JPS58142251A - 核磁気共鳴測定方法 - Google Patents
核磁気共鳴測定方法Info
- Publication number
- JPS58142251A JPS58142251A JP57025492A JP2549282A JPS58142251A JP S58142251 A JPS58142251 A JP S58142251A JP 57025492 A JP57025492 A JP 57025492A JP 2549282 A JP2549282 A JP 2549282A JP S58142251 A JPS58142251 A JP S58142251A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pulse
- phase
- pulse train
- decoupling
- pulses
- Prior art date
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
- G01R33/46—NMR spectroscopy
- G01R33/4616—NMR spectroscopy using specific RF pulses or specific modulation schemes, e.g. stochastic excitation, adiabatic RF pulses, composite pulses, binomial pulses, Shinnar-le-Roux pulses, spectrally selective pulses not being used for spatial selection
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は核磁気共鳴(NMR)測定方法に関し、特に広
い範囲にわたってデカップリングを行うことのできる測
定方法に関する。
い範囲にわたってデカップリングを行うことのできる測
定方法に関する。
NMR測定においては、スピン−スピン結合により分裂
したスペクトルの同定、単純化のため、あるいは感度向
上のためスピンデカップリングが行われる。これは観測
核と結合している非観測核を共鳴状態にして観測核との
スピン結合を切断するものであり、基本的には該非観測
核の共鳴周波数の高周波を照射することが必要である。
したスペクトルの同定、単純化のため、あるいは感度向
上のためスピンデカップリングが行われる。これは観測
核と結合している非観測核を共鳴状態にして観測核との
スピン結合を切断するものであり、基本的には該非観測
核の共鳴周波数の高周波を照射することが必要である。
ただし、その高周波を連続的に照射したのではデカップ
リングできる帯域幅が極めて狭いため、該高周波を雑音
変調して帯域幅を広げて照射する雑音変調法、該高周波
を方形波で位相変調して(換言すれば一定周期で位相を
反転させて)帯域幅を広げて照射する5quare w
ave phase modulation法(方形波
位相変調法)等が使用されている。しかしながらこれら
のいずれの方法も帯域幅を十分広くとることができなか
った。
リングできる帯域幅が極めて狭いため、該高周波を雑音
変調して帯域幅を広げて照射する雑音変調法、該高周波
を方形波で位相変調して(換言すれば一定周期で位相を
反転させて)帯域幅を広げて照射する5quare w
ave phase modulation法(方形波
位相変調法)等が使用されている。しかしながらこれら
のいずれの方法も帯域幅を十分広くとることができなか
った。
第1図は各変調法の帯域幅を示すもので、aは無変調で
連続照射、bは100OHzの帯域幅の雑音変調を与え
たもの、Cは100HZの方形波変調を与えたものであ
る。デカップリングする核は水素核で、共鳴周波数(中
心周波数:0H7)は100MH7、aにおけるパワー
のピークを1として表わしである。デカップリングが有
効におこるパワーの限界を仮に0.5付近とすれば、b
、cとも100MH7での水素核のケミカルシフト幅約
1KHzをようやくカバーできる程度の帯域幅しか得ら
れないことがわかる。これを更に広げるには高周波のパ
ワー(電力)を増さねばならないが、照射コイル及び試
料自体の発熱の問題があり、それにも限界がある。
連続照射、bは100OHzの帯域幅の雑音変調を与え
たもの、Cは100HZの方形波変調を与えたものであ
る。デカップリングする核は水素核で、共鳴周波数(中
心周波数:0H7)は100MH7、aにおけるパワー
のピークを1として表わしである。デカップリングが有
効におこるパワーの限界を仮に0.5付近とすれば、b
、cとも100MH7での水素核のケミカルシフト幅約
1KHzをようやくカバーできる程度の帯域幅しか得ら
れないことがわかる。これを更に広げるには高周波のパ
ワー(電力)を増さねばならないが、照射コイル及び試
料自体の発熱の問題があり、それにも限界がある。
特に超電導磁石を用いて静磁場の強度を飛躍的に高めた
NMR装置が発達して来ており、それに伴なッテ共鳴周
波数が400MHz 、 500MHz(いずれも水
素核)にも上昇し、デカップリングの帯域幅もそれに応
じて広げられることが要求されている現在では、従来の
デカップリング法は極めて不満足なものと言わざるを得
ない。
NMR装置が発達して来ており、それに伴なッテ共鳴周
波数が400MHz 、 500MHz(いずれも水
素核)にも上昇し、デカップリングの帯域幅もそれに応
じて広げられることが要求されている現在では、従来の
デカップリング法は極めて不満足なものと言わざるを得
ない。
ところで、近時R、l” reelanによって以下に
述べる様なパルスデカップリング法が提案された(Jo
urnal of Maonatic Re5onan
ce 43 502 19B1年)。この方法は第2
図に示す様に、デカップリングすべき核の90″パルス
(磁化を90°回転させるパルス幅を有する高周波パル
ス)と、240’パルス(同じく240°回転させるパ
ルス幅を有する高周波パルス)を間隔をおかずに組合わ
せたパルス列を繰返し照射する方法である。第2図にお
いて、添字x、y、−x。
述べる様なパルスデカップリング法が提案された(Jo
urnal of Maonatic Re5onan
ce 43 502 19B1年)。この方法は第2
図に示す様に、デカップリングすべき核の90″パルス
(磁化を90°回転させるパルス幅を有する高周波パル
ス)と、240’パルス(同じく240°回転させるパ
ルス幅を有する高周波パルス)を間隔をおかずに組合わ
せたパルス列を繰返し照射する方法である。第2図にお
いて、添字x、y、−x。
−yは各々のパルス中の高周波の位相がx:Q’。
V :90@、 −X :180” 、 −V :27
0°であることを示し、90°×→240°y→90’
X→・・・→240’−V→90’−Xと続くパルス列
を1周期としてくり返し照射するものである。この様な
パルス列のくり返し照射では、第3図においてdで示す
様に帯域幅は第1図のどの変調法よりも数倍以上広がり
、しかもピーク強度が従来よりも上昇しているのでデカ
ップリングが完全に行われる範囲が増大し、それにより
S/N比が向上するという優れた特徴が得られる。
0°であることを示し、90°×→240°y→90’
X→・・・→240’−V→90’−Xと続くパルス列
を1周期としてくり返し照射するものである。この様な
パルス列のくり返し照射では、第3図においてdで示す
様に帯域幅は第1図のどの変調法よりも数倍以上広がり
、しかもピーク強度が従来よりも上昇しているのでデカ
ップリングが完全に行われる範囲が増大し、それにより
S/N比が向上するという優れた特徴が得られる。
本発明者はこのパルスデカップリング法について更に検
討を加えた。即ち本発明者は上記パルスデカップリング
法について適宜な条件を与えてオフセット周波数とJR
/JOの関係を計算により求めた。ここでJOはカップ
リングにより分裂したピークの間隔、 JRはデカップ
リングによって縮まって来たピークの間隔を夫々示し、
JR/JOによりデカップリングの程度を知ることがで
き、Ja/JO=Oの時がピークが完全に1本になった
所謂完全デカップリングの状態である。
討を加えた。即ち本発明者は上記パルスデカップリング
法について適宜な条件を与えてオフセット周波数とJR
/JOの関係を計算により求めた。ここでJOはカップ
リングにより分裂したピークの間隔、 JRはデカップ
リングによって縮まって来たピークの間隔を夫々示し、
JR/JOによりデカップリングの程度を知ることがで
き、Ja/JO=Oの時がピークが完全に1本になった
所謂完全デカップリングの状態である。
実際の計算は例えば以下の様に行うことができる。即ち
2つの核のスピン系をI、Sとし、この2つのスピン系
のうちSスピンに対しデカップリング用高周波(強度2
829周波数ω2)を照射した時のスピンハミルトニア
ンには時間(の関数として 記=−〔ωzIz十のASZ−2几、J、I−5+Yx
Ht(1)(cQsωzt−IySlnωat)+Ts
Ht(sXcos(a)zt −:3ys+n、ω2t
)〕(ここでω1.ωS:I、S各スピン系の角周波数
、IX、IV、IZ :Iスピン系のx、y、z方向磁
化、Sx、Sy、Sz:Sスピン系のX。
2つの核のスピン系をI、Sとし、この2つのスピン系
のうちSスピンに対しデカップリング用高周波(強度2
829周波数ω2)を照射した時のスピンハミルトニア
ンには時間(の関数として 記=−〔ωzIz十のASZ−2几、J、I−5+Yx
Ht(1)(cQsωzt−IySlnωat)+Ts
Ht(sXcos(a)zt −:3ys+n、ω2t
)〕(ここでω1.ωS:I、S各スピン系の角周波数
、IX、IV、IZ :Iスピン系のx、y、z方向磁
化、Sx、Sy、Sz:Sスピン系のX。
y、z方向磁化、γl、γs:1.s各スピン系)磁気
回転比、Jo:lとSとの結合定数、l:■スピンのベ
クトル、S:Sスピンのベクトルである)と表わされ、
これよりJRが求められる。
回転比、Jo:lとSとの結合定数、l:■スピンのベ
クトル、S:Sスピンのベクトルである)と表わされ、
これよりJRが求められる。
この時パフレスデカップリングではデカップリング用高
周波が第2図で示される様に各パルスに分割されるので
、JRは時間tを各パルス毎に区切って各パルスについ
て求めた後時間平均する必要があり、それからJR/J
Oを求めれば良い。
周波が第2図で示される様に各パルスに分割されるので
、JRは時間tを各パルス毎に区切って各パルスについ
て求めた後時間平均する必要があり、それからJR/J
Oを求めれば良い。
この様なやり方で第2図に示されるパルス列について適
当な条件を与えて行った計算結果を第4図において実線
で示す。第4図からオフセット周波数3KH2までに2
つの山が見られ、この部分ではJR/JOが零に近くな
く、不完全デカップリングになっていることがわかる。
当な条件を与えて行った計算結果を第4図において実線
で示す。第4図からオフセット周波数3KH2までに2
つの山が見られ、この部分ではJR/JOが零に近くな
く、不完全デカップリングになっていることがわかる。
本発明者はこの2つの山をなくすことができれば完全デ
カップリングの範囲を更に広げることができるのではな
いかと考え、繰返し実験を行った結果上記パルスデカッ
プリング法に方形波変調法を組み合わせ、パルス列のく
り返しの周期よりも長い周期で位相を反転させる(位相
を180°ずらす)ことが極めて有効であり、しかもパ
ルス列としては上述したFreelanの提案したもの
に限らず、更に多くのものを適宜工夫して用いることが
できることを見出した。この方法についての計算結果を
第4図において破線で示し、前述の2つの山が無くなり
しかも立上がりが4KH2程度までのびていることがわ
かる。この計算は先の計算と同様に行えば良いが、ただ
パルス列の周期よりも長い周期で位相を180°変える
ので、それによりパルス列の途中からデカップリング高
周波の位相が180°変わる(添字の符号が反転する)
ことを考慮する必要がある。以下本発明の一実施例を図
面に基づき詳述する。
カップリングの範囲を更に広げることができるのではな
いかと考え、繰返し実験を行った結果上記パルスデカッ
プリング法に方形波変調法を組み合わせ、パルス列のく
り返しの周期よりも長い周期で位相を反転させる(位相
を180°ずらす)ことが極めて有効であり、しかもパ
ルス列としては上述したFreelanの提案したもの
に限らず、更に多くのものを適宜工夫して用いることが
できることを見出した。この方法についての計算結果を
第4図において破線で示し、前述の2つの山が無くなり
しかも立上がりが4KH2程度までのびていることがわ
かる。この計算は先の計算と同様に行えば良いが、ただ
パルス列の周期よりも長い周期で位相を180°変える
ので、それによりパルス列の途中からデカップリング高
周波の位相が180°変わる(添字の符号が反転する)
ことを考慮する必要がある。以下本発明の一実施例を図
面に基づき詳述する。
第5図は本発明にがかる方法を実施するための装置の一
例を示し、図において1は静磁場内に配置されるNMR
プローブである。該プローブ1内の試料2に高周波発振
器3からのデカップリング用高周波と共に別の観測用高
周波が照射され、それにより得られた自由誘導減衰信号
(FID信号)は図示しない検出回路へ送られて処理さ
れる。上記発振器3から発生したデカップリング用高周
波は4位相回路4によってO’ 、90” 、180”
。
例を示し、図において1は静磁場内に配置されるNMR
プローブである。該プローブ1内の試料2に高周波発振
器3からのデカップリング用高周波と共に別の観測用高
周波が照射され、それにより得られた自由誘導減衰信号
(FID信号)は図示しない検出回路へ送られて処理さ
れる。上記発振器3から発生したデカップリング用高周
波は4位相回路4によってO’ 、90” 、180”
。
270°の4種の位相が与えられ、選択回路5へ送られ
る。該選択回路5はパルスプログラマ6からの指令信号
に基づき、指定された位相の九周波を指定された期間取
出すことを順次行い、パルス列を作成する。該パルス列
は方形波発振器7からの方形波信号が供給される変調器
8によって方形波位相変調を受けた後、電力増幅器9を
介して前記プローブ1へ供給され、試料2へ照射される
。
る。該選択回路5はパルスプログラマ6からの指令信号
に基づき、指定された位相の九周波を指定された期間取
出すことを順次行い、パルス列を作成する。該パルス列
は方形波発振器7からの方形波信号が供給される変調器
8によって方形波位相変調を受けた後、電力増幅器9を
介して前記プローブ1へ供給され、試料2へ照射される
。
かかる構成において上記パルスプログラマ−6には、例
えば第2図のパルス列を作成するのであれば、90°パ
ルスのパルス幅をj+、240’パルスのパルス幅をt
zとして、最初のパルス90°Xは(位相、パルス幅)
=(0°、j+)。
えば第2図のパルス列を作成するのであれば、90°パ
ルスのパルス幅をj+、240’パルスのパルス幅をt
zとして、最初のパルス90°Xは(位相、パルス幅)
=(0°、j+)。
次のパルス240°yは(90’ 、tz )、 ・
・・という様に1つのパルス列を構成する全パルスの情
報(位相とパルス幅)を発生順に予め格納す11す ることができる。従ってオペレータはパルス幅を変える
ことにより90°パルスでも1200パルスでも180
°パルスでも任意に作ることができ、その中の高周波の
位相を0′″、90’ 、180°。
・・という様に1つのパルス列を構成する全パルスの情
報(位相とパルス幅)を発生順に予め格納す11す ることができる。従ってオペレータはパルス幅を変える
ことにより90°パルスでも1200パルスでも180
°パルスでも任意に作ることができ、その中の高周波の
位相を0′″、90’ 、180°。
270°のいずれかに任意に指定することができ、その
パルスをいくつでも続けて任意なパルス列を作成するこ
とができる。
パルスをいくつでも続けて任意なパルス列を作成するこ
とができる。
第6図eは上述した装置を用いて第2図のパルス列を作
成し、これに該パルス列のくり返し周期よりは長く且つ
(り返しとは全く非同期で1001’Zの方形波位相変
調を加えて(換言すれば51sの周期で位相を180°
ずらして)照射した時の帯域幅の測定結果を示す。方形
波位相変調を加えることにより、第3図よりも帯域幅が
例えば縦軸0.5の所でみても約8KHzから約11K
Hzへ広がったことがわかる。
成し、これに該パルス列のくり返し周期よりは長く且つ
(り返しとは全く非同期で1001’Zの方形波位相変
調を加えて(換言すれば51sの周期で位相を180°
ずらして)照射した時の帯域幅の測定結果を示す。方形
波位相変調を加えることにより、第3図よりも帯域幅が
例えば縦軸0.5の所でみても約8KHzから約11K
Hzへ広がったことがわかる。
更に本発明者はパルス列を種々に変え、同様に方形波位
相変調を加えて照射した時の帯域幅を測定した。第7図
はそのパルス列の二側を示す。このパルス列では第6図
においてfで示す測定結果が得られ、帯域幅は測定範囲
16KH2を超えて更にのびていることがわかる。この
例及び他の例を含めた測定の結果、パルス列としてはA
”xパルス、B” yパルス A ’″XXパルスの順
で並べた単位パルス列をR+1、A’ xパルス、B
o−yパルス、A”−xパルスをこの順で並べた単位パ
ルス列をRI X A” Xパルス、 F3’ yパル
スをこの順で並べた単位パルス列をR′+1、A’−x
パルス、B’−yパルスをこの順で並べた単位パルス列
をR′−1として、R++がR′+1のうちの一方とR
+かR′−1のうちの一方を少なくとも1つずつ含むも
のであれば、任意に組合わせたパルス列を使用すること
ができることが判明した。又、A′″パルス 36パル
スのA。
相変調を加えて照射した時の帯域幅を測定した。第7図
はそのパルス列の二側を示す。このパルス列では第6図
においてfで示す測定結果が得られ、帯域幅は測定範囲
16KH2を超えて更にのびていることがわかる。この
例及び他の例を含めた測定の結果、パルス列としてはA
”xパルス、B” yパルス A ’″XXパルスの順
で並べた単位パルス列をR+1、A’ xパルス、B
o−yパルス、A”−xパルスをこの順で並べた単位パ
ルス列をRI X A” Xパルス、 F3’ yパル
スをこの順で並べた単位パルス列をR′+1、A’−x
パルス、B’−yパルスをこの順で並べた単位パルス列
をR′−1として、R++がR′+1のうちの一方とR
+かR′−1のうちの一方を少なくとも1つずつ含むも
のであれば、任意に組合わせたパルス列を使用すること
ができることが判明した。又、A′″パルス 36パル
スのA。
Bの値も、Aは90から45程度まで、8は240から
90程度までの範囲で任意に設定することができ、更に
パルス幅の異なるC′″パルスを付は加えても良く、こ
れらの組み合わせにより帯域幅も任意に調節することが
できた。
90程度までの範囲で任意に設定することができ、更に
パルス幅の異なるC′″パルスを付は加えても良く、こ
れらの組み合わせにより帯域幅も任意に調節することが
できた。
以上詳述した如く本発明によればデカップリング範囲を
広くすることができるため、(1)ケミカルシフトの大
きい核例えばl’l F 、でも容易にデカップリング
することができる。(2)共鳴周波数が400M HZ
あるいはそれ以上の装置でも広い範囲にわたるデカップ
リングを行うことができる。
広くすることができるため、(1)ケミカルシフトの大
きい核例えばl’l F 、でも容易にデカップリング
することができる。(2)共鳴周波数が400M HZ
あるいはそれ以上の装置でも広い範囲にわたるデカップ
リングを行うことができる。
(3)低い^周波電力で広い範囲のデカップリングが可
能なので電力増幅器等の構成が簡素化できる。(4)従
来は発熱のため測定できなかったものが測定できるよう
になる等応用分野が拡大する。
能なので電力増幅器等の構成が簡素化できる。(4)従
来は発熱のため測定できなかったものが測定できるよう
になる等応用分野が拡大する。
(5)広い領域が同じようにデカップリングされるため
測定のSN比が向上し、定I性が改善される9等の優れ
た効果を得ることができる。
測定のSN比が向上し、定I性が改善される9等の優れ
た効果を得ることができる。
尚、第5図の実施例では変調器8を選択回路5の後段に
配置して作成されたパルス列を変調するようにしたが、
発振器3と4位相回路4の闇に該変調器を配冒し、デカ
ップリング用高周波の方を変調するようにしても全く等
価である。
配置して作成されたパルス列を変調するようにしたが、
発振器3と4位相回路4の闇に該変調器を配冒し、デカ
ップリング用高周波の方を変調するようにしても全く等
価である。
第1図は従来り沫の帯域幅を示す図、第2図及び第7図
はパルス列を説明するための図、第3図は提案り法によ
る帯域幅を示す図、第4図は提案hFfiの欠白を説明
するための図、第5図は本発明にかかるh法を実gk1
jるための装置の一例を示す図、第6図は本発明に8け
るWI−幅の鋼定結東を示す図である。 3:高周波発振器、4:4位相回路、5:選択回路、6
:パルスプログラマ、7:方形波発振器、8:変調器。 特許出願人 日本電子株式会社 代表者 加勢 忠雄 +11 ] ン 7t’L図 。3/パ]ン\“。 矛4図
はパルス列を説明するための図、第3図は提案り法によ
る帯域幅を示す図、第4図は提案hFfiの欠白を説明
するための図、第5図は本発明にかかるh法を実gk1
jるための装置の一例を示す図、第6図は本発明に8け
るWI−幅の鋼定結東を示す図である。 3:高周波発振器、4:4位相回路、5:選択回路、6
:パルスプログラマ、7:方形波発振器、8:変調器。 特許出願人 日本電子株式会社 代表者 加勢 忠雄 +11 ] ン 7t’L図 。3/パ]ン\“。 矛4図
Claims (1)
- 少なくとも2種のパルス幅が与えられ且つ0″90°、
180’ 、270°のうちのいずれかの位相が与えら
れたデカップリング用高周波パルスを間隔を置かずに複
数個並べたパルス列をくり返し試料に照射し、且つ該パ
ルス列のくり返しに同期せずそのくり返しよりも長い周
期で該パルス列内の高周波の位相を反転させるようにし
たことを特徴とする核磁気共鳴測定方法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57025492A JPS58142251A (ja) | 1982-02-19 | 1982-02-19 | 核磁気共鳴測定方法 |
GB08302845A GB2117119B (en) | 1982-02-19 | 1983-02-02 | Nuclear magnetic resonance decoupling |
US06/465,324 US4502008A (en) | 1982-02-19 | 1983-02-09 | Method and apparatus for nuclear magnetic resonance spectroscopy |
DE19833304798 DE3304798A1 (de) | 1982-02-19 | 1983-02-11 | Verfahren fuer die kernmagnetische resonanzspektroskopie sowie ein kernmagnetisches resonanzspektrometer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57025492A JPS58142251A (ja) | 1982-02-19 | 1982-02-19 | 核磁気共鳴測定方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58142251A true JPS58142251A (ja) | 1983-08-24 |
JPS622261B2 JPS622261B2 (ja) | 1987-01-19 |
Family
ID=12167550
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57025492A Granted JPS58142251A (ja) | 1982-02-19 | 1982-02-19 | 核磁気共鳴測定方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4502008A (ja) |
JP (1) | JPS58142251A (ja) |
DE (1) | DE3304798A1 (ja) |
GB (1) | GB2117119B (ja) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2148013B (en) * | 1983-10-12 | 1988-02-03 | Yokogawa Electric Corp | Nuclear magnetic resonance imaging |
JPS60119452A (ja) * | 1983-11-30 | 1985-06-26 | Jeol Ltd | 核磁気共鳴測定方法 |
US4613949A (en) * | 1984-02-17 | 1986-09-23 | General Electric Company | Composite pulses for time reversal in NMR imaging |
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