JPS614981A - 磁気共鳴装置 - Google Patents

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】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は磁気共鳴装置、特に電子式常磁性共鳴装置に関
するものである。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

素材の測定用磁気共鳴特性の重要性はよく知られており
、基本的にこの種の測定装置は核磁気共鳴装置（ＭＮＲ
）または電子式常磁性共鳴装置（ＥＰＲ）どして設計さ
れている。後者はしばしば電子スピン共鳴と呼ばれ、試
料中の不対電子の濃度の測定値を与えることができる。

磁気共鳴測定を行なう際の１つの問題点は、粘度と反復
性を保持することにあり、従って所要の機器は非常に複
雑で大型となる。これ【よ１７■に電子式常磁性共鳴の
場合について言えることである。

というのは、それは通常マイクロ波周波数での電磁放射
線を使用することを必要とするからである。

〔発明の目的および効果〕

本発明の目的および効果は、市販のシステムコンポーネ
ントによって部分的に組み立てることができ、また不熟
練者でさえも簡単かつ正確に測定を実施することのでき
る磁気共鳴装置を提供することにある。

〔発明の概要］ 本発明はそのもつとも広い実施態様において、マイクロ
波周波数を有するマイクロ波信号を発生する第１手段と
、前記マイクロ波信号によって照射される試料を保持す
るための第２手段と、基準磁界レベルに対して変調され
た磁界を前記試料の区域に発生づるための第３手段であ
って、前記試料は基準磁界レベルと前記マイクロ波周波
数とにおいて最大共鳴吸収を示し、変調された磁界が試
料の吸収を磁界変調と同期的に変動させ、その結果マイ
クロ波信号の振幅変調を生じ、このマイクロ波信号は前
記の変調された磁界の周波数に対する第１調波成分と第
２調波成分とを含むようにした第３手段と、前記マイク
ロ波信号を復調して第１調波信号と第２調波信号とを得
る第４手段と、第１調波信号から磁界修正信号を発生し
て基準磁界レベルを変更しマイクロ波周波数において試
料の最大マイクロ波信号吸収を保持するだめの第５手段
と、第２調波信号によって試料の特性を示すための第２
調波信号出力手段とを含む磁気共鳴装置である。

好ましい実施態様における装置は、マイクロ波共鳴応答
を生じるための共鳴マイクロ波手段を含む前記第２手段
と、また前記共鳴マイクロ波手段の共鳴周波数に前記マ
イクロ波信号を保持する目的で前記第１手段に対してマ
イクロ波周波数修正信号を発生ずるためにマイクロ波信
号を周波数変調する変調手段とを含む。

他の好ましい実施態様は、少なくとも２個の表１」個の
電磁巻線の組合せによって発生される磁界を特徴とし、
一方の巻線は基準磁界レベルを生じ、他方の巻線は磁気
変調を生じる。さらに基準磁界レベルの一部どして永久
磁石を使用することができる。

本発明の更に他の好ましい実施態様は、第１調波信号と
第２調波信号を検出するための位相感応検出器を使用す
ることを特徴とする。この位相感応検出器は市販のもの
であって、ときにロックイン増幅器と呼ばれる。位相感
応検出器は信号を基準信号と比較して、基準信号に関連
づけられた吊戸 力信号を発生ずる。

〔発明の実施例〕

以下において本発明を図面に示す実施例について更に詳
細に説明する。

図は本発明のもっとも好ましい実施態様のブロックダイ
ヤグラムである。

図のブロックダイヤグラムは電子常磁性共鳴の測定に関
して説明される。この種の測定は便宜上９〜１０１１ｚ
の範囲内の周波数で実施されることはよく知られている
。このような測定を実施する際に、マイクロ波を集中さ
せ、また測定される試料を保持するため、導波管空洞が
使用される。測定を実施するために使用されるマイクロ
波周波数は、先行技術において公知のように、導波管空
洞の帯域の範囲内になければならず、また試料の最大磁
気共鳴吸収に対応する周波数になければならない。

マイクロ波発生器１０が電子式常磁性共鳴測定装置を成
すに適した周波数でマイクロ波信号を発生する。マイク
ロ波発生器１０はソリッドステートガン発振器とするこ
とかでき、また出力マイクロ波エネルギーを変動させる
ため、その出力回路中に減衰器を含むことができる。出
力マイクロ波エネルギーレベルの所定の選択を実施する
ため、もっとも好ましい実施態様においては目盛りを付
した可変減衰器が使用される。選定されるマイクロ波エ
ネルギーレベルは評価される試料の型に応じて変動する
。

もっとも好ましい実施態様においては、周波数を試料の
空洞１１の帯域の中心に保持するため０、マイクロ波信
号発生器１０の可能な周波数変動を補償することが望ま
しい。この補償は、マイクロ波発生器１０によって発生
されるマイクロ波信号、を周波数補償することのできる
変調器１２によって実施される。一定の周波数帯域を特
徴とする試料空洞１１は、周波数弁別器と同様に帯域の
共鳴周波数応答の上下において周波数変調されたマイク
ロ波信号と相互作用し、その結果、周波数変調と同一の
周波数でマイクロ波信号の振幅変調を生じる。復調器１
３によって振幅変調を検出し、第１誤差信号発生器１４
がこれを使用して、マイクロ波周波数修正信号を発生し
、マイクロ波発生器１０の周波数を試料空洞１１の帯域
の中心に保持する。また第１誤差信号発生器１４は、振
幅変調された信号を変調器１２によって発生された信号
と比較することによって、振幅変調された信号の正方向
と負方向を決定し、マイクロ波発生器１０の周波数修正
方向を定める。

試料ホルダ１１の中に配置された試料は数種の形状とす
ることができる。試料は特定の体積または重量と秤量さ
れた固体または液体とすることができ、あるいは絶縁導
管中を流れる連続液体流とすることができる。

公知のように、試料ホルダ１１内部の試料の周囲の局所
磁界は、この試料が最大限の磁気共鳴吸収を示す水準に
なければならない。このようなマイクロ波周波数に対す
る磁界は大地の発生する磁界よりはるかに高い水準にあ
り、この磁界は永久磁石または電磁石またはその組合せ
によって作ることができる。もつともよい実施態様の場
合、これらの３種類の磁界を使用した。固定永久磁石お
よび電気的に調整される磁界によって基準磁界水準が作
られた。第３磁界は可変であって、正弦波磁界変調を生
じた。

可変磁界１６はこれら３種類の磁界を含み、電子常磁性
共鳴測定のため試料ホルダ１１において所定の局所磁界
を生じる。可変磁界１６によって発生された磁界の正弦
波変調により、磁界依存磁気共鳴吸収の結果としてマイ
クロ波信号の振幅変調を生じる。

復調器１３が試料空洞１１からでる変調されたマイクロ
波信号を復調して、磁界変調周波数に対する第１および
第２調波信号を生じる。第１調波信号は、使用されるマ
イクロ波周波数に対応する試料の最大共鳴吸収点に局所
磁界を保持する目的で磁界修正信号を出すために使用さ
れる。この磁界調整は位相感応検出器によって実施され
、こ１の検出器の出力信号が可変磁界１６に接続されて
、調整磁界のレベルを変動させる。位相感応検出器１７
は第１調波信号の振幅および正方向または負方向を測定
する。磁界修正信号の方向が調整磁界を変更する方向を
決定する。第１調波信号は最大磁気共鳴吸収においてゼ
ロ値を有する。

復調器１３はさらに第２調波信号を出し、この調波信号
は検出器１８の中において、可変磁界１６の磁界変調周
波数と比較される。検出器１８はもつともよい実施態様
においてはロックイン増幅器であった。検出器１８は本
装置の出力装置を成し、インタフェースとして追加機器
を備え、こ　　　゛のインタフェースが出力信号レベル
を、評価される試料の特性に関連された情報に変換する
。

本発明は前記の説明のみに限定されるものでなく、その
主旨の範囲内において任意に変更実施できる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例を示すブロックダイヤグラムであ
る。 １０・・・マイクロ波発生器、１１・・・試料ホルダ、
１２・・・ＦＭ変調器、１３・・・ＡＭ変調器、１４・
・・第１誤差信号発生器、１６・・・可変磁界、１７・
・・第２誤差信号発生器、１８・・・検出器。 出願人代理人　　猪　　股　　　　清 図面の浄？：（内容に変更ない 手続補正書（方式） ％式％ １　事件の表示 昭和５９年　特許願　第１２３５２０号２　発明の名称 磁気共鳴装置 ３　補正をする者 事件との関係　　特許出願人 ユニオン、カーバイド、 コーポレーション ４　　代　　理　　人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、マイクロ波周波数を有するマイクロ波信号を発生す
   るための第１手段と、前記マイクロ波信号によつて照射
   される試料を保持するための第２手段と、基準磁界レベ
   ルに対して変調された磁界を前記試料の区域に発生する
   ための第３手段であつて前記試料は基準磁界レベルと前
   記マイクロ波周波数とにおいて最大共鳴吸収を示し、こ
   のようにして、前記の変調された磁界が試料の吸収を磁
   界変調と同期的に変動させ、その結果、前記マイクロ波
   信号の振幅変調を生じ、このマイクロ波信号は前記の変
   調された磁界の周波数に対する第１調波成分と第２調波
   成分とを含むようにする第３手段と、前記マイクロ波信
   号を復調して前記第１調波信号と第２調波信号とを得る
   ための第４手段と、前記の第１調波信号から磁界修正信
   号を発生して前記基準磁界レベルを変更し前記のマイク
   ロ波周波数において前記試料の前記最大マイクロ波信号
   吸収を保持するための第５手段と、前記の第２調波信号
   が前記試料の特性を示すように成す前記第２調波信号の
   出力手段とを含む磁気共鳴装置。 ２、前記第２手段は共鳴応答を生じるための共鳴マイク
   ロ波手段を含み、また前記共鳴マイクロ波手段の周波数
   に前記マイクロ波信号を保持する目的で前記第１手段に
   対してマイクロ波周波数修正信号を発生するために、前
   記マイクロ波信号が前記試料を照射する前にこのマイク
   ロ波信号を周波数変調する変調手段を含む特許請求の範
   囲第１項記載の磁気共鳴装置。 ３、前記可変磁界は少くとも２個の別個の電磁巻線を含
   み、一方の巻線は基準磁界レベルを発生し、他方の巻線
   は可変磁界を生じる特許請求の範囲第１項記載の磁気共
   鳴装置。 ４、前記第５手段は少なくとも１個の位相感応検出器を
   含む特許請求の範囲第１項記載の磁気共鳴装置。