JPS58167947A - Spinner of nuclear magnetic resonance device - Google Patents

Spinner of nuclear magnetic resonance device

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JPS58167947A
JPS58167947A JP57049071A JP4907182A JPS58167947A JP S58167947 A JPS58167947 A JP S58167947A JP 57049071 A JP57049071 A JP 57049071A JP 4907182 A JP4907182 A JP 4907182A JP S58167947 A JPS58167947 A JP S58167947A
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JP
Japan
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spinner
ceramics
rotor
spectrum
sample
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Pending
Application number
JP57049071A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Susumu Tsujiku
都竹 進
Yasuo Hiyoshi
日良 康夫
Ataru Yokono
中 横野
Masao Goto
後藤 昌生
Shinichi Uematsu
植松 新一
Masahiro Hatano
旗野 昌弘
Yasunori Nozawa
野沢 庸則
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to JP57049071A priority Critical patent/JPS58167947A/en
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/30Sample handling arrangements, e.g. sample cells, spinning mechanisms
    • G01R33/307Sample handling arrangements, e.g. sample cells, spinning mechanisms specially adapted for moving the sample relative to the MR system, e.g. spinning mechanisms, flow cells or means for positioning the sample inside a spectrometer

Abstract

PURPOSE:To remove absorption spectrum (background spectrum) caused by a spinner itself by manufacturing a rotor with ceramics or glass ceramics. CONSTITUTION:As the base material of a spinner 2 to be used in the magic angle spinning method wherein a solid specimen 6 is caused to rotate around a shaft tilted by an angle of 54.7 deg. (magic angle) from the direction of magnetic field at a high speed of several kHz and by this, a sharp NMR spectrum can be obtained, a kind of ceramics or that of glass ceramics is used. The ceramics is the sinter of a composition consists of 30-96wt% of boron nitride and 70- 4wt% of a ceramics other than boron nitride, and the glass ceramics is such a substance containing fine crystals of synthetic mica which is known by the trade name of MAKORU. By the use of a spinner made of such materials, it is possible to easily obtain C13NMR spectrum of a solid specimen free from background spectrum caused by the spinner itself.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、核磁気共鳴装置(NMR装置)のマジックア
ングルスピニング操作に用いるスピンナに係り、特に固
体試料中のCry核(原子量15の炭素原子核)のNM
Rスペクトルを測定するのに好適なスピンナに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a spinner used for magic angle spinning operation of a nuclear magnetic resonance apparatus (NMR apparatus), and particularly relates to a spinner used for magic angle spinning operation of a nuclear magnetic resonance apparatus (NMR apparatus).
The present invention relates to a spinner suitable for measuring an R spectrum.

すでに文献「c、、NMRの基礎と応用、l(竹内敬人
1石塚英弘着、 1976年、講談社刊、P250)・
などで公知のように、固体試料を磁場方向と54゜7度
(マジックアングル)をなす軸のまわりに数KHzで高
速回転させることによって、固体試料でも比較的シャー
プなNMR,スペクトルを得ることができる。
Already in the literature ``c, Fundamentals and Applications of NMR, I (Takahito Takeuchi 1 Hidehiro Ishizuka, 1976, Kodansha, p. 250)
As is well known, relatively sharp NMR and spectra can be obtained even from solid samples by rotating the solid sample at a high speed of several KHz around an axis that forms a magic angle of 54° and 7 degrees with the direction of the magnetic field. can.

この方法は、マジックアングルスピニング法。This method is the magic angle spinning method.

あるいは高速回転法と呼ばれ、試料を詰める回転子はス
ピンナと呼ばれている。マジックアングルスピニングに
おいては、スピンナを一定速度の高速で回転軸からのぶ
れが少なく回転させることが必要で、スピンナの構造や
その回転方法が第1の技術課題である。
It is also called the high-speed rotation method, and the rotor used to pack the sample is called a spinner. In magic angle spinning, it is necessary to rotate the spinner at a constant high speed with little deviation from the rotating shaft, and the structure of the spinner and its rotation method are the first technical issues.

し”かし、これらに関しては、スピンナの一部に羽根の
役割をする小さな溝を多数設け、これに空気を吹き付け
て回転させる方法によりほぼ解決できている。第1図は
、゛そのスピニング装置の一例を示す図であり、スピン
ナ2はステータ5の上に置かれ、固・体試料を内蔵する
スピンナの胴の部分のまわりには受信用高周波コイル1
が設置されている◇ なお、NMftの測定原理は通常の液体試料の測定と同
じで、試料に強い静磁場をかけることにより試料中(あ
る原子核の核スピンのエネルギ一単位を分離させ、この
単位間の遷移により吸収される電磁波の共鳴周波数ン測
定するものである。
However, these problems can almost be solved by providing a part of the spinner with many small grooves that act as blades, and then blowing air into these grooves to rotate them. Figure 1 shows the spinning device. This is a diagram showing an example, in which a spinner 2 is placed on a stator 5, and a receiving high-frequency coil 1 is installed around the body of the spinner that contains a solid sample.
◇ The measurement principle for NMft is the same as that for normal liquid sample measurements; by applying a strong static magnetic field to the sample, one unit of energy of the nuclear spin of a certain atomic nucleus is separated, and this unit is It measures the resonance frequency of electromagnetic waves absorbed by the transition between

第1図の受信用高周波コイル1は、発振用高周波コイル
(図示していない)より発振された高周波を受信するた
めのもので、発振した周波数と受信した周波数を比べる
ことにより、どの周波数に相当するエネルギー6が吸収
されたかが判定できる。受信用高周波コイル1はできる
だけ試料、つまりスピンナ2に近接させた方が感電2図
は、第1図の縦断面図を示したものであり、スピンナ2
は中ヤツプ4とロータ5からなり、その内部に試料充填
部6を有している。
The receiving high-frequency coil 1 in Fig. 1 is for receiving high-frequency waves oscillated from an oscillating high-frequency coil (not shown), and by comparing the oscillated frequency and the received frequency, it is possible to determine which frequency corresponds to It can be determined whether or not the energy 6 has been absorbed. It is better to place the receiving high-frequency coil 1 as close as possible to the sample, that is, the spinner 2.
consists of a middle tube 4 and a rotor 5, and has a sample filling section 6 inside.

また、ステータ5の内部には空気吹き出しロア。Also, inside the stator 5 is an air blowing lower.

8.9が設けられており、コンプレッサ等により@2図
の矢印の方向に空気を送ることによりロータ5の円錐側
面部に空気が吹き当たるようになっている。
8.9 is provided, and air is blown against the conical side surface of the rotor 5 by sending air in the direction of the arrow in Figure 2 using a compressor or the like.

第3図、第4図、第5図はそれぞれロータ5の円錐部の
側面図、平面図、および第4図A −A部分の断面図を
示したもので、これらの図に示されているようにロータ
の円錐部(41の部分)には羽根の役割をする小さい溝
10が多数設けられている。この溝に空気を吹き当てる
ことにより第2図のセータ5すなわちスピンナ2は高速
で回転する。回転数は空気圧を調節することにより変え
ることが□できる。
3, 4, and 5 show a side view, a plan view, and a sectional view of the conical portion of the rotor 5, respectively, and a cross-sectional view of the section A-A in FIG. The conical portion (41) of the rotor is provided with many small grooves 10 that serve as blades. By blowing air into this groove, the sweater 5 or spinner 2 shown in FIG. 2 rotates at high speed. The rotation speed can be changed by adjusting the air pressure.

スピンナの大きさは試料にかかる磁場の均一性tab保
する観点からあまり大さくできず、通常ロータの胴の外
径は7〜101m程度である0スピンナの回転を高速で
かつ回転軸からできるだけぶれなくするには、前記した
溝の部分を始め1 としてロータを高精度(−g−0〜’10(襲(7)精
1[)t’前加工る必要がある0 このため、ロータは、加工の容易なポリアセタール、ポ
リカーボネート、ポリメチルメタクリレート(PMMム
)などのプラスチック素材が用いられていた。
The size of the spinner cannot be made too large in order to maintain the uniformity of the magnetic field applied to the sample, and the outer diameter of the rotor body is usually about 7 to 101 m. In order to eliminate this, it is necessary to pre-process the rotor with high precision (-g-0~'10 (7) precision 1[)t' starting with the grooves mentioned above. Plastic materials that are easy to process, such as polyacetal, polycarbonate, and polymethyl methacrylate (PMM), have been used.

なお、金属素材はアル瑠ニウムなどの強磁性体でないも
のでも試料にがかる静磁場を乱すためロータあるいはキ
ャンプの素材として用いることができない。
Note that metal materials such as aluminum that are not ferromagnetic cannot be used as materials for the rotor or camp because they disturb the static magnetic field applied to the sample.

しかし、従来用いられている前記プラスチック製のロー
タからなるスピンナは、プラスチック自体がC1m核を
有しているた′め、スピンナに帰因するNMRスペクト
ルが観測される。すなわチ、試料をスピンナに詰めてマ
ジックアングルスピニングして得られたNMRスペクト
ルは、スピンナによる吸収スペクトル<以1&ハylf
ランドスペクトルと呼ぶ)を含んでいるため、試料本来
のスペクトルがバックグランドスペクトルに隠されスペ
クトルの解析が内園かつ不正確になる。通常は観測され
たスペクトルから、試料を詰めないかあるいはNMRg
&収のない別の試料を詰めたスピンナのスペクトルを差
引いて解析している。
However, in the conventionally used spinner made of the plastic rotor, the plastic itself has C1m nuclei, so an NMR spectrum attributed to the spinner is observed. In other words, the NMR spectrum obtained by packing a sample into a spinner and performing magic angle spinning is the absorption spectrum by the spinner <1&hylf
Since the sample contains a land spectrum (referred to as a land spectrum), the original spectrum of the sample is hidden by the background spectrum, making the analysis of the spectrum inaccurate and inaccurate. Usually, from the observed spectrum, it is determined that the sample is not packed or the NMRg
& Analysis is performed by subtracting the spectrum of a spinner packed with another sample with no yield.

しかし、同じスピンナでもスピンナの回転数や磁場のわ
ずかな違いにより観測されるスペクトルは測定毎に多少
員なるため、前記した差スペクトルが材料自身のスペク
トルであると言う保証はない。
However, even with the same spinner, the spectrum observed will vary depending on the measurement due to slight differences in the spinner's rotational speed or magnetic field, so there is no guarantee that the difference spectrum described above is the spectrum of the material itself.

また、差引き操作によってスペクトルにおけるノイズレ
ベルも増大する。
The subtraction operation also increases the noise level in the spectrum.

また、従来?7ラスチツク製のスピンナを用いる場合、
少しでも解析の精度を上げるにはスピンナによるバック
グランドスペクトルをできるだけ単純なもの、つまりピ
ークの数が少ないものにしなければならない。すなわち
、C1,とH,(プロシン)とのスピンカップリングに
よって生ずるピークの分裂をなくすことが必要になる・
そこで1、プラスチック中のプロトンをスピンカップリ
ングを起こさない重水素に置換した重水素化プラスチッ
クをロータの素材として通常用いている。この素材は非
常に高価であり、これから作る従来のスピンナも高価な
ものとなる0 本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を72(L、
fi段が安く、かつスピンナによるパンクグランドスペ
クトルのない固体試料のC1,NMRスペクトルが得ら
れる核磁気共鳴装置のマジックアングルスピニング用ス
ピンナを提供することにある。
Also, conventionally? 7 When using a rustic spinner,
In order to improve the accuracy of the analysis even a little, the background spectrum generated by the spinner must be made as simple as possible, that is, it must have as few peaks as possible. In other words, it is necessary to eliminate the peak splitting caused by spin coupling between C1 and H (prosyn).
Therefore, 1. Deuterated plastic, in which the protons in the plastic are replaced with deuterium that does not cause spin coupling, is usually used as the material for the rotor. This material is very expensive, and the conventional spinner made from it is also expensive.The object of the present invention is to overcome the drawbacks of the prior art described above.
An object of the present invention is to provide a spinner for magic angle spinning of a nuclear magnetic resonance apparatus, which has an inexpensive fi stage and can obtain a C1, NMR spectrum of a solid sample without a puncture ground spectrum caused by the spinner.

本発明においては、セラミックスあるいはガラスセラミ
ックスからロータを作ることによりスピンナによるバッ
クグランドスペクトルを取り除いた。前述したようにロ
ータは精密な加工が必要であり、本発明に用いることの
できるセラミックスとしてはボロンナイトライド(BN
)を50〜96重量襲と、ボロンナイトライド以外のセ
ラミックスフ0ル4重量外よりなる組成物の焼結体があ
り、またガラスセラミックスとしては商品名マコール(
Oorning Glass V%brks I米国)
で知られる合成雲母の微結晶を含有したガラスセラミッ
クスがある。その他、商品名LOTEC−T(旭硝子(
株))で知られるAI、O,・Tie、焼結体など精密
機械加工の可能なセラミックスあるいはガラスセラミッ
クス全般を用いることができる。
In the present invention, the background spectrum caused by the spinner is removed by making the rotor from ceramics or glass ceramics. As mentioned above, the rotor requires precision processing, and boron nitride (BN) is a ceramic that can be used in the present invention.
) with a weight of 50 to 96, and ceramics other than boron nitride.
Oorning Glass V%brks IUSA)
There is a glass ceramic containing synthetic mica microcrystals known as In addition, the product name LOTEC-T (Asahi Glass (
It is possible to use ceramics or glass ceramics in general that can be precisely machined, such as AI, O, .Tie, and sintered bodies known from Co., Ltd.).

前記したボロンナイトライド焼結体においては、BNの
含有率が50重量%未満では素材の機械加工性が悪く所
望の形状をもった実用し得るロータは製作し得す、また
BHの含有率が96重量%を越えると素材の強度が低下
し、スピンナ回転中にロータが破壊して実用できない。
In the boron nitride sintered body described above, if the BN content is less than 50% by weight, the machinability of the material is poor and a practical rotor with a desired shape cannot be manufactured. If it exceeds 96% by weight, the strength of the material decreases and the rotor breaks during spinner rotation, making it impractical.

さらに、前記マコールやLOTBC二Tなど表面の硬い
素材を用いた場合、スピンナ回転中にロータ側面が受信
用高周波コイルに接触した1 時コイルを摩滅してしまうことがあるので、ロータの表
面を40μ以下の厚さで弗素樹脂コーチイン、グするこ
とが望ましい。厳密にはテフロン中にもCuが存在して
いるので弗素樹脂コーティングしたり−タを用いればス
ピンナによるバンクグランドスペクトルが出ると考えら
れるが、コーティングの厚さが40μ以下であればテフ
ロンによるスペクトル強度は弱くノイズレベルと同程度
でスピンナによるバックグランドスペクトルは実質上w
I測されないが好ましくは5〜40岬の厚さが良い。本
発明に用いることのできる弗素樹脂コーティングは、ポ
リテ)ラフルオ四エチレンおよびそのポリエチレンなど
の共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレンおよびそ
のポリエチレンなどとの共重合体、テトラフルオロエチ
レン−へキサフルオロプロピレン共重合体など一連のふ
っ素樹脂を用いたコーティング全般である。
Furthermore, when using a material with a hard surface such as Makor or LOTBC2T, the coil may be worn out when the side surface of the rotor comes into contact with the receiving high-frequency coil during spinner rotation. It is desirable to coat the fluororesin with the following thickness. Strictly speaking, since Cu is present in Teflon, it is thought that if a fluororesin coating is used, a bank ground spectrum due to a spinner will be produced, but if the coating thickness is 40μ or less, the spectral intensity due to Teflon will be is weak and on the same level as the noise level, and the background spectrum due to the spinner is virtually
Although not measured, a thickness of 5 to 40 caps is preferred. Fluororesin coatings that can be used in the present invention include polytetrafluoroethylene and its copolymers such as polyethylene, polychlorotrifluoroethylene and its copolymers with polyethylene, etc., and tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymers. This is a general type of coating that uses a series of fluororesins such as polymers.

本発明においてキャップの材質はロータト同じものが望
ましいが第2図のようにキャップ4が受信用高周波コイ
ル1の外に出ていればキャップによる吸収の影響は比較
的少ないのでテフロンなどのプラスチック材料を用いて
モJLイ。
In the present invention, it is preferable that the material of the cap be the same as that of the rotor, but if the cap 4 is exposed outside the receiving high-frequency coil 1 as shown in Fig. 2, the effect of absorption by the cap will be relatively small, so a plastic material such as Teflon may be used. Use MoJL.

以下本発明を具体例にもとづき説明する。表の2段目、
5段目に示したロータの素材およびキャップの素材を用
いてスピンナの作成を試みた0用いた素材は市販の人手
容易なものである。
The present invention will be explained below based on specific examples. The second row of the table,
An attempt was made to create a spinner using the rotor material and cap material shown in the fifth row.The materials used are commercially available materials that are easy to use.

具体例墓のAI 、A2 、A5 、A4 、A5のロ
ータ素材は、それぞれ東京電気化学工業のデンカボロン
ナイトライド成形体のグレードR,HC,8,UA−1
,UA−2に相当し、またム8のロータ素材は前記マコ
ールに相当する。
The rotor materials of concrete examples AI, A2, A5, A4, and A5 are grade R, HC, 8, and UA-1 of Denka boron nitride molded bodies manufactured by Tokyo Denki Kagaku Kogyo, respectively.
, UA-2, and the rotor material of Mu8 corresponds to the Makor.

キャップ、ロータの形状は、前記第2図から第5図に示
したものであり従来品と同じである〇ロータの加工を精
密施錠およびフライス盤で行なった結果、表中に示した
ようにム1〜罵4およびA7〜A10ロータ素材は超硬
工具あるいは8KH工具を用いて精密加工ができ、また
A5のロータはダイヤモンド加工で精密加工ができ所望
の形状のロータを作ることができた。
The shapes of the cap and rotor are as shown in Figures 2 to 5 above, and are the same as the conventional product. As a result of processing the rotor using a precision locking and milling machine, the shape of the rotor is as shown in the table. ~A4 and A7~A10 rotor materials could be precision machined using carbide tools or 8KH tools, and the A5 rotor could be precision machined using diamond machining, making it possible to create a rotor of the desired shape.

しかし、本発明の範囲にないA6のロータ素材はいずれ
の方法でも加工途中で素材に割れやヒビが生じ所望の形
状のロータを作ることがでさなかった。なお、A7とム
10のロータには、受信用高周波コイルの摩滅防止用と
して20−30μ厚のテフロンコーティングを施した。
However, in any method, the rotor material of A6, which is not within the scope of the present invention, cracks or breaks in the material during processing, making it impossible to manufacture a rotor of the desired shape. The rotors of A7 and M10 were coated with Teflon coating of 20-30 μm thickness to prevent the receiving high-frequency coil from wearing out.

作成したロータとキャップからスピンナを構成し、第1
図と同様にしてスピンナをステータ上に置き試料を詰め
ず”にスピンナを回転させた。
A spinner is constructed from the created rotor and cap, and the first
The spinner was placed on the stator in the same manner as shown in the figure, and the spinner was rotated without filling the sample.

スピンナの回転は、従来と同様に空気圧を利用して行な
った。
The spinner was rotated using air pressure as in the conventional case.

各ロータの最大回転数と寿命は表に示したように良好な
値を示した。その時のスピンナによるNMRスペクトル
はいずれもノイズレベル以下であり実質上観測されなか
った。
The maximum rotational speed and life of each rotor showed good values as shown in the table. The NMR spectra obtained by the spinner at that time were all below the noise level and were virtually unobservable.

また、累積50時間回転した後の受信用高周波コイルの
摩滅状態を調べた所、A5・A8・屋9は摩耗が見られ
コイルの交換が必要となうだが、他のものは摩耗してお
らずフィル交換は不要であった。ここで、7fL1〜A
4のようにBNノ含有量の多い材料を用いたロータでは
テフロンコーティングをしなくてもコイルの摩耗がない
。これは、BNの含有量が多いと材料が軟かくなり、コ
イルが摩耗する代りにロータの胴の部分が摩耗するため
である。
In addition, when we examined the state of wear on the receiving high-frequency coils after rotating for a cumulative 50 hours, we found that A5, A8, and Ya9 were worn and needed to be replaced, but the other coils were not worn. There was no need to replace the filter. Here, 7fL1~A
With a rotor made of a material with a high BN content like No. 4, there is no wear on the coils even without Teflon coating. This is because when the BN content is high, the material becomes soft and the rotor body wears out instead of the coil.

このロータの摩耗は、ロータの寿命を低下させることに
なる。しかし、コイルが摩耗した場合には、コイル交換
後に多大な時間を要するチ為−ニング操作をやり直さな
ければならないのに比べ、ロータの交換は容易で瞬時に
行なえることからロータ自身の摩耗は大きな障害とはな
らない。
This rotor wear will shorten the life of the rotor. However, when the coils become worn out, the rotor itself is less likely to wear out because replacing the rotor is easy and instantaneous, compared to having to redo the time-consuming maintenance operation after replacing the coil. It is not an obstacle.

次にスピンナに固体試料を入れてNMRスペクトルを測
定した本発明の実施結果を示す0試料は石炭の粉末を用
い、NMR,装置は米国Brucker社のフーリエ変
換高分解能N M R装置を用いた。スピンナは表&4
のものを用い、s、ooo〜4e000Hzでマジック
アングルスピニングを行なった。
Next, a solid sample was placed in a spinner and an NMR spectrum was measured. Sample 0, which shows the implementation results of the present invention, used coal powder, and a Fourier transform high-resolution NMR apparatus manufactured by Brucker, USA was used as the NMR apparatus. Spinner is table & 4
Magic angle spinning was performed at s,ooo to 4e000 Hz using the same.

得られたC、、NMRスペクFルを第6図に示す。第6
図の横軸は高周波の周波数に対応する化学シフトδであ
り、たて軸は高周波の吸収強度に対応する。公知のよう
に化学シフシの値はCss核と結合している原子団の種
類により異なる0したがって、予め分子構造のわかって
いる標準試料を用いて化学シフトと前記原子団の種類と
の関係を求めておくことにより、第6図に示したように
スペクトルの各ピークは特定の原子団に帰属でき、試料
の分子構造に関する知見が得られる。
The obtained C, NMR spectrum F is shown in FIG. 6th
The horizontal axis of the figure is the chemical shift δ corresponding to the high frequency frequency, and the vertical axis corresponds to the high frequency absorption intensity. As is well known, the value of chemical shift varies depending on the type of atomic group bonded to the Css nucleus. Therefore, the relationship between the chemical shift and the type of atomic group is determined using a standard sample whose molecular structure is known in advance. By doing so, each peak in the spectrum can be assigned to a specific atomic group, as shown in FIG. 6, and knowledge about the molecular structure of the sample can be obtained.

すなわち、ここで測定した石炭には、CHs。That is, the coal measured here contains CHs.

÷(−Hl +11  のように水素および炭素に結合
した脂肪族炭素原子、 −〇−CH,、l(、−OH,
C−0−Cのように酸素と結合した脂肪族炭素原子、置
換基〔)HあるいはORからオルト位にある芳香族炭素
原子(Ar−H)、アルキル基、ナフテン環、芳香環に
結合した芳香族炭素原子(Ar −C)、@素に結合し
た芳香族炭素原子(Ar−OR,Ar−0H)、カルボ
キシルおよびラクトン型のカルボニル炭素原子(−C=
O)、お」 OH よび、+)ンおよびアルデヒド型のカルボニル炭素原子
(C=O)を含んでいることが明らかとなった。なお、
ここで、Rはアルキル基。
÷(-Hl +11 aliphatic carbon atom bonded to hydrogen and carbon, -〇-CH,, l(, -OH,
An aliphatic carbon atom bonded to oxygen such as C-0-C, an aromatic carbon atom (Ar-H) at the ortho position from a substituent [)H or OR, an alkyl group, a naphthene ring, or an aromatic ring bonded to Aromatic carbon atoms (Ar -C), aromatic carbon atoms bonded to @ atoms (Ar-OR, Ar-0H), carbonyl carbon atoms of carboxyl and lactone type (-C=
It was revealed that it contains O), OH, +) and aldehyde-type carbonyl carbon atoms (C=O). In addition,
Here, R is an alkyl group.

Ar はアリル基を示す。Ar represents an allyl group.

一方、第7図は同一試料を重水素化PMMA製のり一夕
およびキャップからなる従来のスピンナに詰めて測定し
たC、、NMRスペクトルである。それ以外は測定装置
、測定条件とも第6図の場合と同様である。
On the other hand, FIG. 7 shows a C NMR spectrum obtained by packing the same sample into a conventional spinner consisting of deuterated PMMA glue and a cap. Other than that, the measuring device and measurement conditions are the same as in the case of FIG. 6.

第7図と第6図を比べるとピークの数は第7図の方が多
くなっており、ノイズも第7図の方が多い。
Comparing FIG. 7 and FIG. 6, the number of peaks in FIG. 7 is greater, and the noise in FIG. 7 is also greater.

第8図は重水素化PMMA製のスピンナ自体のC,!N
MRスペクトルであり、このことから第7図で、*マー
クをつけたピークは明らかにスピンナによるバックグラ
ンドスペクトルであることがわかる。このピークのため
に第6図でははっきりわかる約209.pm付近の−C
H,に相当するピークは第7図ではノイズと区別できな
い。
Figure 8 shows the spinner itself made of deuterated PMMA. N
This is an MR spectrum, and from this it can be seen that the peaks marked with * in FIG. 7 are clearly the background spectrum due to the spinner. This peak is clearly visible in Figure 6 at approximately 209. -C near pm
The peak corresponding to H, cannot be distinguished from noise in FIG.

さらに200ppm付近の〕C=0に相当するピータも
第6図では明確であるが第7図ではノイズと区別できな
い。
Further, although the peak value corresponding to C=0 near 200 ppm is clear in FIG. 6, it cannot be distinguished from noise in FIG.

このように本発明により、試料の石炭の化学構造に関す
るより多くの情報が得られた。これらの情報は、例えば
石炭をガス化あるいは液化する場合にどのようなプロセ
スが最も適しているかを決定する時に役立つ。
In this way, more information about the chemical structure of the sample coal was obtained by the present invention. This information can be useful, for example, in determining which processes are most suitable for gasifying or liquefying coal.

本発明は、もちろん上記の例の石炭の分析に限られるも
のでなく、プラスチック、ゴム生体高分子、有機半導体
など工業的に重要な固体物質全般のNMR分析に応用す
ることができる。
The present invention is, of course, not limited to the analysis of coal as described above, but can be applied to NMR analysis of all industrially important solid substances such as plastics, rubber biopolymers, and organic semiconductors.

また、本発明によるスピンナの価格は、特殊な素材を用
いていないため従来の重水素化PMMA製スピンナの約
百〜荀であり、経済的観点からも固体NMR分析が容易
にできるようになる0 なお、本発明におけるスピンナの構造は実施例で示した
構造に限定されるものでなく、例えば第9図に示すよう
なキャップの部分にもW根の役をする溝がついており、
上下からステータではさんで回転させるつばなし型ロー
タ11と羽根付きキャップ12からなるスピンナなど、
これまで公知となりでいるスピンナ構造全てが本発明に
適用できる。
In addition, since the spinner according to the present invention does not use any special material, the price is about 100 to 1000 yen compared to the conventional spinner made of deuterated PMMA, and from an economical point of view, solid-state NMR analysis can be easily performed. Note that the structure of the spinner in the present invention is not limited to the structure shown in the embodiments; for example, the cap part as shown in FIG. 9 also has a groove that serves as a W root.
A spinner consisting of a flangeless rotor 11 and a bladed cap 12 that are rotated between stators from above and below, etc.
All hitherto known spinner structures are applicable to the present invention.

さらに本発明によるスピンナは、従来のスピンナより高
速回転時の回転数のむらがなく、ピークをさらにシャー
プにする効果がある。これは、従来のスピンナの素材で
あるPMMAなどのプラスチックに比べ、比重が約2倍
高いセラミックスあるいはガラスセラミックスを用いて
いるため、回転時の慣性モーメントが大きく、空気圧に
変動があっても安定して回転するためである。
Furthermore, the spinner according to the present invention has the effect of making the rotation speed more even during high-speed rotation than conventional spinners, and making the peak sharper. This uses ceramics or glass ceramics, which have a specific gravity approximately twice as high as the plastics such as PMMA that are the materials of conventional spinners, so they have a large moment of inertia during rotation and are stable even when air pressure fluctuates. This is because it rotates.

以上述べたように本発明によれば、スピンナによるバッ
クグランドスペクトルのないシャープな固体試料のc、
、NMRスペクトルを安価に得ることができ、各種固体
試料の化学構造の決定あるいは固体試料中での分子間、
分子内相互作用の明確化等に寄与する所大である。
As described above, according to the present invention, c of a sharp solid sample with no background spectrum caused by a spinner,
, NMR spectra can be obtained at low cost, and can be used to determine the chemical structure of various solid samples or between molecules in solid samples.
This is a major contribution to clarifying intramolecular interactions.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はNMR用マジックアングルスピニング装置を示
す図、第2図は第1図のスピンナーとステーターの縦断
面図、第3図は第2図のロータのかさ耶の側面図、第4
図は第2図のロータのかさ部を下から見た平面図、第5
図は第4図のA−All断面図、第6図は本発明による
スピンナを用いて採取した石炭のNMRスペクトルの一
例を示す図、第7図は従来の1ラステンク製スピンナを
用いて採取した石炭のNMRスペクトル図、第8図はプ
ラスチック製スピンナのNMRスペクトル図、第9図は
第1図で示したものと別の形状のスピンナーを示す図で
ある。 2・・・スピンナ、    4・・・キャップ、5・・
・ロータ・ 代理人弁理士 薄 1)利 幸 fl 閉 ′″)= 2 図 ″i3WJ t 6 図 −ct−tz− &(rrm> オ9ffi 第1頁の続き 0発 明 者 植松新− 横浜市戸塚区吉田町292番地株 式会社日立製作所生産技術研究 所内 0発 明 者 旗野昌弘 仙台市片平二丁目1番1号 0発 明 者 野沢庸則 仙台市片平二丁目1番1号
Fig. 1 is a diagram showing a magic angle spinning device for NMR, Fig. 2 is a vertical cross-sectional view of the spinner and stator shown in Fig. 1, Fig. 3 is a side view of the rotor canopy shown in Fig. 2, and Fig. 4 is a diagram showing a magic angle spinning device for NMR.
The figure is a plan view of the bulk part of the rotor in Figure 2, viewed from below, and
The figure is an A-All cross-sectional view of Figure 4, Figure 6 is a diagram showing an example of the NMR spectrum of coal sampled using the spinner according to the present invention, and Figure 7 is a diagram showing an example of the NMR spectrum of coal sampled using the conventional 1-last tenk spinner. FIG. 8 is an NMR spectrum diagram of coal, FIG. 8 is an NMR spectrum diagram of a plastic spinner, and FIG. 9 is a diagram showing a spinner having a different shape from that shown in FIG. 1. 2...Spinner, 4...Cap, 5...
・Rota・Representative Patent Attorney Usui 1) Toshiyuki fl Close''')= 2 Figure ``i3WJ t 6 Figure -ct-tz- &(rrm> 9ffi Continued from page 1 0 Author: Arata Uematsu - City of Yokohama 292 Yoshida-cho, Totsuka-ku Hitachi, Ltd. Production Technology Laboratory Author: Masahiro Hatano 2-1-1 Katahira, Sendai City Author Yoshinori Nozawa 2-1-1 Katahira, Sendai City

Claims (1)

【特許請求の範囲】 t 少なくともロータがセラミックスもしくはガラスセ
ラミックスからなることを特徴とする核磁気共鳴装置の
スピンナ。 2、 少なくともロータがセラミックスもしくはガラス
セラミックスからなり、かつその表面に厚さ40 、g
n以下め弗素樹脂皮膜が設けられていることを特徴とす
る核磁気共鳴装置のスピンナ。 五 セラミックスがボロンナイトライド5θ〜96重1
1%とボロンナイトライド以外のセラミックスフ0ル4
重量憾からなる焼結体であり、ガラスセラミックスが合
成雲母の微結晶を含有するものもしくはAI、0.・T
ie、の焼結体であることを特徴とする特許請求の範凹
第1項もしくは第2項記載の核磁気共鳴装置のスピンナ
Claims: t. A spinner for a nuclear magnetic resonance apparatus, characterized in that at least the rotor is made of ceramics or glass ceramics. 2. At least the rotor is made of ceramics or glass ceramics, and its surface has a thickness of 40 g.
A spinner for a nuclear magnetic resonance apparatus, characterized in that it is provided with an n or less fluororesin film. 5. Ceramics have boron nitride 5θ~96 weight 1
Ceramics other than 1% and boron nitride 4
It is a sintered body made of heavy weight glass ceramics containing synthetic mica microcrystals, or AI, 0.・T
Spinner 0 for a nuclear magnetic resonance apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the spinner 0 is a sintered body of
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