JPS63168546A - 核磁気共鳴装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、核磁気共鳴装置に係り、特に直流磁場強度を
一定に保持するに好適な核磁気共鳴装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、核磁気共鳴装置における直流磁場強度を一定に保
持する手段として１分散モードのロック信号を利用して
、フィードバック制御するものが知られている。

すなわち、ロック系送信器よりプローブ内のロック試料
に高周波磁場がかけられると、ロック用核磁気共鳴信号
が励起される。このロック信号をロック系高周波増幅器
、検波器、低域通過フィルタ、低周波増幅器を介して直
流信号として出力させ、この出力は磁場制御器を介して
、磁場掃引コイルに対応する電流を流し、磁場を制御す
るものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、たとえば分解能８１１時の分解能変化等
によって、ロック系の信号強度が何らかの要因で小さく
なると、分散モードロック信号の信号強度が、外部磁場
変動に対応する補償電圧より、ロックループは機能しな
くなり、外部磁場は大きく変動してしまう点において、
従来は配慮されていなかった。

それ故１本発明はこのような点に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、ロック信号強度に対するロックルー
プ系の裕度を最大にとり、ロック信号強度の減少に対し
ても、継続的に安定な磁場を保持することのできる核磁
気共鳴装置を提供するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

このような目的を達成するため、本発明は、核磁気共鳴
信号を利用して、直流磁場の安定化を行なうフィードバ
ック制御ループ系を有する核磁気共鳴装置において、該
核磁気共鳴信号強度に対応する制御信号を、該フィード
バック制御ループ系外から、加算供給する手段を併せ具
備させるようにしたものである。

〔作用〕

分散モードロック信号電圧に対応する出力電圧を、フィ
ードバック制御系外から加えると、系全体としては過剰
補償となり、結果的に、ロックループ系の作用により１
分散モードロック信号の出力電圧は小さくなる。この結
果、ロック信号強度変動に対する余裕度が改善され、安
定な磁場制御が達成される。

〔実施例〕

以下５本発明による核磁気共鳴装置の一実施例を図面を
用いて説明する。

第１図中、１は直流磁場を発生する磁石、２はポールピ
ース、３はその中に被測定試料及び、ロック系試料を有
し、核磁気共鳴信号を励起、検出するプローブである。

４はポールピース周囲に巻回された磁場掃引コイルであ
る。５は測定系の送信器、６，７，８．９はそれぞれ測
定系の高周波増幅器、検波器、低周波フィルタ、低周波
増幅器である。１０．１１はそれぞれ、ロック系の送信
器、高周波増幅器である。１２，１３．１４は、それぞ
れロック系の吸収モード信号に関する検波器、低域通過
フィルタ、低周波増幅器であり。

１５．１６．１７は、それぞれ、ロック系分散モード信
号に関する検波器、低域通過フィルタ、低周波増幅器で
ある。１８は磁場補償器、１９はロックサンプリング制
御器、２０は外部から磁場オフセットを与える。磁場シ
フト制御器である。

２１はアダー２２．は磁場掃引コイルに電流を流して、
磁場強度を制御する磁場制御器である。

２３は測定系の信号か、又は、ロック系吸収モード信号
かを選択するマルチプレキサ、２４はＡＤ変換器、２５
はデータ収集インターフェース、２６は中央制御装置で
ある。２７は各種タイミングを制御信号を出力する出力
インターフェース、２８は測定系パルスシーケンスを制
御するパルスシーケンスコントローラである。

このように構成された核磁気共鳴装置の作用について以
下説明する。

まず、測定系送信器５は、パルスシーケンスコントロー
ラの指令に基づいて、高周波パルスをプローブ３に保持
された被測定試料に照射し、これにより核磁気共鳴を励
起する。この励起によって得られる核磁気共鳴信号は、
測定系高周波増幅器６、検波器７、低周波フィルタ８、
低周波増幅器９を介して、典型的には数十ｋＨｚ以下の
低周波信号になる。この低周波信号は、マルチプレキサ
２３、Ａ／Ｄ変換器２４、インターフェース２５を介し
て中央制御装置２６でサンプリングされ、フーリエ変換
により周波数スペクトルに変換され、出力される。

このような核磁気共鳴スペクトルは、たとえば９０ＭＨ
ｚに対して０　、１　Ｈｚであり、したがって１０″″
Ｓ程度の分解能を有する。

この測定は数時間にわたって連続して積算を縁り返す場
合も多く、このため直流磁場の安定度も長時間にわたっ
て１０″″９程度の値が求められることとなる。しかし
磁石単独の場合、主として周囲温度の影響によって磁場
変動を生ずることから。

この磁場変動を補償し、常に一定磁場に保持する必要性
がある。

このため、ロック系送信器１０より、プローブ３内のロ
ック試料に高周波磁場がかけられると。

ロック用核磁気共鳴信号が励起される。このロック信号
はロック系高周波増幅器１１、検波器１５、低域通過フ
ィルタ１６、低周波増幅器１７を介して直流信号として
出力される。この信号は第３図に示すような波形を有し
、初期の磁場ＨＯからΔＨ変動する際、−ΔＶの信号が
出力される。

この出力信号は、アダー２１で外部オフセットと加えら
れ、磁場制御器２２を介して、磁場掃引コイルに対応す
る電流を流し、磁場を制御する。

外部変動磁場ΔＨＯに対し、補償磁場を一ΔＨａ。

測定磁場の変動をΔＨｏ、磁場改善率をにとすると、−
ΔＨｃ＝に・ΔＨｏである。

に）１とすると、実際の変動磁場ΔＨａは極めて小さく
なり、実際上磁場強度は一定に保たれる。

しかし、ロック系の信号強度が何らかの要因で小さくな
り、分散モードロック信号の信号強度が外部磁場変動Δ
Ｈｏに対応する補償電圧ΔＶｃより小さくなると、ロッ
クループは機能しなくなり。

外部磁場はＨｏ＋ΔＨｏとなって大きく変動してしまう
。

なお、ロック系の信号強度の変動は、種々の要因が挙げ
られるが、主として分解能調整時の分解能変化が掲げら
れる。

このため、磁場補償器１８が設けられ、ロック信号によ
る補償成分ΔＨｏを、ロックループとは独立に補償可能
とし、ΔＶｏ（ΔＶＭ＾Ｘとしている。これによりロッ
ク信号強度の変化に対するマージンを大幅に改善するも
のである。

前記磁場補償器１８の詳細は第２図に示しており、Ａ／
Ｄ変換器３０はロック低周波増幅器１７の出力信号を受
けてＡＤ変換し、結果はロックデータレジスタ３１にホ
ールドされる。累積データレジスタ３２はそれまでの累
積値を保持しており。

この２つの信号を加減算器３３、Ｄ／Ａ変換器３４を介
してＵＳオフセットとしてアダー２１へ加えられる。３
５はタイミング制御器であり、ロックサンプリング制御
器１９からトリガーされて、磁場補償器１８内の各種タ
イミングを制御するようになっている。

このように前記磁場補償器１８により、外部磁場変動に
起因する補償電圧ΔＶｃを、ロックループ外へ取り出し
、独立に、アダー２１に加えると、過剰補償となり、ロ
ックループ系の制御機能の働きにより結果的にΔＶｃの
減少を生じ、はぼ零近傍の値に維持することができるよ
うになる。

〔発明の効果〕

以上説明したことから明らかなように、本発明による核
磁気共鳴装置によれば、ロック信号強度に対するロック
ループ系の裕度を最大にとることができ、ロック信号強
度の減少に対しても、継続的に安定な磁場を保持するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による核磁気共鳴装置の一実施例を示す
ブロック図、第２図は第１図における磁場補償器の詳細
を示すブロック図、第３図はロック信号と出力電圧の関
係を示すグラフである。 １８・・・磁場補償器、１９・・・ロックサンプリング
制御器、３１・・・ロック信号レジスタ、３２・・・累
積データレジスタ、３３・・・加減算器、３４・・・Ｄ
Ａ変換器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、核磁気共鳴信号を利用して、直流磁場の安定化を行
   なうフィードバック制御ループ系を有する核磁気共鳴装
   置において、該核磁気共鳴信号強度に対応する制御信号
   を、該フィードバック制御ループ系外から、加算供給す
   る手段を併せ備えたことを特徴とする核磁気共鳴装置。