JPS6114553A - Ｎｍｒプローブのための２重ポストくぼみ形空胴 - Google Patents
Ｎｍｒプローブのための２重ポストくぼみ形空胴Info
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、核磁気共鳴装置に関する。特に、高周波共鳴
グローブのためのブロー！構造に関する。
グローブのためのブロー！構造に関する。
ＮＭＲ分光計の分解能および感度は、高い共鳴周波数領
域において相当に改良されてきた。そし ・て高分
解能装置もこの領域で発展を続けてきた。
域において相当に改良されてきた。そし ・て高分
解能装置もこの領域で発展を続けてきた。
数百Ｍｔ（ｚを越える周波数において、ＲＦ（無線周波
）サブシステム内の個別的リアクタンス部分は共鳴回路
に対して不都合な要素となる。ＮＭＲ分光計の要求に対
して、空胴共振器が好適である０従来技術において、
５ｅｈｎａｔｄｓｒ およびＤｕｌｌｅｎｋｏｐｆ
がスロットの付いた管状共振器を提案した（ Ｒｅマ。
）サブシステム内の個別的リアクタンス部分は共鳴回路
に対して不都合な要素となる。ＮＭＲ分光計の要求に対
して、空胴共振器が好適である０従来技術において、
５ｅｈｎａｔｄｓｒ およびＤｕｌｌｅｎｋｏｐｆ
がスロットの付いた管状共振器を提案した（ Ｒｅマ。
Ｓｅｔ、 Ｉｎ５ｔ、、 １９７７年１目、第４８巻、
第１号。
第１号。
第６８〜７３頁）。それによシ２機械的サンプルスピン
を保持しかつ正当なＲＦ均質性とともに高いＱ値を示す
ことができるサンプル照射空胴を得た。この構造は１円
筒体をなす２つの対称的な弧状部分から成る。この弧状
部分は、外方管内部に同軸的に取付けられ、軸方向に伸
長する。サンプルは軸上に配置され、ストリッグライン
を形成する弧状部分に包囲される。弧状部分間のスロッ
トは、正味１回巻のインダクタンスに直列のキヤ・母シ
タンスを構成する。
を保持しかつ正当なＲＦ均質性とともに高いＱ値を示す
ことができるサンプル照射空胴を得た。この構造は１円
筒体をなす２つの対称的な弧状部分から成る。この弧状
部分は、外方管内部に同軸的に取付けられ、軸方向に伸
長する。サンプルは軸上に配置され、ストリッグライン
を形成する弧状部分に包囲される。弧状部分間のスロッ
トは、正味１回巻のインダクタンスに直列のキヤ・母シ
タンスを構成する。
従来技術の他のＮＭＲ共振器がＴ（ａｒｄｙおよびＷｈ
ｉｔｅｈｅａｄ によって開示されている（Ｒ，８，１
，。
ｉｔｅｈｅａｄ によって開示されている（Ｒ，８，１
，。
１９８１年２月、第５２巻、第２号、第２１３〜２１６
頁）。その共振器は、構造的にはスゲリットリングであ
シ、１回巻のインダクタンスを形成し、並列のキヤ・ぐ
シタンスを有する。そのキヤ、？シタンスは、リング内
部のギャップによってもたらされ、ＴＥ伝播モードを支
持できる外方円筒内部に同軸的に配置される。
頁）。その共振器は、構造的にはスゲリットリングであ
シ、１回巻のインダクタンスを形成し、並列のキヤ・ぐ
シタンスを有する。そのキヤ、？シタンスは、リング内
部のギャップによってもたらされ、ＴＥ伝播モードを支
持できる外方円筒内部に同軸的に配置される。
従来技術の他の例が、 Ｈｙｄｅ等の米国特許第４，
４３５゜６８０号に記載されている。この例の場合には
、共振器は９円周位置上に複数のギャップを構成するよ
うに配置された弧状部分から形成された誘導素子から成
る。インダクタは、外方遮蔽円筒体内部に軸方向に配置
される。
４３５゜６８０号に記載されている。この例の場合には
、共振器は９円周位置上に複数のギャップを構成するよ
うに配置された弧状部分から形成された誘導素子から成
る。インダクタは、外方遮蔽円筒体内部に軸方向に配置
される。
すべてのＮＭＲ装置におけるように、装置設計に必然的
に影響を及ぼす種々の検討事項がある。
に影響を及ぼす種々の検討事項がある。
信号検出回路またはグローブが適切な感度および信号対
雑音比を示すことが重要である。例えばＣ１０などの希
釈集団の磁気モーメントの研究のためには、感度のきわ
めて高いことが適切であって、感度を増大させる改良が
しばしば望まれる。この規準に貢献するには、能率的な
体積照射能力のための充填ファクターを高くすることが
望まれる。それにより十分な信号強度が得られる。
雑音比を示すことが重要である。例えばＣ１０などの希
釈集団の磁気モーメントの研究のためには、感度のきわ
めて高いことが適切であって、感度を増大させる改良が
しばしば望まれる。この規準に貢献するには、能率的な
体積照射能力のための充填ファクターを高くすることが
望まれる。それにより十分な信号強度が得られる。
追加的に、ノロ−２回路のＱ値の大きいことが望まれる
。なぜならば、信号対雑音比がＱ値に比例するからであ
る。低周波（約２００ＭＩＪｚ’！で）に対しては９代
表的に用いられる個別的な抵抗素子及びリアクタンス性
素子を選択することによって、十分に高いＱ値を維持し
うる。しかしながら。
。なぜならば、信号対雑音比がＱ値に比例するからであ
る。低周波（約２００ＭＩＪｚ’！で）に対しては９代
表的に用いられる個別的な抵抗素子及びリアクタンス性
素子を選択することによって、十分に高いＱ値を維持し
うる。しかしながら。
検出周波数が増大するにつれ、以下の回路共振条件を維
持するためにリアクタンス性素子の値は減少せざるをえ
々い。
持するためにリアクタンス性素子の値は減少せざるをえ
々い。
ω”＝１／Ｌに
こに、Ｌは正味の誘導成分、Ｃは正味の容量成分である
。高周波においては、Ｑ値を減少させる抵抗性回路に検
出回路を接続するところの迷走誘導および容量から、Ｌ
訃よびＣが供給される。
。高周波においては、Ｑ値を減少させる抵抗性回路に検
出回路を接続するところの迷走誘導および容量から、Ｌ
訃よびＣが供給される。
比較的高いＱ値−＼の要求は、励起の回転ＲＦ場の絶対
値を増加させることの要求からも認識される。このＲＦ
場は、励起回路内の循環電流の振幅によって決定される
。その振幅は、整合入力に対して、ＱＰに比例するもの
として示すことができる。ここに、Ｐは入力電力である
。かくして、十分にＱ値の高い励起回路を使用すること
により。
値を増加させることの要求からも認識される。このＲＦ
場は、励起回路内の循環電流の振幅によって決定される
。その振幅は、整合入力に対して、ＱＰに比例するもの
として示すことができる。ここに、Ｐは入力電力である
。かくして、十分にＱ値の高い励起回路を使用すること
により。
入力電力を低く保持できる。このようにして、サンプル
加熱が最小化または回避され、？ンノルが低い誘電損失
を示すという特に重要な利益かえられる。高い誘電損失
を有するサンプルにとって重要なことは、この場合にサ
ンプル自体が空胴。値を低下させるということである。
加熱が最小化または回避され、？ンノルが低い誘電損失
を示すという特に重要な利益かえられる。高い誘電損失
を有するサンプルにとって重要なことは、この場合にサ
ンプル自体が空胴。値を低下させるということである。
ゆえに、高感度および高Ｑ値は重要な属性であることが
明白である。さらにサンプルへのアクセスが都合良いこ
ともまた重要である。
明白である。さらにサンプルへのアクセスが都合良いこ
ともまた重要である。
本発明は、２本の近軸ポストによって特徴づけられるく
ぼみ形空胴を採用する。２本の近軸ポストは２軸性中央
サンプル容積について対称的に配置され、外方円筒体の
中に納められている。外方円筒体の壁と両Ｉストの壁と
が一緒になってインダクタンスを形成する。固定ポスト
と可動ピストンとの間に直列キヤ・デシタンスが保持さ
れ、可動ピストンが空胴を同調する。
ぼみ形空胴を採用する。２本の近軸ポストは２軸性中央
サンプル容積について対称的に配置され、外方円筒体の
中に納められている。外方円筒体の壁と両Ｉストの壁と
が一緒になってインダクタンスを形成する。固定ポスト
と可動ピストンとの間に直列キヤ・デシタンスが保持さ
れ、可動ピストンが空胴を同調する。
それぞれが対応するポストに平行に近接して配置された
同軸ケーブル結合ルーノによって、励起が達成される。
同軸ケーブル結合ルーノによって、励起が達成される。
これらの結合ルーノを軸方向に並進させることができ、
所望の空胴励起をうる。両結合ルーグは、逆位相で駆動
され、ポストと空胴同調円筒体との間に形成された直列
キヤ・９シタンスによりインピーダンス整合される。
所望の空胴励起をうる。両結合ルーグは、逆位相で駆動
され、ポストと空胴同調円筒体との間に形成された直列
キヤ・９シタンスによりインピーダンス整合される。
本発明の内容は２第１図によって最良に説明できる。第
１図は２代表的なＮＭＲ解析装置のブロック図である。
１図は２代表的なＮＭＲ解析装置のブロック図である。
高電界超電導磁石３１が、クライオスタット内に収納さ
れる。クライオスタットが室温の内孔３０を特徴づける
。グローブモジュール３２が内孔３０内に位置される。
れる。クライオスタットが室温の内孔３０を特徴づける
。グローブモジュール３２が内孔３０内に位置される。
プローゾモ・シーールの頂部には、サンプルチューブ（
図示せず）を受容する回転組立体３３が固着される。回
転組立体３３は、超電導磁石３１の軸方向磁場内におけ
るサンプルチー−！の高速回転を支持する。空気供給器
３４から提供された回転力が回転体へ伝達されて、その
回転がもたらされる。ＲＦ’送信器／受信器および信号
処理器３５が、グローブサブシステム３２に接続される
。グローブは、すｙｆルチューブ内のサンプルの共鳴ス
ペクトルを励起し検出するだめの手段（図示せず）を含
む。信号処理器はさらに、検査中のサンプルのス（クト
ルを表示するだめの手段を含む。これは表示手段３６と
して略示しである。
図示せず）を受容する回転組立体３３が固着される。回
転組立体３３は、超電導磁石３１の軸方向磁場内におけ
るサンプルチー−！の高速回転を支持する。空気供給器
３４から提供された回転力が回転体へ伝達されて、その
回転がもたらされる。ＲＦ’送信器／受信器および信号
処理器３５が、グローブサブシステム３２に接続される
。グローブは、すｙｆルチューブ内のサンプルの共鳴ス
ペクトルを励起し検出するだめの手段（図示せず）を含
む。信号処理器はさらに、検査中のサンプルのス（クト
ルを表示するだめの手段を含む。これは表示手段３６と
して略示しである。
空胴、Ｗ−ｆ−５０は、高導電材料で製作される。
後述するような電気特性と同様に全体的な磁気影響特性
をも考慮して、構造部材を製作する。代表的には、アル
ミニウム、銅、または真ちゅうが適切である。同様な材
料のポストが、アースした空Ｍｍｍｆｖ−ト５７から吊
下されｆＣ４電ロツトトして形成される。内径Ｒの空胴
に対して１本実施例のポストは半径ｒであって、空胴軸
がらの半径ｐの円周上に位置される。ピストン組立体６
ｏによって、空胴の下方閉鎖かえられる。受容円筒体６
２および６２′が、ピスト／組立体６ｏの端部に形成さ
れ２号？ス）５５，５５’に摺動係合する。ピストン自
体の外方表面は、空１ｇ４＆デー５０の内方表面に係合
する。ボス）５５．５５’は、誘電ライナー６４によっ
てピストン組立体から電気的に（直流の意味で）分離さ
れている。誘電ライナー６４は、好適には薄壁のテフロ
ンチューブで形成される。ピストン組立体の並進を容易
にするために。
をも考慮して、構造部材を製作する。代表的には、アル
ミニウム、銅、または真ちゅうが適切である。同様な材
料のポストが、アースした空Ｍｍｍｆｖ−ト５７から吊
下されｆＣ４電ロツトトして形成される。内径Ｒの空胴
に対して１本実施例のポストは半径ｒであって、空胴軸
がらの半径ｐの円周上に位置される。ピストン組立体６
ｏによって、空胴の下方閉鎖かえられる。受容円筒体６
２および６２′が、ピスト／組立体６ｏの端部に形成さ
れ２号？ス）５５，５５’に摺動係合する。ピストン自
体の外方表面は、空１ｇ４＆デー５０の内方表面に係合
する。ボス）５５．５５’は、誘電ライナー６４によっ
てピストン組立体から電気的に（直流の意味で）分離さ
れている。誘電ライナー６４は、好適には薄壁のテフロ
ンチューブで形成される。ピストン組立体の並進を容易
にするために。
シー／ｌ／６６により示すよりなＯリングシールその他
の類似物配置が設けられる。ｒ＋Ｐの値は、特定動作条
件に対して計算可能である。これらの結果は、所望のイ
ンダクタンス（ポストを単一ルーフとして扱う）および
ボス）５５．５５’に係合する受容円筒体６２．６２’
に付随するキヤ・ブッシングからえられる。
の類似物配置が設けられる。ｒ＋Ｐの値は、特定動作条
件に対して計算可能である。これらの結果は、所望のイ
ンダクタンス（ポストを単一ルーフとして扱う）および
ボス）５５．５５’に係合する受容円筒体６２．６２’
に付随するキヤ・ブッシングからえられる。
サンプルチューブ６８は２回転のために回転ロータ７０
によって軸線６９上に吊下される。回転タービンの構造
および設置の詳細が９本出願人の米国特許第４，２７５
，３５０号、第４，０８８，９４４号。
によって軸線６９上に吊下される。回転タービンの構造
および設置の詳細が９本出願人の米国特許第４，２７５
，３５０号、第４，０８８，９４４号。
第３，６１８，６８３号および第３，５１２，０７８号
に開示されている。本発明の構造は、それらの回転手段
に容易に適合することを認識すべきである。
に開示されている。本発明の構造は、それらの回転手段
に容易に適合することを認識すべきである。
同軸導電体７２．７２’が、ポスト５５．５５’に近接
して平行に位置され、空胴？デー５０の感度領域７４の
長さに沿って挿入・除去が容易なように配列される。誘
導結合ルーｆ７６．７６’が、中央導電体と外方導電体
との間のこれらの同軸導電体７２．７２’の各々の内部
に形成される。後述するように、誘導結合ループ７６．
７６’を１８０°の位相差で励起する。好適なＲＦ磁場
・ぐターンを第２Ｂ図に示す（変形的には、適切な励起
ポスト構造によって容量結合を選択することが可能であ
る。）。
して平行に位置され、空胴？デー５０の感度領域７４の
長さに沿って挿入・除去が容易なように配列される。誘
導結合ルーｆ７６．７６’が、中央導電体と外方導電体
との間のこれらの同軸導電体７２．７２’の各々の内部
に形成される。後述するように、誘導結合ループ７６．
７６’を１８０°の位相差で励起する。好適なＲＦ磁場
・ぐターンを第２Ｂ図に示す（変形的には、適切な励起
ポスト構造によって容量結合を選択することが可能であ
る。）。
第３図は９本発明の誘導励起ルーフＡおよびＢのために
所望の位相シフトをもたらすのに適切な回路を示す。
所望の位相シフトをもたらすのに適切な回路を示す。
第２図の空胴は、充填ファクターに関しては。
最適ではなく、従って感度が低い。第２図のボス）５５
．５５’は、ＲＦ磁場の均一性の制限領域を生み出す。
．５５’は、ＲＦ磁場の均一性の制限領域を生み出す。
第４図の１５５，１５５’で示すようにポストを形状づ
けることによって、磁場の均一性を増大させることがで
きる。
けることによって、磁場の均一性を増大させることがで
きる。
第４図の空胴において充填ファクターが改良されるが、
その包囲ポストがＱ値をいくぶん減少させる。サンプル
包囲ポストの表面で遮断されるＲＦ磁場分布は、うず電
流を支持し２次にＲＦ場の磁場成分の方向および絶対値
に影響を与える。わずかに異なる現象学的見地から、う
ず電流は消散ファクターとなシ、それがＲＦ場内に貯え
られるエネルギーを減少させ、よってＱ値を低下させる
。
その包囲ポストがＱ値をいくぶん減少させる。サンプル
包囲ポストの表面で遮断されるＲＦ磁場分布は、うず電
流を支持し２次にＲＦ場の磁場成分の方向および絶対値
に影響を与える。わずかに異なる現象学的見地から、う
ず電流は消散ファクターとなシ、それがＲＦ場内に貯え
られるエネルギーを減少させ、よってＱ値を低下させる
。
第５Ａおよび５Ｂ図を参照すれば、好適な変形例が示さ
れている。この例では、第４図の実施例の増大した充填
ファクターに近い値が得られる。
れている。この例では、第４図の実施例の増大した充填
ファクターに近い値が得られる。
この値は、ポストを変形させてそれぞれ対応する複合ボ
ス）１５６，１５６’を形成することによシ得られる。
ス）１５６，１５６’を形成することによシ得られる。
各ポスト１５６，１５６’は２円１５７の両側で離れて
配置された複数のポスト成分から成る。ＲＦ磁場に対す
る部分的透過性が全体的なうず電流損失を減少させ、従
ってＱ値を増大させる。円筒形絶縁体８０が外径ｒの円
筒体内に配置さ、れ、そこに挿着された観測コイル８２
と表面係合する。観測コイル８２は好適には、可撓性基
材上に置かれたサドルコイル（５ａｄｄｌｅ ｃｏｉｌ
）である。
配置された複数のポスト成分から成る。ＲＦ磁場に対す
る部分的透過性が全体的なうず電流損失を減少させ、従
ってＱ値を増大させる。円筒形絶縁体８０が外径ｒの円
筒体内に配置さ、れ、そこに挿着された観測コイル８２
と表面係合する。観測コイル８２は好適には、可撓性基
材上に置かれたサドルコイル（５ａｄｄｌｅ ｃｏｉｌ
）である。
そのようなコイルが１例えば米国特許出願第５３４．８
９９号、第４８３，３５１号訃よび米国特許第４．３９
８，１４９号に記載されている。第５Ａ図の空胴におい
て、端部固定グレート８８に支持された同調ネジ８６（
そのうちの１つを示す）の制御の下に、上端閉鎖グレー
ト８４が軸方向に変位可能である。０リング９０その他
の等価スノリングが配置されて、固定グレート８８と可
動プレート８４との間ｔ／ＣＷｔ望の弾性力をもたらす
。ポスト成分組立体１５’６，１５６’の自由端は、同
調可能閉鎖グレート８４の軸上の円形開口内に配置され
た誘電ブッシング９２に支持される。前述の実施例と同
様に、閉鎖グレート８４と複合ポスト１５６，１５６’
との間の誘電ブッシング９２を通じて容量結合が得られ
る。
９９号、第４８３，３５１号訃よび米国特許第４．３９
８，１４９号に記載されている。第５Ａ図の空胴におい
て、端部固定グレート８８に支持された同調ネジ８６（
そのうちの１つを示す）の制御の下に、上端閉鎖グレー
ト８４が軸方向に変位可能である。０リング９０その他
の等価スノリングが配置されて、固定グレート８８と可
動プレート８４との間ｔ／ＣＷｔ望の弾性力をもたらす
。ポスト成分組立体１５’６，１５６’の自由端は、同
調可能閉鎖グレート８４の軸上の円形開口内に配置され
た誘電ブッシング９２に支持される。前述の実施例と同
様に、閉鎖グレート８４と複合ポスト１５６，１５６’
との間の誘電ブッシング９２を通じて容量結合が得られ
る。
符号９４で略示した分離回路（ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ ｎ
ｅｔ−ｖｏｒｋ ）から励起ルーフ’７６および７６’
がえられる。
ｅｔ−ｖｏｒｋ ）から励起ルーフ’７６および７６’
がえられる。
回路９４は、所望の相対位相を選択するのに十分な調節
を備える。そのような回路を第３図に示す。
を備える。そのような回路を第３図に示す。
観測コイルの同調は、９６によりもたらされる。
グローブコイルの同調およびそのための回路は。
米国特許第４，０９５，１６８号に一般的に記載されて
いる。
いる。
第１図は２本発明を採用した装置の簡単な！四ツ２図で
ある。 第２図は２本発明の一実施例の縦断面である。 第２Ａ図は、第２図の２Ａ線に沿ってとった横断面図で
ある。 第２Ｂ図は、空胴内の所望のＲＦ’磁場分布である。 第３図は９本発明に従った共振空胴の等価回路である。 第４図は、充填ファクターを増大させるためにポストを
特殊形状にした２本発明の実施例を示す。 第５Ａ図は２本発明の他の実施例を示す。 第５Ｂ図は、第５Ａ図の実施例の横断面図である０ 〔主要符号の説明〕
ある。 第２図は２本発明の一実施例の縦断面である。 第２Ａ図は、第２図の２Ａ線に沿ってとった横断面図で
ある。 第２Ｂ図は、空胴内の所望のＲＦ’磁場分布である。 第３図は９本発明に従った共振空胴の等価回路である。 第４図は、充填ファクターを増大させるためにポストを
特殊形状にした２本発明の実施例を示す。 第５Ａ図は２本発明の他の実施例を示す。 第５Ｂ図は、第５Ａ図の実施例の横断面図である０ 〔主要符号の説明〕
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、以下の手段および特徴から構成される、サンプルの
分析のための核磁気共鳴装置： サンプル原子核の共鳴を励起するための無線周波励起エ
ネルギーをもたらす励起手段； 前記の励起されたサンプル原子核から発した無線周波信
号に応答する受信器手段；ならびにサンプル空間をもた
らし、該サンプル空間内の前記サンプルを前記励起エネ
ルギーで照射し、前記サンプルから発する無線周波放射
をインタセプトするためのプローブ手段であって、以下
の手段ａ）〜ｃ）から成るもの、 ａ）選択した共振無線周波を維持するための空胴手段で
あって、空胴ボデーと軸に沿った空胴長を調節するため
の空胴ピストンとを備える空胴手段、 ｂ）前記サンプル空間に近接して配置された複数の伸長
部材から成る、前記空胴ボデー内部の誘導手段であり、 前記伸長部材が一端において共通の空気接触状態にあり
、 前記ピストンが、その端部に形成した対応する凹部内に
前記の各誘導性伸長部材を直流的電気接触無しに受容し
、 以て前記各誘導性伸長部材と対応する前記ピストンとの
間に容量結合が形成される、 ところの誘導手段、 ｃ）複数の同軸導電体および該導電体のうち内方導電体
と外方導電体との間のループから成る励起結合手段であ
り、 前記各ループが、前記伸長部材の１つに近接して配置さ
れ、前記伸長部材の軸長に沿って並進するようにされ、
前記励起手段に接続して、前記の近接する伸長部材に励
起エネルギーの選択した位相をもたらす、 ところの励起結合手段。 ２、特許請求の範囲第１項に記載された核磁気共鳴装置
であって： 前記空胴が、円筒形である、 ところの装置。 ３、特許請求の範囲第２項に記載された核磁気共鳴装置
であって： 前記ループが前記空胴の直径上に配置され、かつ 前記の１対のループ間の励起エネルギーの相対位相が１
８０°である、 ところの装置。 ４、特許請求の範囲第３項に記載された核磁気共鳴装置
であって： 前記伸長部材が、前記軸に平行な方向に沿って伸長する
、 ところの装置。 ５、特許請求の範囲第４項に記載された核磁気共鳴装置
であって： 前記複数の伸長部材が、前記軸について軸対称的に配置
された２本の前記伸長部材から成る、ところの装置。 ６、特許請求の範囲第５項に記載された核磁気共鳴装置
であって： 前記複数の伸長部材が前記伸長部材の２つの群から成り
、 前記群が前記軸について軸対称に配置され、前記群のう
ちの伸長部材が前記軸について方位的に分布し、 以て伸長部材の前記群の内側領域内部において前記無線
周波励起がより均一に分布する、ところの装置。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
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