JPH1172547A - マルチ同調型シングルコイル式伝送ラインプローブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 核磁気共鳴式分光計のためのプローブの感度
及び効率を改善する。 【解決手段】 核磁気共鳴式分光計のためのプローブ２
０であって、インピーダンス適合され同調される同軸の
伝送ライン回路網２６と、複数のラジオ波周波数の入出
力接続部５８、７４、９４、１１０、１２４、１３４
と、一つの試料コイル３０とを含む。各ラジオ波周波数
の入出力コネクタ及びその対応する容量性インピーダン
ス適合及び同調回路は分光計の磁場より離れた位置に配
置される。更に低いラジオ波周波数の入出力コネクタが
既に存在する高い周波数のコネクタのインピーダンス設
定を変更することなくプローブにモジュラー式に追加し
たり取り外しされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、核磁気共鳴（ＮＭ
Ｒ）式分光計に係り、更に詳細には複数のラジオ波周波
数の検査に適した一つの試料コイルを使用する容量性同
調型プローブであって、同調素子が磁場より隔置され同
軸の伝送ラインにより試料コイルに接続された容量性同
調型プローブに係る。

【０００２】

【従来の技術】核磁気共鳴装置に於いては、高強度の一
様な磁場が非常に強力な磁石内に形成される。磁石の軸
線方向ボア内には分析されるべき試料及びラジオ波周波
数を伝送し受信する試料コイルが挿入される。試料コイ
ルは主磁場に垂直な成分を有する発振磁場を形成するよ
う配置される。発振するラジオ波周波数の磁場により分
析されている試料中に存在する核スピンの整合方向が変
化される。磁石内の種々の化学的種の発振によりラジオ
波周波数の信号が発生され、その信号が試料コイル及び
対応するプローブの回路により受信される。

【０００３】核磁気共鳴分析、特に固体の試料物質を分
析する核磁気共鳴分析に於いては、例えば３００〜１０
００wattの範囲の比較的高い出力レベルに於いて複数の
ラジオ波周波数の磁場にて試料を励起することが必要で
あることが多い。従って使用される全ての周波数に於い
て良好な接続状態が確保されることが重要である。かか
る用途に使用される従来のプローブの有用性及び効率は
プローブの構成要素の大きさや磁気に関する制約に起因
して制限され、またオペレータがプローブを交換したり
その設定を調節したりすることなく試料を励起すること
ができる周波数の数も制限される（通常２又は３程
度）。プローブを交換したりその設定を調節したりする
工程が行われる場合には試料の分析を完了するに必要な
時間が長くなり、またキャリブレーションやオペレータ
に起因する誤差の発生の虞れが増大する。

【０００４】更に従来のプローブの効率はそれらの設計
上の特徴によっても制限される。従来より一般に望まし
いラジオ波周波数はよく知られた標準的な誘導法を使用
して或る特定の値にインピーダンス適合される。しかし
誘導コイルを使用する方法は最小インピーダンスを発生
することがよく知られているが、誘導コイルは高いラジ
オ波周波数損を生じ、そのためプローブ全体としての効
率が低下する。同様のラジオ波周波数損が従来のプロー
ブの構成要素の間に必要な多数の接続リード線によって
も発生される。

【０００５】

【発明の概要】本発明の一つの目的は、同調素子がラジ
オ波周波数損の小さい同軸の伝送ラインにより試料コイ
ルに遠隔接続された核磁気共鳴（ＮＭＲ）式分光計用の
新規にして改良されたプローブを提供することである。

【０００６】本発明の他の一つの目的は、接続部や誘導
コイルによるラジオ波周波数損を低減すべく伝送ライン
に一体的に組込まれた容量性同調素子を有する核磁気共
鳴式分光計用の新規にして改良されたプローブを提供す
ることである。

【０００７】本発明の更に他の一つの目的は、プローブ
の磁石及びその磁場の外部に同調素子を有する核磁気共
鳴式分光計用の新規にして改良されたプローブを提供す
ることである。

【０００８】本発明の更に他の一つの目的は、一つの試
料コイルしか有しない核磁気共鳴式分光計用の新規にし
て改良されたプローブを提供することである。

【０００９】本発明の更に他の一つの目的は、プローブ
を頻繁にキャリブレーションし直すことなく複数のチャ
ンネルにより複数のラジオ波周波数に同調することがで
きる核磁気共鳴式分光計用の新規にして改良されたプロ
ーブを提供することである。

【００１０】本発明の更に他の一つの目的は、高い周波
数のチャンネルの設定を変更することなく更に低い周波
数のチャンネルを同調することができる核磁気共鳴式分
光計用の新規にして改良されたプローブを提供すること
である。

【００１１】本発明の更に他の一つの目的は、潜在的に
有害な環境にある試料についても動作することができる
核磁気共鳴式分光計用の新規にして改良されたプローブ
を提供することである。

【００１２】本発明の更に他の一つの目的は、固体の試
料物質についても動作することができる核磁気共鳴式分
光計用の新規にして改良されたプローブを提供すること
である。

【００１３】本発明の更に他の一つの目的は、高い出力
レベルに耐えることができるロバスト要素を含む核磁気
共鳴式分光計用の新規にして改良されたプローブを提供
することである。

【００１４】本発明のマルチ同調型シングルコイル式伝
送ラインプローブは、試料の励起及び誘導により発生さ
れる核磁気共鳴信号の検出の両方の点に於いて高い効率
を有する。本発明のプローブはマルチ同調回路に接続さ
れた一つの試料コイルを含み、マルチ同調回路は同軸の
伝送ライン回路網と複数のラジオ波周波数の入手出力装
置とを含んでいる。伝送回路網は銅管よりなり、銅管は
効率が高くなり電気抵抗が低減され同調回路を銅管の内
部に配置し得るよう、入出力装置のラジオ波周波数の波
長に比例する断面長さを有し、また２inch（５１mm）又
はそれ以上の大きい外径を有していることが好ましい。
同軸の伝送ラインの内側導電体及び外側導電体は、内側
導電体の外径に対する外側導電体の内径の比が約３．５
９：１になるよう構成される。

【００１５】本発明の実施形態に於ける複数のラジオ波
周波数の入出力装置はそれぞれ５０〜５００MHz の範囲
の固有のラジオ波周波数に適合されるが、更に低い周波
数が除外されるわけではない。各入出力装置に固有のラ
ジオ波周波数は６％以上の差にて隣接する入出力装置の
周波数より分離される。各入出力装置は同軸の伝送ライ
ンの外側導電体の内側に配置された可変コンデンサより
なる容量性同調及び適合回路により同軸の伝送ラインに
接続される。或る特定の周波数の同調及び適合回路の接
続部は、前のチャンネルの入出力装置が最小のインピー
ダンスを有する点に於いて接続された同軸の伝送ライン
セグメントに沿う位置に設けられる。一般に上記特定の
周波数は次に低い周波数であるが、多数のチャンネルが
追加される場合には次にインピーダンスが最小になる周
波数は必ずしも次に低い周波数でなくてもよい。

【００１６】本発明の一つの重要な特徴は、多数のラジ
オ波周波数の入出力装置が同軸の伝送ライン回路網を介
して一つの試料コイルに接続されることである。入出力
装置の数が多いので、試料を励起するラジオ波周波数を
変更する目的でオペレータがプローブを交換する必要性
が排除され、これによりキャリブレーション中にオペレ
ータに起因して誤差が発生する虞れが低減される。また
本発明の他の一つの重要な特徴は、インピーダンス適合
の目的で誘導による同調素子を使用する必要性が排除さ
れ、これにより誘導による同調素子の高いラジオ波周波
数損が排除されることである。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に添付の図を参照しつつ、本
発明を好ましい実施形態について詳細に説明する。

【００１８】図１及び図２は六つの相互に独立のラジオ
波周波数について動作するよう構成された本発明のマル
チ同調型ＮＭＲプローブ２０の回路図を示している。磁
石２４内に配置され外部伝送回路網２６に接続された試
料コイル回路２２が、分析される試料２８を励起し、そ
の磁気共鳴信号を検出するために使用される。試料コイ
ル回路２２は伝送回路網２６の同軸の伝送ラインセグメ
ント３２と電気的大地Ｇとの間に接続された試料コイル
３０を含んでいる。試料コイル３０と電気的大地Ｇとの
間には抵抗器３４及び固定コンデンサ３６が直列に接続
されている。ＮＭＲプローブの高い効率を維持すべく、
抵抗器３４の抵抗値は標準的なラジオ波周波数法によっ
て最小化される試料コイル３０の固有の損失に対応して
いる。同様に固定コンデンサ３６はプローブの各周波数
の同調を補助するインピーダンスを試料コイル３０に与
えるために使用される。固定コンデンサ３６の最適の容
量レベルは、各周波数についてＮＭＲプローブ２０の効
率を分析し、全ての周波数について同調干渉が最小にな
る最適の容量レベルを選択することによって決定され
る。

【００１９】構成要素を追加する目的ではなく演算の目
的で、第二の固定コンデンサ３８がセグメント３２と電
気的大地Ｇとの間にて試料コイル３０と並列に接続され
ている。固定コンデンサ３８は試料コイル３０の大地に
対する分配容量及び漂遊容量の組合せを示す。

【００２０】ラジオ波周波数信号は伝送ライン回路網２
６により試料コイル回路２２に対し伝送される。伝送ラ
イン回路網２６の各構成要素は個別に同調されるラジオ
波周波数に対しインピーダンス適合するよう選定された
長さを有する同軸の伝送ラインセグメントである。各伝
送ラインセグメントは管状の内側導電体４０及び管状の
外側導電体４２（図３参照）を含み、これらの導電体は
内側導電体４０の外径ＯＤＩＣに対する外側導電体４２
の内径ＩＤＯＣの比が約３．５９：１になるよう構成さ
れている。伝送ラインセグメントは銅管にて形成されて
いることが好ましく、銅管は内側導電体４０が幾つかの
点に於いてTeflon（登録商標）製のディスク４４により
支持されているので実質的に空気絶縁された状態にあ
る。更に外側導電体４２の内径は後に説明する従来の同
調及び接続回路を外側導電体４２内に配置することがで
きるよう十分な大きさのものでなければならない。ＮＭ
Ｒプローブ２０の好ましい実施形態に於いては、ＭＮＲ
プローブ２０の効率を向上させると共に伝送ライン回路
網２６の電気抵抗を低減すべく、２inch（５１mm）程度
の大きい外径を有する外側導電体４２が使用される。

【００２１】ＮＭＲプローブ２０の通常の動作中には特
定の検査中に使用される各チャンネルのための数千ボル
トの高電圧が試料コイル回路２２に存在する。試料コイ
ル回路２２を伝送ライン回路網２６に接続する際には、
かかる高電圧に耐える接続が行われなければならない。
かかる接続部はそれらに於けるラジオ波周波数損を最小
限に抑えることができるようできるだけ短く形成されな
ければならず、また大きいラジオ波周波数の電流を導く
ことができるよう十分な大きさに形成されなければなら
ない。かかる接続部はコロナ放電を発生することがある
高い電場強さが発生しないよう平滑な表面及び大きい直
径を有していなければならない。

【００２２】かくしてセグメント３２は試料コイル回路
２２を伝送ライン回路網２６に接続する。セグメント３
２の長さＬ１は試料コイル回路２２の終端接続インピー
ダンスの値及び半径方向の寸法や組成の如き伝送ライン
回路網２６それ自身のパラメータを用いて標準的な伝送
ライン方程式より演算される。実際にはセグメント３２
の理論長さが演算されると、標準的なラジオ波周波数測
定法を用いて厳密な長さＬ１が決定される。同軸の伝送
ラインセグメントの銅管を正確な長さに切断することが
困難であるので、高インピーダンスの点に於いて内側導
電体４０を外側導電体４２に接続する可変コンデンサ４
６がセグメント３２に設けられる。可変コンデンサ４６
はセグメント３２の信号インピーダンスを調節すること
により、ＮＭＲプローブ２０の最適に同調される周波数
の最小インピーダンスの点が伝送ライン回路網２６の接
続点Ａに正確に位置決めされるよう同調される。

【００２３】ＮＭＲプローブ２０の図示の実施形態によ
り同調される最も高い周波数は５００MHz の陽子の周波
数である。伝送ラインに関し当業者によりよく知られて
いる如く、同軸の伝送ラインに於ける特定のラジオ波周
波数についての最小インピーダンスの点は２分の１波長
毎に現れる。ＮＭＲプローブ２０の構造によっては、最
適に同調される周波数についての最小インピーダンスの
最初の点がプローブの磁石２４のボア４８内に存在し、
その点を接続点として使用できない場合がある。かかる
状況に於いては、磁石のボア４８の外部に発生する最初
の最小インピーダンスの点が接続点として使用される。
図１に於いて、接続点Ａはセグメント３２に沿って発生
する陽子の周波数の最小インピーダンスの第三の点に位
置している。

【００２４】セグメント３２及び試料コイル回路２２に
は接続点Ａに於いて同軸の伝送ラインセグメント５０、
５２、５４が接続されており、これらのセグメントはそ
れぞれ固有の同調ラジオ波周波数に対しインピーダンス
適合されている。

【００２５】同軸の伝送ラインセグメント５０は分岐要
素５６と共に陽子を励起するに適したラジオ波周波数の
入出力回路５８と接続点Ａとを接続している。入出力回
路５８は例えば５０Ωの固有のインピーダンスに対し適
合された５００MHz の入出力ポート６０を含み、ポート
６０は可変コンデンサ６２及び接地された可変コンデン
サ６４を含む従来の同調及び接続回路と直列に接続され
ている。

【００２６】陽子用の入出力回路５８へ向かう方向接続
点Ａに於けるインピーダンスを高くすると共にその方向
の出力損を最小限に抑えるべく、分岐要素５６は接続点
Ａよりセグメント５０に沿ってフッ素の周波数の約４分
の１波長に相当する距離Ｌ２の位置に位置する接続点Ｂ
に設けられている。分岐要素５６はフッ素の周波数につ
いてラジオ波周波数トラップとして機能し、フッ素の周
波数について接続点Ｂに非常に低いインピーダンスを発
生し、これと同時に陽子の周波数に対し高いインピーダ
ンスを与える。分岐要素５６の長さＬ３はフッ素の周波
数の４分の１波長よりも僅かに長く、これにより内部可
変コンデンサ６６及び６８を調節することによって上述
の所望のインピーダンス条件に適合することができる。

【００２７】更にセグメント５０の全長Ｌ４は、接続点
Ｂより陽子用の入出力回路５８までの長さにより可変コ
ンデンサ６２及び接地された可変コンデンサ６４の容量
を適当な値に設定し、これにより所望の５０Ωのインピ
ーダンスに同調し適合し得るよう選定されている。セグ
メント５０にはそれぞれ約１０ pFの容量を有する二つ
の固定コンデンサ７０及び７２が設けられている。これ
らのコンデンサは低い周波数のチャンネルを陽子用の入
出力回路５８及びフッ素用のトラップ５６より隔離する
ことによって低い周波数のチャンネルの全体としての効
率を高くする。コンデンサ７０は接続点Ａに隣接する内
側導電体４０に設けられ、コンデンサ７２は接続点Ｂに
隣接して設けられている。

【００２８】同軸の伝送ラインセグメント５２はセグメ
ント５０と同様に機能し、伝送回路網２６とフッ素の励
起に適したラジオ波周波数の入出力回路７４とを接続し
ている。フッ素用の入出力回路７４は、可変コンデンサ
７８及び接地された可変コンデンサ８０を含む従来の同
調及び接続回路と直列に接続された例えば５０Ωの固有
のインピーダンスに適合された４７０MHz の入出力ポー
ト７６を含んでいる。セグメント５２の長さＬ５は、イ
ンピーダンスが容量性を有する接続点Ａより誘導性を有
するフッ素用の入出力回路７４までのセグメント５２に
変換されるよう選定されており、コンデンサ７８及び８
０が適当な値に設定されることによって同調され適合さ
れる。

【００２９】接続点Ａには同軸の伝送ラインセグメント
５４が接続されており、セグメント５４は更に低いラジ
オ波周波数のチャンネルよりセグメント３２を経て試料
コイル回路２２まで至る接続リンクとして機能する。接
続点Ａよりセグメント５４までの入力インピーダンス
は、フッ素の出力信号がセグメント５４へ流れてフッ素
用の入出力回路７４の効率が低減されることがないよ
う、フッ素の周波数に於いて高い値でなければならな
い。フッ素の周波数に於いて所望の高いインピーダンス
を維持すべく、接続点Ｃにて終わるセグメント５４の長
さＬ６はフッ素の周波数の４分の１波長に等しい。更に
接続点Ｃは該接続点に接続された分岐要素８２によりフ
ッ素の周波数に対し低いインピーダンスに維持される。
分岐要素８２はフッ素の周波数の４分の１の波長よりも
僅かに短い長さＬ７を有する同軸の伝送ラインセグメン
トであり、内側導電体４０を外側導電体４２に接続する
可変コンデンサ８４を含んでいる。可変コンデンサ８４
は前述の如く接続点Ｃに於けるインピーダンスを最小に
するよう調節される。

【００３０】更に接続点Ｃには同軸の伝送ラインセグメ
ント８６と電気的大地Ｇに接続された固定コンデンサ８
８とが接続されている。固定コンデンサ８８は接続点Ｃ
に於けるインピーダンスを最小に維持することを補助す
るが、主としてセグメント８６によって接続点Ｃに接続
された更に低い周波数のチャンネルを同調するために使
用される。固定コンデンサ８８の容量は伝送回路網２６
内の更に低いラジオ波周波数に使用される後続の同軸の
伝送ラインセグメントの長さに影響する。

【００３１】接続点Ｄに於いて終わる同軸の伝送ライン
セグメント８６の長さＬ８は、ＮＭＲプローブ２０によ
り同調される次に低いラジオ波周波数に対し接続点Ｄに
於けるインピーダンスを最小にするよう選定されてい
る。セグメント８６内に設けれた可変コンデンサ９０が
可変コンデンサ４６と同様に機能し、これにより次の最
小インピーダンスの点が高精度にセグメント８６の長さ
Ｌ８に沿う位置に電子的に調節される。図１に示された
実施形態に於いては、次に低いラジオ波周波数はリンの
周波数に対応している。

【００３２】同軸の伝送ラインセグメント９２がセグメ
ント５２と同様に機能し、伝送回路網２６の接続点Ｄと
リンの励起に適したラジオ波周波数の入出力回路９４と
を接続している。リン用の入出力回路９４は可変コンデ
ンサ９８及び接地された可変コンデンサ１００を含む従
来の同調及び接続回路と直列に接続された例えば５０Ω
の固有のインピーダンスに対し適合された２０２MHz の
入出力ポート９６を含んでいる。セグメント９２の長さ
Ｌ９は、接続点Ｄに於けるリン用の最小インピーダンス
が可変コンデンサ９８及び１００の容量が適当な値に設
定されることによって同調され適合される誘導インピー
ダンスに変換されるよう選定されている。

【００３３】更に接続点Ｄには同軸の伝送ラインセグメ
ント１０２と電気的大地に接続された固定コンデンサ１
０４とが接続されている。固定コンデンサ１０４は接続
点Ｄに於ける最小インピーダンスを維持することを補助
するが、主として固定コンデンサ８８が接続点Ｃを同調
するのと同様セグメント１０２により接続点Ｄに接続さ
れた更に低い周波数のチャンネルを同調するために使用
される。固定コンデンサ１０４の容量も伝送回路網２６
内に於ける更に低いラジオ波周波数のための各後続の同
軸の伝送ラインセグメントの長さに影響する。

【００３４】接続点Ｅに於いて終わる同軸の伝送ライン
セグメント１０２の長さＬ１０は、ＮＭＲプローブ２０
により同調される次に低いラジオ波周波数に対し接続点
Ｅに於けるインピーダンスを最小にするよう選定されて
いる。セグメント１０２内に設けられた可変コンデンサ
１０６が可変コンデンサ９０と同様に機能し、これによ
り次の最小インピーダンスの点が高精度にセグメント１
０２の長さＬ１０に沿う位置に電子的に調節される。図
１に示された実施形態に於いては、次に低いラジオ波周
波数は炭素−１３の周波数に対応している。

【００３５】同軸の伝送ラインセグメント１０８がセグ
メント９２と同様に機能し、伝送回路網２６の接続点Ｅ
と炭素−１３の励起に適したラジオ波周波数の入出力回
路１１０とを接続している。炭素−１３用の入出力回路
１１０は例えば５０Ωの固有のインピーダンスに適合さ
れた１２５MHz の入出力ポート１１２を含み、入出力ポ
ート１１２は可変コンデンサ１１４及び接地された可変
コンデンサ１１６を含む従来の同調及び接続回路と直列
に接続されている。セグメント１０８の長さＬ１０は、
接続点Ｅに於ける炭素−１３用の最小インピーダンスが
可変コンデンサ１１４及び１１６の容量が適当に設定さ
れることによって同調され適合される誘導インピーダン
スに変換されるよう選定されている。

【００３６】接続点Ｅには同軸の伝送ラインセグメント
１１８及び電気的大地Ｇに接続された固定コンデンサ１
２０が接続されている。固定コンデンサ１２０は接続点
Ｅに最小インピーダンスを維持することを補助するが、
主として固定コンデンサ１０４が接続点Ｄを同調するの
と同様セグメント１１８により接続点Ｅに接続された更
に低い周波数のチャンネルを同調するために使用され
る。固定コンデンサ１２０の容量は伝送回路網２６内の
更に低いラジオ波周波数のための後続の伝送ラインセグ
メントの長さに影響する。

【００３７】接続点Ｆに於いて終わる同軸の伝送ライン
セグメント１１８の長さＬ１２は、ＮＭＲプローブ２０
により同調される次のラジオ波周波数に対し接続点Ｆに
於けるインピーダンスを最小にするよう選定されてい
る。図１に示された実施形態に於いては、次のラジオ波
周波数は窒素−１５の周波数に対応している。これは次
のチャンネルの周波数が次の最も低い周波数ではなく次
に発生する最小インピーダンスである一例である。

【００３８】同軸の伝送ラインセグメント１２２がセグ
メント１０８と同様に機能し、伝送回路網２６の接続点
Ｆと窒素−１５の励起に適したラジオ波周波数の入出力
回路１２４とを接続している。窒素−１５用の入出力回
路１２４は例えば５０Ωの固有のインピーダンスに適合
された５０MHz の入出力ポート１２６を含み、入出力ポ
ート１２６は可変コンデンサ１２８及び接地された可変
コンデンサ１３０を含む従来の同調及び接続回路と直列
に接続されている。セグメント１２２の長さＬ１３は、
接続点Ｆに於ける窒素−１５用の最小インピーダンスが
可変コンデンサ１２８及び１３０の容量を適当に設定す
ることによって同調され適合される誘導インピーダンス
に変換されるよう選定されている。

【００３９】図１より解る如く、最終の同軸の伝送ライ
ンセグメント１３２が接続点Ｆに接続され、これにより
６７．７８MHz にて酸素−１７を励起するに適したラジ
オ波周波数の入出力回路１３４にラジオ波周波数の入出
力ポート１３６を介して接続されている。セグメント１
３２の長さＬ１４は、可変コンデンサ１３８及び接地さ
れた可変コンデンサ１４０が同調され適合化されること
によって酸素−１１７用の入出力回路１３４に対し５０
Ωの固有のインピーダンスを適合させるよう選定されて
いる。

【００４０】以上に於いては本発明を独立に同調される
六つのラジオ波周波数を使用する一つの実施形態につい
て説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるも
のではない。本発明の範囲内にて図示の実施形態に種々
の変更や修正が加えられてよい。特に本発明の実施形態
は個々のラジオ波周波数の入出力装置の数やインピーダ
ンス特性及び対応する同軸の伝送ラインセグメントの長
さを変更することにより任意の数の互いに異なるＮＭＲ
周波数を使用して構成されてよい。

【００４１】ＮＭＲプローブ２０の構造がモジュラー構
造であることより解る如く、特定の接続点の後に追加さ
れるチャンネルがそれよりも高い周波数のチャンネルの
設定を変更することなくその上方に配置されたチャンネ
ルよりも低い他の周波数に変更されてよい。このことに
より例えば接続点Ａ−Ｄを変更することなく接続点Ｅに
更に低い周波数のチャンネルのための核の群を挿入する
ことができる。

【００４２】更に６７．７８MHz の入出力ポート１３６
を７６．７５MHz の入出力ポートに変更することにより
重水素の励起に適した実施形態が構成されてもよい。こ
れに対応して伝送ラインセグメント１３２の長さＬ１４
は上述の如く可変コンデンサ１３８及び１４０によって
インピーダンスが適正に適合するよう変更される。

【図面の簡単な説明】

【図１】マルチ同調型シングルコイル式伝送ラインプロ
ーブの６周波数同調型の実施形態を示す回路図である。

【図２】所要の寸法が明瞭に示されるよう個々の回路素
子が除去された状態にて図１の実施形態を示す説明図で
ある。

【図３】ＮＭＲプローブの同軸の伝送ラインセグメント
を示す断面図である。

【図４】一つの典型的なＮＭＲ試料コイル及び磁石組立
体を一部破断して示す斜視図である。

【符号の説明】

２０…ＮＭＲプローブ ２２…試料コイル回路 ２４…磁石 ２６…伝送回路網 ２８…試料 ３０…試料コイル ３２…伝送ラインセグメント

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジャコブ シェファー アメリカ合衆国 63130 ミズーリ州 ユ ニヴァーシティ シティ キングスベリー ブールヴァード 7146 (72)発明者 ロバート エイ マッカイ アメリカ合衆国 63011 ミズーリ州 エ リスヴィル ヴァージニア アヴェニュー 1537

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一様な磁場を有する核磁気共鳴式分光計用
   のマルチ同調型シングルコイル式伝送ラインプローブに
   して、 外側導電体及びこれと同軸の内側導電体を含む同軸の伝
   送ライン回路網と、 前記同軸の伝送ライン回路網に電気的に接続されたラジ
   オ波周波数の試料コイルと、 それぞれ固有のラジオ波周波数に適合され、周波数適合
   された最小インピーダンスの点に於いて容量性同調回路
   により前記同軸の伝送ライン回路網に電気的に接続され
   た複数のラジオ波周波数の入出力コネクタと、を含んで
   いることを特徴とするプローブ。
2. 【請求項２】前記試料コイルは前記入出力コネクタより
   前記同軸の伝送ライン回路網を経て受信する複数の固有
   のラジオ波周波数にて試料に十分に励起し、これにより
   各ラジオ波周波数にて前記試料の核を励起し、前記試料
   コイルは前記励起された試料の核により発生されるラジ
   オ波周波数信号を受信し、これを前記同軸の伝送ライン
   回路網を経て前記入出力コネクタへ伝送することを特徴
   とする請求項１に記載のプローブ。
3. 【請求項３】前記容量性同調回路は前記試料コイル及び
   前記磁場より離れた位置に配置されていることを特徴と
   する請求項２に記載のプローブ。
4. 【請求項４】前記容量性同調回路は直列に接続された可
   変コンデンサ及び接地された可変コンデンサを含んでい
   ることを特徴とする請求項２に記載のプローブ。
5. 【請求項５】各容量性同調回路は前記直列に接続された
   可変コンデンサと前記同軸の伝送ライン回路網とを接続
   する同軸の伝送ラインセグメントを含み、前記伝送ライ
   ンセグメントの長さは前記回路網への接続点に於ける前
   記周波数適合された最小インピーダンスを前記直列に接
   続された可変コンデンサに於ける誘導インピーダンスに
   変換するよう選定されていることを特徴とする請求項４
   に記載のプローブ。
6. 【請求項６】前記容量性同調回路は前記同軸の伝送ライ
   ン回路網の外側導電体内に収容されていることを特徴と
   する請求項４に記載のプローブ。
7. 【請求項７】前記容量性同調回路は前記ラジオ波周波数
   を±１〜２％調節することができることを特徴とする請
   求項４に記載のプローブ。
8. 【請求項８】前記同軸の伝送ライン回路網の前記内側導
   電体及び前記外側導電体は互いに同軸の導電管よりな
   り、内側導電管の外径に対する外側導電管の内径の比は
   実質的に３．５９：１であることを特徴とする請求項２
   に記載のプローブ。
9. 【請求項９】前記外側導電管は２inch（51mm）よりも大
   きい外径を有していることを特徴とする請求項８に記載
   のプローブ。
10. 【請求項１０】前記内側導電管及び前記外側導電管は非
    常に導電性の高い材料にて形成されていることを特徴と
    する請求項８に記載のプローブ。
11. 【請求項１１】前記内側導電管及び前記外側導電管は銅
    にて形成されていることを特徴とする請求項１０に記載
    のプローブ。
12. 【請求項１２】前記同軸の伝送ライン回路網は低損失の
    電気絶縁材料を収容していることを特徴とする請求項８
    に記載のプローブ。
13. 【請求項１３】前記同軸の伝送ライン回路網は空気によ
    り電気絶縁されていることを特徴とする請求項１２に記
    載のプローブ。
14. 【請求項１４】前記固有のラジオ波周波数は６％以上の
    差にて互いに分離されていることを特徴とする請求項２
    に記載のプローブ。
15. 【請求項１５】前記固有のラジオ波周波数は５０〜５０
    ０MHz の範囲にあることを特徴とする請求項２に記載の
    プローブ。
16. 【請求項１６】前記複数のラジオ波周波数の入出力コネ
    クタは、 実質的に５００．０MHz の陽子のラジオ波周波数に対し
    適合されたラジオ波周波数の入出力コネクタと、 実質的に４７０．０MHz のフッ素のラジオ波周波数に対
    し適合されたラジオ波周波数の入出力コネクタと、 実質的に２０２．０MHz のリンのラジオ波周波数に対し
    適合されたラジオ波周波数の入出力コネクタと、 実質的に１２５．０MHz の炭素−１３のラジオ波周波数
    に対し適合されたラジオ波周波数の入出力コネクタと、 実質的に５０．０MHz の窒素−１５のラジオ波周波数に
    対し適合されたラジオ波周波数の入出力コネクタと、を
    含んでいることを特徴とする請求項２に記載のプロー
    ブ。
17. 【請求項１７】前記複数のラジオ波周波数の入出力コネ
    クタは実質的に７６．７５MHz の重水素のラジオ波周波
    数に対し適合されたラジオ波周波数の入出力コネクタを
    含んでいることを特徴とする請求項１６に記載のプロー
    ブ。
18. 【請求項１８】前記複数のラジオ波周波数の入出力コネ
    クタは実質的に６７．７８MHz の酸素−１７のラジオ波
    周波数に対し適合されたラジオ波周波数の入出力コネク
    タを含んでいることを特徴とする請求項１６に記載のプ
    ローブ。
19. 【請求項１９】前記同軸の伝送ライン回路網は前記内側
    導電体と前記外側導電体とを接続する複数の容量性同調
    素子を含み、前記容量性同調素子は前記周波数適合され
    た最小インピーダンスの点の位置に影響を及ぼすことを
    特徴とする請求項１に記載のプローブ。
20. 【請求項２０】前記容量性同調素子は可変コンデンサで
    あることを特徴とする請求項１９に記載のプローブ。