JPS60158342A - Epr‐ツオイクマトグラフイー用勾配線輪装置 - Google Patents

Epr‐ツオイクマトグラフイー用勾配線輪装置

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JPS60158342A
JPS60158342A JP59281858A JP28185884A JPS60158342A JP S60158342 A JPS60158342 A JP S60158342A JP 59281858 A JP59281858 A JP 59281858A JP 28185884 A JP28185884 A JP 28185884A JP S60158342 A JPS60158342 A JP S60158342A
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wire
gradient
individual
magnetic field
ring
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JP59281858A
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ヘルリンク トーマス
シユナイダー ハラルト
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AKADEMII DEA BUITSUSENSHIYAFUT
AKADEMII DEA BUITSUSENSHIYAFUTEN DEA DEE DEE ERU
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AKADEMII DEA BUITSUSENSHIYAFUT
AKADEMII DEA BUITSUSENSHIYAFUTEN DEA DEE DEE ERU
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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
    • G01R33/38Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field
    • G01R33/385Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field using gradient magnetic field coils
    • G01R33/3856Means for cooling the gradient coils or thermal shielding of the gradient coils
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/60Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using electron paramagnetic resonance

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
  • Magnetic Treatment Devices (AREA)
  • Heterocyclic Carbon Compounds Containing A Hetero Ring Having Oxygen Or Sulfur (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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子−常磁性(F、PR−)センタの空間分布
測定用の勾配線輪装置に関する。これはとくに変調され
た磁界勾配を作り出すのに適しているが定常の磁界勾配
を作り出すのにも応用できる。
公知の技術的解決の特徴 調査すべき試料にわたって定常の磁界Boの方向に磁界
勾配を作り出すことは試料にわたって比較的一定の勾配
経過を可能にするヘルムホルツ装置を用いて最も再刊に
実施できる〔7〕。
ヘルムホルツ装置は同じ線輪中心線にそって配置しであ
る2個の線輪からなる。線輪間隔人。
線輪平径r%線輪幅り及び線輪丈Hの幾何学的関係に応
じて線輪装置中心の周に対応した一定磁界勾配のある領
域が生じる。線輪間の最小間@Aは調査すべき試料が内
部にある測定ヘッドの寸法によって定まる。X−バンド
(ν=9.50H2)のEPR−ツオイクマトグラフイ
ーを用いる場合は最も多く用いられる標準共振子(H2
O2−モード)の幅は約26xxである。そのうえ一般
に電磁石磁極片の使用可能の約50mの距離のみが利用
できる。
勾配線輪ごとの線輪りはそれゆえ幅10waを超えては
なるまい。〔7〕からはこれらの条件下においてΔBH
= 0.1mT(△BHは線幅)について10μmより
よい立体解像度を可能にする約0.15 T1u の一定の磁界勾配を達成するため内半径についてハri
:IQm 、外半径についてはra=30 Mとなる。
従って線輪断面DXH=10X20−となる。前述の配
置及び必要な線輪断面では0.lT15mと0.15 
T /crs との間の磁界勾配を作り出すために電流
密度30A/−・・・40A/fiシとなる。この場合
線輪ごとに500Wまでの熱に変る動力損失が生じる。
熱は線輪の破壊を避けるためにただちに線輪から外へ移
されなくてはならない。
勾配の変調しであるツオイクマトグ2フィー法用線輪装
置〔5,6〕の使用の際には線輪加熱のほかに両勾配線
輪間に強い振動力が現われる(jan9の法則)。それ
ゆえ線輪構造はできるだけ安定かつ頑丈に形成すべきで
ある。その場合大きな金属面は、変調された勾配磁界(
fm=:10・・−・・200H,)を減衰させる(渦
電流減衰)ので許容されない。
これら特殊な要求を満たす線輪装置は従来知られていな
い。公知であるのは直流で運転される冷却を行なわない
勾配線輪である〔1〕。
これらには冷却を行なわないので許容されない温度上昇
を避けるために比較的小さい電流(約1OA)でしか運
転できないという欠点がある。y一方向の磁界勾配〜:
5.4mシーが達成される。
過熱回避のためには定常の勾配のツオイクマトグラフィ
用の別の公知の装置は脈動のある直流をもって運転され
る〔4〕。 この装置は一定振幅の直流を用いる装置に
比べていくつかの欠点がある。それで時定数の小さい勾
配線輪が必要であるすなわち小さいインダクタンスと大
きい電流とを要する。さらに制御がより複雑であり、時
間挙動及び振幅に関する勾配磁界の安定性はより小さい
。そのほかこの装置は変調された勾配磁界には適してい
ない。
2一方向の磁界勾配を作り出すための油冷弐反へルムホ
ルツ勾配線輪を備えた装置も公知である〔3〕。 しか
しこの装置は冷却に拘わらず勾配Gz= 6 m / 
cm L/か達成できない。
上記の装置はすべてΔBh =0.1 rn”について
僅かに約300μmの立体解像度しか達成できないとい
5欠点がある。従来使用されている冷却をもってしても
僅かに6mT//crnまでの磁界勾配しか作り出し得
なかったからである。
銅管を内部に鋳こんだアルミニウム冷却板のある電磁線
輪冷却装置は公知である(たとえば東独AdWの科学機
器製作センタのKPR−分光計)。
しかし勾配線輪用には過電流減衰のため金属製冷却板は
使用不能である。そのほか勾配線輪の寸法が小さいので
小さい管横断面(直径約1關)しか問題とならないしこ
れでは十分な冷却能力をもたらさず、情況によっては速
かに閉塞される。
線輪中に冷却管もともに巻きこむ電磁線輪冷却のための
装置も考えられよう。これらの管は上記の諸装置におけ
るもの同様の直径としなくて1・まならないので同様の
欠点が生じよ5゜電磁線輪冷却用にはまた電流を流しか
つ同時に液体冷媒も通す管コイルも考えられる。
このために用いられる管は少なくとも上記の諸装置のも
のの直径でなくてはならない。しかしそのとき上記の線
輪横断面面積ではこれらが僅かな巻数のみからならざる
を得ず100 Aより遥かに大きな電流が必要となろう
。十分な流量にふされしい直径3關の管では約40OA
の電流を用いねばなるまい。これら大電流の結果として
制御のため、とくに変調された勾配のもののためには、
ある程度安定な勾配磁界に至るのに大きな困難が生じよ
う。これらは端子における遷移抵抗によってマイナスの
影響を受ける。
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w6rt東独汎用特許矛2009365号 [71W、 Berger+ H,I 、 Butte
rweck Archfv farKlektrote
chn、ik XL工I牙4冊(1956)216−2
22゜ 本発明の目的 本発明の目的はムy、= 0.1 (p4について少な
くとも10μmの2一方向の解像度に達するためEPR
−ツオイクマトグラフィーにおける解像度を何倍も高く
することである。
本発明の実体の解明 不発BAKは従来より数倍も強い、0.IJT烏の値を
とることのある磁界勾配を作り出すとき生じる熱の排除
が保証されているように勾配線輪冷却を改良し、そのほ
か渦電流を小さくし、変調された磁界勾配を用いる方法
の適用の際の線輪の機械的振動を回避するという線層が
根拠となって輩る。
本発明によってそのことは、磁界勾配を作り出す勾配線
輪各1個が測定共振子と磁極片との間に、測定共振子上
方、従ってまた調査するべき試料の上方に2一方向すな
わち静磁界B。の方向の磁界勾配が生じるように配置し
であるものにおいて、各勾配線輪は電気的に直列に結線
しである個々の線輪2個からなりそれら個々の線輪は線
輪ハウジングの互いに対向している壁に個々の線輪の間
に冷却管路としての自由な空間が残るように、取付けて
あり冷却管路は半径方向において一力では線輪ハウジン
グにより他力では心出しブシュによって限定され、この
冷却管路は線輪ハウジング内の接続口を介して冷媒供給
装置と結合しであることによって達成される。
望ましい実施形式においては個々の線輪はそれらが線輪
ハウジングに取付けである範囲においてそれら自体がハ
クジング壁として形成しである。この目的のため個々の
線輪は銅帯を巻上げた単層円板状線輪であり、帯状材料
の幅が悶々)線輪の幅であり線輪横断面の丈はその幅の
数倍だけ大きく、個々の一巻は互いにずらして巻いてあ
って線輪の表面に溝があるようになっている。冷媒用接
続枝管は線輪ハウジングに接線状に取付けである。
冷却管路内には両方の個々の線輪の間に矩形の金属実棒
が垂直方向(y一方向)に配置してあり個々の線輪に型
面に結合しである。これら金属実棒が個々の線輪間の極
めて徹底した平行性及び線輪システムの高い機械的安定
性を保証する。
両線輪ハウジングは位置ぎめ棒4本により結合してあり
、これらが両線輪の2一方向の移動を許しまた両線輪を
同時にX−及びy一方向において固定する。両蘇翰の心
出しブクユは貫通穿孔を備えることができ、これによっ
て測定共振子HF−変調線輪に対する勾配線輪の目視に
よる心出しができる。
勾配線輪装置の原理的に新しい構造及びそれによって達
成された冷却管路の結果として線輪の十分な冷却が、従
来適用された磁界勾配の数倍の強ざの磁界及び従って現
われる著しく高くなっている動力損失においても、可能
であり、よって目的の、数倍もよ(なっている立体解像
度が達成される。
実施例 本発明を一実施例において図面によって詳細に説明する
本装置は靜磁界B。の2一方向に磁界勾配を作り出す両
勾配線輪1からなる。両勾配線輪間に測定ヘッド8(た
とえばH2O2−共振子)′があり、その内部には調査
するべぎ試料がある。両勾配線輪lは、2一方向におけ
る線輪の軸方向移動を許し線輪のX−及びy一方向にお
ける位置を固定しよって両線輪の平行性及び同軸性を極
めて大幅に保証する4本の位置ぎめ棒9を介して互いに
結合しである。各勾配線輪lは電気的に直列に結線して
ありかつ双方で同方向の磁界を作り出す2個の個々の線
輪2かうなる。n個々の線輪2の間には極めて狭<(1
・・・2 M )てもよい冷却管路3がある。液体冷媒
は下部接続枝管6を通って勾配線輪l中へ達し個々の線
輪2の内側を上部接続枝管10へ流れる。
個々の線輪2は銅帯を巻上げた単層円板状の線輪であり
、帯状材料の幅が個々の線輪2の幅に等しい(牙2図)
。この場合帯状材料の厚さはその幅より著しく小さく、
線輪果合体の丈はこれまた線輪幅りより遥かに大きい。
こうして前記の線輪横断面内に多(の巻数が実現でき、
これらが磁界勾配% =0.15 T/crnのために
最大4QAの電流で間に合せることを可能にする。
これらの電流は技術的によく実現可能である。
個々の線輪は極めて幅狭くすることができ唯一層からな
っているので、速かな熱伝達及び軸方向(2一方向)の
排出が可能である。
この構造に基づいて、単に個々の線輪2の内側のみが冷
媒によって冷されれば十分である。
個々の線輪2の外側での熱排出は周囲の空気へなされね
ばならない。しかしこの熱排出は液体冷媒によって吸収
される熱量の何分の−である。
勾配線輪lのR= 0.5Ωの小さい抵抗に基づいて2
0Vの電圧で作業でき、懸念なしに水を冷媒として用い
得ることになる。
液体冷媒の作用をさらに支援するために、溝のある線輪
表面が生じる(牙2図)ように個々の線輪2を巻上げる
。このために個々の層を線輪幅りの何分の−だけずらし
て巻上げる。
よって液体冷媒中の渦形成がさらに支援されて強い乱流
が生じ個々の線輪2から冷媒への熱伝達が遥かに強化さ
れる。
個々の線輪2は線輪ハウジング4及び心出しブシュ11
と結合しである。線輪ハクジング4には液体冷媒用接続
枝管6.10、電気的接続口5及び位置ぎめ棒9用穿孔
がある。心出しブシュには貫通穿孔があって変調線輪1
2に対する目視による速かな位置ぎめが可能である。両
勾配線輪lのもの及び両高周波変調線輪校のもの合せて
4本の線輪中心線がすべて同一直線上になくてはならな
い。
変調された勾配を用いての方法の場合など勾配線輪!へ
強い交流を供給すると靜磁界Bo と協力して強い力作
用が現われ、これらが勾配線輪の構造の十分安定でない
場合勾配線輪が過大な、変調周波数の拍子での振動を起
こすことがあり、これは望ましくない。機械的安定性を
向上させるため個々の線輪20間にたとえば銅製の矩形
の金属棒7がありこれらは冷却管路3内に垂直すなわち
y一方向に延びている(矛3図)。
これらは個々の線輪2と型置に結合してあり、従って安
定、頑丈な線輪システムをもたらすが冷却を著しくは劣
化させない。
【図面の簡単な説明】 牙1図は線輪装置の透視図を一部断面で矛2図a、b及
び矛3図は個々の線輪のさまざまな断面を示す。 l ・・・ 勾配線輪 2 ・・・ 個々の線輪 3 ・・・ 冷却管路 4 ・・・ 線輪ハウジング 5 ・・・ ′電気的接続口 6.10・・・接続枝管 7 ・・・ 金属棒 8 ・・・ 測定ヘッド 9 ・・・ 位置ぎめ棒 11 ・・・ 心出しブシ1 12 ・・・ 変調線輪 ′ A ・・・ 城輪間距離 D ・・・ 線輪幅 H・・・ 線輪丈 rm ・・・ 線輪半径 0面の浄乞(内容にキ更なし) Fig、 2a 手続補正書 昭和/り年み月−>ヌ日 特許庁長官A1 ψ 殿 2、fpfl q坏 4、代理人

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 l BPR−ツオイクマトグラフイー用勾配線輪装置で
    あって磁界勾配を作り出す勾配線輪が測定共振子と磁極
    片との間に、測定共振子の上方に、従ってまた調査する
    べき試料の上方に2方向のすなわち靜磁界Bo の方向
    の磁界勾配が生じるようにそれぞれ1個配置しであるも
    のにおいて、各勾配線輪(1)は電気的に直列に結線し
    である個々の線輪(2)2個からなりこれらは線輪ハウ
    ジング(4)の互いに対向している壁面に、個々の線輪
    (2)の間に半径方向において一力では線輪ハウジング
    (4)により他方では心出しプシエ0◇によって限定さ
    れている自由な空間が冷却管路(3)として残るように
    、取付けてあり、この冷却管路(3)は線輪ハウジング
    (4)内の接続口(6、αQ)を介して冷媒供給装置と
    結合しであることを特徴とする装置。 2 個々の線輪(2)はそれらが線輪ノ・クジング内に
    取付けである範囲においてそれら自体がハウジング壁と
    し【形成しであることを特徴とする特許請求の範囲、1
    −1項記載の装置。 3 個々の線輪(2)は銅帯を巻き上げた単層円板状線
    輪であり、帯状材料の幅が個々の線輪(2)の幅であり
    、線輪横断面の丈はその幅より4倍だけ大きく、個々の
    一巻は互いにずらして巻いてあって線輪表面に溝がある
    ことを特徴とする特許請求の範囲矛1及び2項記載の装
    置。 4 冷媒用の接続枝管(6,10)は線輪−・クジング
    (4)に接線状に配置しであることを特徴とする特許請
    求の範囲牙1乃至3項記載の装置。 5 個々の線輪(2)の間には矩形の金属棒(7)が垂
    直方向(y一方向)に設けてあり個々の線輪と型面に結
    合しであることを特徴とする特許請求の範囲牙l乃至4
    項記載の装置。
JP59281858A 1983-12-29 1984-12-25 Epr‐ツオイクマトグラフイー用勾配線輪装置 Pending JPS60158342A (ja)

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DD01N/258848-5 1983-12-29

Publications (1)

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JPS60158342A true JPS60158342A (ja) 1985-08-19

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