振幅が制御されたときに起き
る高周波信号の位相変化と振幅誤差を、正確に効率よく
測定することができ、その測定結果に基づいて、高周波
信号の位相と振幅の較正を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来のNMR装置の装置構成を示す図であ
る。
【図2】 本発明の一実施例を示す図である。
【図3】 基本的パルスプログラムを示す図である。
【図4】 フーリェ変換された高周波信号の一例を示す
図である。
【図5】 フーリェ変換された高周波信号の一例を示す
図である。
【図6】 測定された位相誤差の一例を示す図である。
【図7】 測定された振幅誤差の一例を示す図である。
【符号の説明】
1・・・高周波発振器、2・・・位相制御器、3・・・振幅制御
器、4・・・電力増幅器、5・・・デュプレクサ、6・・・NM
R信号検出器、7・・・前置増幅器、8・・・受信器、9・・・
アナログ−デジタルデータ変換器、10・・・制御コンピ
ュータ、11・・・減衰器、S1・・・切り替えスイッチ、S
2・・・切り替えスイッチ。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】高周波信号を発振する高周波発振器と、高
    周波信号の位相を制御する位相制御器と、高周波信号の
    振幅を制御する振幅制御器と、前記位相制御器と振幅制
    御器により位相及び振幅が制御された高周波信号をNM
    R信号検出器に送り、かつ、その後検出されるNMR信
    号を取り出すデュプレクサと、取り出されたNMR信号
    を高周波からオーディオ周波数に変換する受信器と、オ
    ーディオ周波数に変換されたNMR信号をデータ処理す
    る手段を備えたNMR装置において、前記振幅制御器が
    高周波信号の振幅を制御する際に高周波信号に与える位
    相誤差と振幅誤差とを記憶するための記憶手段と、該記
    憶手段から位相誤差と振幅誤差とに関するデータを読み
    出して前記位相制御器と振幅制御器へ送り、高周波信号
    の位相と振幅を補正する手段を設けたことを特徴とする
    NMR装置。
  2. 【請求項2】前記NMR装置は、デュプレクサから出力
    される高周波信号を、NMR信号検出器を経由すること
    なく受信器に送るための回路切り替え手段と、該回路切
    り替え手段で回路を切り替えることによって、NMR信
    号検出器を経由することなく受信器に取り込まれた高周
    波信号に基づいて、位相誤差と振幅誤差を求める手段を
    有し、求めた位相誤差と振幅誤差を前記記憶手段に記憶
    させるようにしたことを特徴とするNMR装置。
JP4291998A 1998-02-09 1998-02-09 Nmr装置 Withdrawn JPH11231032A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110554331A (zh) * 2019-08-23 2019-12-10 武汉中科牛津波谱技术有限公司 一种核磁共振仪器的发射相位校准系统及方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110554331A (zh) * 2019-08-23 2019-12-10 武汉中科牛津波谱技术有限公司 一种核磁共振仪器的发射相位校准系统及方法
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Effective date: 20050510