JPS6132611B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は検査用物質を内部に有し駆動装置のロ
ータ内に設けた試料タンクを有し、試料物質なら
びに必要に応じて洗浄媒体を供給・排出する導管
で前記試料タンクの長手軸に同心に該タンク内に
突入しているものを有するスピン共鳴スペクトロ
メータに係り、特にスピン共鳴スペクトロメータ
用の試料タンクに関する。

このような形式のスピン共鳴スペクトロメータ
としてはドイツ特許公開公報第2004973号が公知
である。この公知のスピン共鳴スペクトロメータ
の場合、試料タンクは垂直に設けてあり、しかも
上部が開いた形状である。この開口端部には、試
料タンク軸に対し同心上に配置せる物体搬送・搬
出用細管が突出している。このような配置には、
物質搬送・搬出用細管に場所を必要とするという
理由だけでなく、物質を申分なく搬送・搬出させ
るためにも試料タンクの直径が比較的大きいこと
が必要である。たとえば、試料タンクの直径が小
さい場合には、試料タンクを充填したり空にする
のを困難ならしめるような、はなはだ大きな毛管
作用が生ずる。さらに下部で閉じられていて狭い
試料タンクを充填する場合には、正確な測定に悪
影響を及ぼす如き空気介在物が簡単に生じてしま
う。

さらに定期的に採出される試料の測定用として
使用されるスピン共鳴スペクトロメータがアメリ
カ特許公報第2955252号から公知である。このよ
うな測定を行うために、検査すべき物質成分を定
期的に通過させる導管部分で試料タンクを形成し
ている。そころが試料を均質化するスピン共鳴ス
ペクトロメータに於て回転試料タンクを使用する
場合には上記の如き構造は使用できない。

本発明の目的は、本明細書冒頭に記載した如き
形式のスピン共鳴スペクトロメータに於て、試料
タンクの直径が極度に小さい場合にも問題なく、
試料タンクを充填したり空にすることにある。

上記本発明の目的は、試料タンクの両端部に試
料物質送給ならびに排出用の、あるいは両者いづ
れか一方用の開口部を公知の方法で設けると共に
少くとも上記開口部のうち１つと接続している導
管を摺動軸受部によつて試料タンクの対応せる端
部と密接にかつあまり摩擦させずに回転可能に接
続することにより達成される。

本発明に係るスピン共鳴スペクトロメータは、
一端部で空気がスムーズに排出されるために、気
泡を抑えつつ他端部から試料タンクを問題なく充
填できるものである。反対に、空気ないし他の物
質が一端部から流入するのに対し、他端部で吸引
することにより試料タンクを何ら問題なく空にす
ることができる。また、各種試料物質を全て同一
方向に試料タンクを通して搬送すること、つまり
一端部で送給し、他端部で排出することも可能で
ある。さらに必要に応じ試料物質を交換するに際
し、検査すべき物質を取除いた後適切な洗浄液体
で試料タンクを洗浄し、次の試料物質が送給され
る前に適切なるガスを使用して乾燥させることも
可能である。またこの方法で空気を遮断しつつ、
特に不活性ガス雰囲気下で物質を維持し、調べる
こともできる。

本発明は高感度物質の検査だけにとどまらず、
各々化学反応をおこす２ないしそれ以上の材料を
試料タンク内に導入することによつて化学反応の
経過観察を可能ならしめる。そのために試料タン
クの一端部に、試料物質を供給するための２ない
しそれ以上の導管を接続させればこの試料物質を
ほぼ同時に所望せる比率関係にすることができ
る。その際、試料タンクの他端部に接続させる導
管によつて、試料タンク内で要求される過剰圧力
比率ないし過少圧力比率を調節できる。反応の時
間的経過はスペクトルの変化として追跡される。
そのようなスペクトロメータの場合、２個ないし
それ以上の導管をこの導管接続口領域で試料タン
ク内に同軸配置してもよい。

試料タンク両端部に、密接配置せる導管を設け
たような実施形状の場合、例えば試料タンク両端
部に接続せる導管を遮断することによりガスが圧
力を受けつつ試料タンク内に送り込まれ、そこに
留まるため液体検査だけでなく圧力下にあるガス
の検査をも可能ならしめる。

運搬すべき物質量が比較的小さく、かつ搬送速
度があまり早くなくて済むため、摺動軸受部によ
り試料タンクと連結せる液体導管端部の直径は比
較的小さくてよい。さらに、導管直径が小さい場
合にも物質を短時間に交換するために試料物質と
洗浄媒体ないしはそのいずれか一方を十分な圧力
下に置くことに関しては何の障害も存在しない。
試料タンク端部に接続せる導管端部の直径が小さ
い場合、必要とされる摺動軸受部の直径が小さく
従つて両摺動面の大きさが小さいため摩擦が少い
のでタンク端部に対する導管の支承ならびに気密
に関しては言及すべき問題は何ら生じない。さら
に、試料タンクの高速回転時に於てさえ、相対速
度は気密化すべき面に於てはわずかである。従つ
て、この装置の場合、試料タンクとロータを中心
に配置したことならびに両者共に回転させること
についても何ら問題を生ぜしめるものではない。

本発明の優れた一実施例に於ては、試料タンク
と密に連結させる導管端部を硬質毛細管で形成し
ており、この場合該毛細管は試料タンク端部に配
置した弾性かつ摩擦の少い合成樹脂製摺動軸受部
に接続し、該毛細管の外端には可撓性細管が接続
している。このような構造では、試料タンク回転
時には硬質毛細管がほんのわずかな半径方向運動
をすることができるので試料タンク内に導管端部
を中心配置することには何の問題も生じえない。
硬質毛細管を製造するには、鋼が化学的に広範囲
に亘つて中性かつ耐腐食性を有し、弾性が優れて
おり、かつ優れた摺動特性をもつた表面を与える
ので、特に非磁性の鋼が適している。特に注射針
形状の非磁気性鋼製硬質毛細管も使用される。こ
れに対し、薄く形成した可撓性細管は、四弗化エ
チレンが特に適している如き薄い合成樹脂チユー
ブで形成するのがよい。

試料タンクを垂直に配置した場合、試料タンク
を下部から充填できると共に、下部へ向つて空に
することも可能であるため試料物質、洗浄媒体等
の送給・排出用導管を試料タンク下端部に接続す
れば十分である。その際、試料タンク内に存在す
る空気は上部で開口せる試料タンクから押出され
るか上部から試料タンク内に流入する。他方、導
管が試料細管の両端部と接続しているということ
は、導管が一方だけで接続されている場合にはあ
りえないような多くの検査可能性を提供する。さ
らに、導管を両側で気密接続した場合の試料細管
は空間内に任意に位置決めすることが可能である
ためスペクトロメータを組立てる場合には大体に
於て好都合である。試料タンクを高速回転させる
必要がある場合には、導管を試料タンク両端部に
密に接続することは、確かにある程度の支承困難
性を生せしめるものである。特にこの問題の為に
本発明に係る実施形状は、試料タンクを垂直配置
した場合この試料タンク上端部に壷ないし漏斗状
拡大部を設けており、この場合該拡大部内には導
管端部が嵌入している。上記拡大部は、試料物質
を大量に収納可能であるため、送給媒体と排出媒
体流との間の僅かの流れ変動を容易になくする。
さらに、極度に狭い試料タンクであつても導管直
径を非実用的な程に小さくする必要なしに導管の
接触なしの接続が可能となる。

本発明に係る次の実施形状に於ては、圧力差が
生じた場合にのみ開くような弁を設けることがで
きる。この弁は、試料タンク内の圧力が周囲の圧
力と等しくなるまで周囲に対し試料タンク内容物
を遮断する。ところが試料タンクを充填したり空
にしたりすることは過剰圧力ないし過少圧力を生
ぜしめることにより何の支障もなく可能である。
上記弁は試料物質を周囲の影響から守るというだ
けでなく、試料タンク下端部に導管端部に対する
摺動軸受部を設けてある場合にはこの軸受部の漏
れを防ぐという目的をも有するものであり、ゴム
弾性を有する材料で形成され、かつ直径方向に配
置された少くとも１個のスリツトを有する如き円
盤によつて非常に簡単に製造できるものである。

本発明に係るスペクトロメータの長所とは、ク
ロマトグラフから送り込まれる留分をスペクトロ
メータに自動的に供給できるようにしてスペクト
ロメータとガス・液体クロマトグラフとを簡単な
方法で結合ならしめたことにある。このために、
試料物質と必要に応じ洗浄媒体とを供給・排出な
いしは両者いずれか一方を行う装置を導管を介し
クロマトグラフと接続させると共に、この装置が
クロマトグラフにより分離された留分を試料タン
クに供給したり試料タンクから排出させる作用を
するだけで十分である。高圧クロマトグラフの場
合、直接試料タンクへ導かれる高圧液体を使用す
る。

次に図面について本発明を詳説する。

スピン共鳴スペクトロメータの実施形状として
第１図に示した核共鳴スペクトロメータは磁石１
を有し、この磁石１の極間には検査用試料を収納
する試料タンク３を遮蔽部２内に設けている。磁
石１の極間に於ける磁界は発電機５により給電さ
れる磁石上のコイル４によつて一定維持される。
試料タンク３内にある物質のスピンを励起するに
は、線路１２を介してパルス変調されたHF信号
供給を受けるようなスプール１１が使用される。
パルス変調されたHF信号の搬送周波数f₁は発振
器１３から生ずる。この発振器１３の出力はHF
変調器１６と接続していて、該HF変調器１６に
はパルス形成器１７から周波数ｆ_xの変調パルス
が供給される。このパルス繰返数ｆ_xは電圧・周
波数置換器からパルス形成器へ送られ、上記置換
器は、パルス繰返数ｆ_xを決定し、普通のこぎり
歯状電圧を使用するような震電圧用の入力を有す
る。

HF変調器１６の入力信号は分岐点１９を通り
線路１２へ到ると共に試料タンク３内の物質を励
起するためにスプール１１へ動く。パルス形成器
１７は、さらに同様に発振器１３からの搬送周波
数f₁供給を受ける二番目のHF変調器２０を有す
る。この二番目のHF変調器２０の出力は混合回
路２１と接続していて、この混合回路２１には、
搬送周波数f₁がヘテロダイン周波数として供給さ
れる。上記混合回路２１は、分岐点１９と混合回
路２１間に接続されている前置増幅器２２、混合
回路２１後方に接続せるNF増幅器２３、このNF
増幅器２３に接続する位相検出器２４ならびに、
この位相検出器２４と接続せる記録計２５を有す
る。上記の如きスペクトロメータの構成ならびに
作用様式はそれ自身公知であり、例えばドイツ特
許公開第2126744号に記載されている。

第２図から、より明確に理解できるように、図
示せる実施形状に於て試料タンク３はタービンの
ロータ３１内に固定されており、該タービン３１
の固定子はスペクトロメータの支持構造部３３に
設けてある。タービンは駆動装置を形成してお
り、この駆動装置により試料タンク３が駆動装置
垂直長手中心軸の周りを回転できる。タービンを
駆動させるには圧縮空気を使用するが、この圧縮
空気は導管３５を介して固定子３２内の環状溝３
６に供給されており、その環状溝から圧縮空気が
スリツト３７を通りロータ３１上端部に設けたバ
ケツトリング３８内に進入する。スピン共鳴スペ
クトロメータ内の試料タンク回転用の上記の如き
駆動装置構造は公知であるためここでは詳細に説
明しない。注目すべき点は、図示せる実施形状の
場合ロータ３１を試料タンク３の下端部近辺に設
けたということだけである。それに応じ一般的な
スペクトロメータ受信スプール１１がロータ３１
から上方へ突出せる試料タンク端部を囲む。

従来、試料管状に形成し閉鎖底部を設けてある
ようないわゆる試料ガラス管が試料タンクとして
は一般的である。図示せる実施形状の場合、対応
するロータ３１孔部に挿入されていると共にロー
タ３１下部に密接せる孔部の肩部分４２まで届く
ようなガラス細管で試料タンク３を形成してい
る。試料タンク３の下部には、例えば幾分弾性を
有する合成樹脂で構成可能なパツキングリングの
摺動軸受部４３を孔部の拡大部分に挿着してあ
る。このパツキングリング４３は試料タンク３の
長手中心軸と同心上の開口部４４を有しているも
のであつて、該開口部内には毛細管４５が挿入さ
れ、この毛細管は導管４６の硬質端部を形成して
おり、上記導管はさらに毛細管４５の外部即ち下
部（第２図）に薄い合成樹脂製チユーブで作つた
可撓性細管を有し、該チユーブはロータ３１から
突出せる毛細管４５端部と試料物質ならびに必要
に応じ洗浄媒体の供給と排出もしくはそのいずれ
か一方を行う装置とを接続する。

硬質毛細管４５は、一例として非磁気性鋼で構
成できる。このような毛細管はその他に注射針製
造用に使用される。この毛細管の外径はほぼ１mm
である。このような非磁気性鋼製の毛細管を使用
した場合、鋼はこわさが非常大きく、耐食性も大
で、かつ摺動特性が良いという長所がある。高速
回転で駆動中の試料タンクに液体もしくは気体に
対しても密であるような常に一定した接続ができ
るという考えは奇妙に思われるけれども、毛細管
４５の外径が小さいために気密面の摩擦力ならび
に相互に気密化すべき面間の相対的速度が非常に
小さいので上記の如き接続を行うことについては
何の問題もない。従つて試料タンクの回転を著し
く妨げずに寿命の長い気密化が得られる。

上述した構造は、試料ガラス管内の空気が充填
時には上端部に設けた開口部から支障なく逃げれ
ると共に液体排出時には空気が上部から楽に進入
できるために、何の困難性も生ずることなく液体
を試料タンク３内に導き、さらにこの試料タンク
から排出するのに十分適したものである。色々な
使用状態を考慮すれば、試料タンクにより試料物
質や洗浄媒体さらには乾燥用ガスをも含めて、全
て同一方向に試料タンクを通つて送給することが
可能となるため試料タンク上端部に導管４８を接
続させたり試料物質や必要に応じ洗浄媒体供給・
排出用あるいは両者いずれか一方用の装置と接続
するのが好都合である。この場合、試料物質に関
して、例えば試料タンクを通過する物質に於ける
緩和時間T₁の測定といつた特別な効果が得られ
る。、 基本的には、試料タンク３上端部へ導管４８を
接続することはゴム弾性を有するパツキンの孔部
内に挿入した毛細管を使用して導管４６を接続す
るのと同じ方法でできる。ところがこの場合、高
速回転せる試料タンク３を頻繁に停止させずに、
かつロータ３１の支承を妨げないために両毛細管
を非常に正確に各々配置する必要があるので大き
な支承上の問題が生ずる。従つて上端部に、記述
せる実施形状に於て実現化しているような導管４
８の無接触接続部を設けるのがよい。このために
試料タンク３の上端部には、導管４８端部に設け
た細管５０が上方から接触せずに挿入されている
ような漏斗状ないしコツプ状拡大部４９を設けて
いる。この細管５０を介して拡大部４９の中空部
５１内の生ずる媒介物を吸引できるため、試料タ
ンク下端部から上端部への循環が維持できる。

拡大部４９内には、中央部領域で直径方向のス
リツト５３を有するゴム弾性円盤５２が挿着され
ている。この円盤５２の両側に同一圧力がかかつ
た場合、円盤の状態は第２図に図示せる如く平坦
であり、スリツト５３の境界面は夫々密に接触し
ている。これにより、試料タンク３上端部で密に
封鎖されることになるわけであるが、これは試料
タンク内に存在する媒質を周囲の影響から守ると
いうだけでなく媒介物が試料細管から滴下するの
をも防止するものである。これに対し、導管４６
を介して媒質を供給することにより試料タンク３
内に過剰圧力が生ずると、第３図に図示せるごと
く円盤５２が上方へ膨出するためスリツト５３が
開き媒質５４が円盤５２のスリツト５３を通つて
進入できる。反対に、試料タンク内に過少圧力が
生じた際、円盤５２がスリツト５３を開きながら
第３図に図示せる状態とは逆に下方へ膨出するこ
とにより、例えば空気や導管４８に介して供給さ
れる他の媒質が上方から試料タンク３内に流入で
きる。

試料物質および必要に応じ洗浄媒体を供給し排
出する、あるいは両者いずれか一方を行う装置４
７は、試料物質ならびに洗浄媒体用タンク、導
管、弁ならびに手動により与えられるか自動的に
導かれる制御命令に基づき受信スプール１１の高
さまで物質を試料タンク３内に入れ、スペクトル
を撮影した後、再び吸引するか連続的に試料タン
ク３を通過させるために必要であるポンプもしく
はその他の圧縮源を有する。その際過剰・過少圧
力を使用することにより送給・排出方向を任意に
選べる。さらに、１ないし複数の洗浄液体を導
入・吸引することにより試料タンク３を洗浄する
と共に乾燥ガスを吹込むことにより乾燥させるこ
とができる。また、試料物質を導く前に、試料物
質から排出される不活性ガスで組織を満たすこと
も可能であり、例えば導入された物質間の化学反
応の推移を観察する目的で、複数の試料物質を同
時に試料タンク３内に導くこともまた可能であ
る。このために、第４図に図示せる如く、試料物
質ならび必要に応じ洗浄媒体を供給し排出する、
あるいは両者いずれか一方を行う装置４７に接続
されているような同軸上に配置せる二本の導管５
５，５６を試料タンク３下端部に接続する。

第２図に図示せる実施形状は支持構造部３３の
下部に導管４６を包囲する熱交換器６１を設けて
いるものであつて、この熱交換器は絶縁被筒６２
内部に閉塞部６３を有し、閉塞部内には螺旋状管
路６４があり、この管路の端部は導管６５，６６
を介して温度調整ユニツト６７と接続し、ユニツ
ト６７は加熱・冷却液体を管路６４を通つて送る
ように配置してある。これにより閉塞部６３とこ
の閉塞部６３内の導管部分６８を流れる媒質とを
所定温度にすることができる。この媒質の場合、
まず同じように所定温度に調節されている試料物
質を試料タンク３内に導入する前に、試料タンク
３を所定温度に調節するために使用されるような
洗浄液体が問題とされる。試料タンクが所定の温
度になつたかどうかを確認するために、導管７０
を介して温度調整ユニツト６７と接続する温度探
子６９を試料タンク３の出口に設けてもよい。こ
の場合、試料タンク３が所定温度に達したことを
温度探子６９が示すと温度調整ユニツト６７は、
試料物質と洗浄媒体供給装置４７が制御線路７１
を介して洗浄媒体の後に試料物質を供給するよう
にさせる。測定の間に試料タンク３内の試料物質
が周囲との熱交換によつて変化するのを避ける目
的で、適当な手段（図示せず）により、試料タン
ク３の周囲を所定温度とほんのわずか異るか全く
同一であるような温度に保つようにすることもで
きる。

全体として、本発明は、回転試料タンクを具備
せるスペクトロメータに於て何ら機械的な操作せ
ずに試料交換を全自動的に行うことを可能ならし
めるものであつて、このことは交換すべき試料タ
ンク等を機械的に動かす複雑な装置を必要としな
いというだけでなく、慎重さを要するスペクトロ
メータの調整が試料交換によつても何ら影響を受
けないという利点を有する。この場合、スペクト
ロメータを通つて次の検査へ自動的に導かれる留
分をもつた特にクロマトグラフのような他の分析
器と組合せることも可能である。さらに本発明
は、試料物質に必要な温度を付与し、検査期間中
維持させることも簡単に可能ならしめている。最
後に、試料タンク内に生ずる化学反応を観察する
ために複数の物質を同時に試料タンク内に導入す
ることも可能である。従つて本発明はスピン共鳴
スペクトロメータに対し学術的研究や例えば化学
製品の継続監視に役立つような新規なる可能性を
与えるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づき形成した核共鳴スペク
トロメータの概略図、第２図は第１図核共鳴スペ
クトロメータの試料物質交換用装置の概略図、第
３図は第２図の装置の試料タンク上端部に設けて
あつて、過剰圧力時に開口せる弁をもつた導管接
続の拡大図、第４図は第２図の装置の変形例に於
ける試料タンク下端部に設けた導管接続部の拡大
横断面である。 図中符号、３……試料タンク、１１……受信ス
プール、４３……摺動軸受部、４５……毛細管、
４６……導管、４８……導管、４９……拡大部、
５０……細管、５１……中空室、５２……円盤、
５３……スリツト、５５……導管、５６……導
管、６１……熱交換器、６２……被筒、６３……
閉塞部、６４……管路、６５，６６，６８……導
管、６９……温度探子、７０，７１……導管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 試料タンク長手軸と同心に該試料タンク内に
   突入せる導管で試料物質ならびに必要に応じ洗浄
   媒体を供給・排出するものを有するスピン共鳴ス
   ペクトロメータ用の、駆動装置のロータに配置さ
   れて検査用物質を受入れる試料タンクにおいて、
   試料タンク３が試料タンク両端部に物質供給・排
   出用もしくは、いずれか一方用の開口部を有し、
   前記開口部の少なくとも１つに接続せる導管４６
   を、摺動軸受部４３により、試料タンクの対応端
   部と密接にかつ余り摩擦させずに、回転できるよ
   うに接続したことを特徴とする試料タンク。 ２ 試料タンク３と密に接続せる４６の端部が硬
   質毛細管４５により形成され、前記毛細管は前記
   試料タンク端部に設けた弾性のかつ摩擦の少ない
   合成樹脂製の摺動軸受部４３内に嵌入し、前記毛
   細管の外端に可撓性の細管が接続している特許請
   求の範囲第１項記載の試料タンク。 ３ 硬質毛細管４５を非磁気性鋼、特に少なくと
   も注射針の一部で形成した特許請求の範囲第２項
   記載の試料タンク。 ４ 導管４６の可撓性の細管を特に四弗化エチレ
   ン製の薄肉合成樹脂チユーブで形成した特許請求
   の範囲第２項または第３項記載の試料タンク。 ５ 試料タンク３が導管５６に密に接続され、導
   管５６は試料タンク３内へ嵌入領域で少なくと
   も、もう一本の導管５５を同軸上で囲んでいる特
   許請求の範囲第１項記載の試料タンク。 ６ 試料タンク３が、垂直配置状態において、試
   料タンクの上端部にコツプ状ないし漏斗状の拡大
   部４９を有し、前記上端部に設けた導管４８の端
   部５０が前記拡大部中に突入している特許請求の
   範囲第１項記載の試料タンク。 ７ 試料タンク３の上端部に、圧力差がある場合
   にのみ開く弁を設けた特許請求の範囲第１項記載
   の試料タンク。 ８ 試料タンク３の上端部に、圧力差がある場合
   にのみ開く弁を設け、この弁を、少なくとも１個
   の、直径方向に配置せるスリツト５３をもつたゴ
   ム弾性材の円盤５２でで形成した特許請求の範囲
   第１項記載の試料タンク。