JPS63215956A - High frequency probe for nmr - Google Patents

High frequency probe for nmr

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Publication number
JPS63215956A
JPS63215956A JP62047659A JP4765987A JPS63215956A JP S63215956 A JPS63215956 A JP S63215956A JP 62047659 A JP62047659 A JP 62047659A JP 4765987 A JP4765987 A JP 4765987A JP S63215956 A JPS63215956 A JP S63215956A
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JP
Japan
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probe
pin diode
nmr
diodes
pin
Prior art date
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Application number
JP62047659A
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Japanese (ja)
Inventor
Kiyoshi Yoda
潔 依田
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To enable a probe to be used both as a transmitter and a receiver by controlling the application of a bias to a first pin diode group by turning ON or OFF a second pin diode group. CONSTITUTION:When a probe is used for transmission, first pin diodes 30a and 30b are held in a reverse bias condition while transmitted pulses are applied to an input/output terminal 40. For this end, a forward current is made flow from a driver 72 to second pin diodes 71a and 71b. Since an NMR signal is detected after the transmission of transmitting pulses, the diodes 30a and 30b are held in a forward bias condition during detection. When the probe is used both for transmission and reception, the diodes 30a and 30b are always held in the reverse bias condition. That is, a forward current is made flow in the diodes 71a and 71b. Thus, a capacitor short circuit composed of the diodes 30a and 30b and resistors 60a and 60b does not operate and the probe can be used as a normal probe.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、NMR用高周波プローブに受信用プローブ
を別に備えた場合の送信用プローブに関するものである
。より詳しく言えば、いわゆるサーフェスコイルで受信
し、大型の送信ブローブで送信するサーフェスコイル・
イメージングで用いる送信プローブに関するものである
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a transmitting probe in which a high frequency NMR probe is separately provided with a receiving probe. To be more specific, there are so-called surface coils that receive signals using a surface coil and transmit using a large transmitting probe.
This relates to transmitting probes used in imaging.

[従来の技術] 第4図は、例えば特開昭61−124854号公報に記
載された従来のNMR用高層高周波プローブ特に送信用
プローブを示す回路構成図である。図において、(1)
は高周波コイル、(2a)および(2b)はそれぞれ共
振用およびインピーダンス整合用コンデンサ、(3)は
逆並列接続されたダイオード、(4a)および(4b)
は送信機(図示せず)と結合する端子である。
[Prior Art] FIG. 4 is a circuit configuration diagram showing a conventional high-rise high-frequency probe for NMR, particularly a transmitting probe, described in, for example, Japanese Patent Application Laid-open No. 124854/1983. In the figure, (1)
is a high-frequency coil, (2a) and (2b) are capacitors for resonance and impedance matching, respectively, (3) is a diode connected in antiparallel, (4a) and (4b)
is a terminal connected to a transmitter (not shown).

次に動作について説明する。高周波コイル(1)および
コンデンサ(2a)(2b)により、共振回路が形成さ
れる。端子(4a) (4b)に図示されていない高周
波送信機から送信パルスが印加されると、この時、ダイ
オード(3)は導通し高周波コイル(1)に共振電流が
流れる。この結果、高周波磁場が送信され、送信パルス
が断たれた直後、図示されていない受信用プローブ内に
設置された試料からNMR信号が発生し、受信用プロー
ブでNMR信号が検出される。送信パルスが断たれた時
、ダイオード(3)は非導通になり、高周波送信機の雑
留雑音による不要な雑音の送信が妨げられる。また、上
述の共振回路が開回路になるため、受信用プローブの共
振回路との磁気結合がほとんどなくなり、受信用プロー
ブの共振状態の良さQ(クワリティーファクタ)は最大
になる。
Next, the operation will be explained. A resonant circuit is formed by the high frequency coil (1) and the capacitors (2a) (2b). When a transmission pulse is applied to the terminals (4a) and (4b) from a high frequency transmitter (not shown), the diode (3) becomes conductive and a resonant current flows through the high frequency coil (1). As a result, a high frequency magnetic field is transmitted, and immediately after the transmission pulse is cut off, an NMR signal is generated from a sample placed in a receiving probe (not shown), and the NMR signal is detected by the receiving probe. When the transmit pulse is cut off, the diode (3) becomes non-conductive, preventing the transmission of unwanted noise due to high frequency transmitter noise. Furthermore, since the above-mentioned resonant circuit becomes an open circuit, magnetic coupling with the resonant circuit of the receiving probe is almost eliminated, and the quality Q (quality factor) of the resonant state of the receiving probe is maximized.

[発明が解決しようとする問題点] 従来のNMR用高層高周波プローブ上のように構成され
ているので、送信用プローブと受信用プローブ(ここで
プローブとは、コイルおよびコンデンサ等を含めて呼ぶ
)がそれぞれ別々に設けられている場合には、満足する
動作となる。しがし、送受信兼用のプローブを構成する
ことを兼ねられなかった。これは例えば、送信用のコイ
ルを全身用の大型コイル、受信用のコイルを小型のサー
フェスコイルとした時、全身用の大型コイルのみを送受
信の双方に用いて、NMR信号を取得できないという問
題点があった。
[Problems to be solved by the invention] Since it is configured like a conventional high-rise high-frequency probe for NMR, it has a transmitting probe and a receiving probe (here, the probe includes the coil, capacitor, etc.). If these are provided separately, the operation will be satisfactory. However, it was not possible to configure a probe for both transmitting and receiving purposes. For example, if the transmitting coil is a large whole-body coil and the receiving coil is a small surface coil, the problem is that only the large whole-body coil is used for both transmission and reception, making it impossible to obtain NMR signals. was there.

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、送受信兼用にも、送信のみにでも用いること
ができ、かつ送信のみに用いた場合に、別途設けられた
受信用プローブに悪影響を与えないNMR用高層高周波
プローブることを目的とする。
This invention was made to solve the above-mentioned problems, and can be used both for transmitting and receiving, or for transmitting only, and when used only for transmitting, it can be used for both receiving and receiving probes provided separately. The purpose is to create a high-rise high-frequency probe for NMR that does not cause any adverse effects.

[問題点を解決するための手段コ この発明に係るNMR用高層高周波プローブインダクタ
ンス構成部分と、少なくとも1つの可変コンデンサを含
む共振用コンデンサ部分を有するNMR用高層高周波プ
ローブいて、共振用コンデンサ部分のいずれか1箇所に
並列に、1対以上の逆直列接続された第1のピンダイオ
ード(PINダイオード)群および1対以上の直列接続
された抵抗群からなる並列回路を接続し、この上記第1
のピンダイオード群および抵抗群のそれぞれの中点間に
、第1のピンダイオード群のためのバイアス印加用端子
を設け、さらにこのバイアス印加用端子に一端が接続さ
れ、その他端が並列接続された少なくとも1個のピンダ
イオードからなる第2のピンダイオードで終端された、
電気長が4分の1波長の奇数倍の伝送線路を設け、第2
のピンダイオード群のオン・オフにより第1のピンダイ
オード群のバイアス印加を制御するようにしたものであ
る。
[Means for Solving the Problems] There is a high-rise high-frequency probe for NMR having an inductance component part of the high-rise high-frequency probe for NMR according to the present invention and a resonant capacitor part including at least one variable capacitor. A parallel circuit consisting of one or more pairs of first pin diodes (PIN diodes) connected in anti-series and one or more pairs of series-connected resistors is connected in parallel at one location, and the first
A bias application terminal for the first pin diode group was provided between the midpoints of the pin diode group and the resistor group, and one end was connected to this bias application terminal, and the other end was connected in parallel. terminated with a second pin diode consisting of at least one pin diode;
A transmission line whose electrical length is an odd number multiple of a quarter wavelength is installed, and the second
The bias application to the first pin diode group is controlled by turning on and off the pin diode group.

[作用] この発明におけるNMR用高層高周波プローブ送受信兼
用のプローブとして使用できると共に、送信用コイルと
してのみ用いることもでき、この場合には、別途設けら
れた受信用コイルによりNMR信号検出中に、この送信
用コイルの共振回路を開回路にすることにより、受信用
コイルのQを低下させない。また、送信用コイルがら不
要な雑音も発生させない。
[Function] The high-rise high-frequency probe for NMR in this invention can be used as a probe for both transmission and reception, and can also be used only as a transmission coil. In this case, this By opening the resonant circuit of the transmitting coil, the Q of the receiving coil is not reduced. Also, unnecessary noise is not generated by the transmitting coil.

[実施例] 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図はこの発明によるNMR用高層高周波プローブ実施例
を示す回路構成図であり、図中、(10)は高周波コイ
ルのインダクタンス、(20a)および(20b)はこ
のインダクタンス(10)とによってLC共振回路を形
成する共振用コンデンサで、(20a)は特に容量可変
の共振用可変コンデンサ、(20c)は回路のマツチン
グをとるためのマツチング用可変コンデンサ、り40)
はプローブの入出力端子である。
[Example] Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings. 1st
The figure is a circuit configuration diagram showing an embodiment of the high-rise high-frequency probe for NMR according to the present invention. (20a) is a resonance variable capacitor with a variable capacitance, and (20c) is a matching variable capacitor for matching the circuit.
are the input and output terminals of the probe.

また、(30a)および(30b)は逆直列接続された
第1のピンダイオードであり、例えばユニトロード社の
t1M7010Bである。(50a)および(50b)
は、第1のピンダイオード(30a)および(30b)
にバイアスを加えるためのバイアス印加用端子であり、
抵抗(60a)および(60bンを介する。(70)は
一端がバイアス印加用端子(50a) (50b)に接
続された電気長が4分の1波長の伝送線路であり、ここ
では同軸ケーブルである。(71a)および(71b)
は同軸ケーブル(70)の他端側に並列に挿入された第
2のピンダイオード、(72)は第2のピンダイオード
(71a)(71b)をドライブするドライバ、そして
(73)はドライバ(72)の入力端子であり、例えば
TTLレベルの制御信号が入力される。
Further, (30a) and (30b) are first pin diodes connected in anti-series, for example, t1M7010B manufactured by Unitroad. (50a) and (50b)
are the first pin diodes (30a) and (30b)
This is a bias application terminal for applying bias to
Resistors (60a) and (60b) are connected. (70) is a transmission line with an electrical length of 1/4 wavelength, one end of which is connected to the bias application terminals (50a) and (50b), and here it is a coaxial cable. There are (71a) and (71b)
is a second pin diode inserted in parallel to the other end of the coaxial cable (70), (72) is a driver that drives the second pin diode (71a) (71b), and (73) is a driver (72). ), into which, for example, a TTL level control signal is input.

次に動作について説明する。まず、本プローブを送信用
に用い、別に設けられた受信用コイル(図示せず)によ
ってNMR信号を取得する場合について述べる。送信パ
ルスを入出力端子(40)に印加中には(この場合には
、入力端子としてのみ使用される)、第1のピンダイオ
ード(30a)(30b)を逆バイアス状態にする。こ
のために、ドライバ(72)から第2のピンダイオード
()la)(71b)に順方向電流を流す。高周波にお
いてはバイアス印加用端子(50a)(50b)から同
軸ケーブル(70)側を見込んだインピーダンスは典型
的には100J(Ωになる。これは公知の4分の1波長
の長さの伝送線路、すなわち同軸ケーブル(70)の特
性による。この時、第1のピンダイオード(30a) 
(30b)はIV程度の逆バイアス状態となる。同軸ケ
ーブル(70)の特性インピーダンスはなるべく大きく
し、第2のピンダイオード(71a)(71L+)のオ
ン抵抗をなるべく小さくすることが好ましい0例えば、
特性インピーダンス100Ωの同軸ケーブル(70)を
用い、第2のピンダイオードとしてユニトロード社の1
784001を4個程度並列接続(図面中には2個しか
示されていない)するとよい、抵抗(80a)(60b
)を100KΩに選び、プローブのQを測定したところ
、約400を得た。送信パルスを送信後はNMR信号を
検出するので、検出中筒1のピンダイオード(30a)
 (30b)を順バイアス状態にする。バイアス印加用
端子(50a)(50b)を介して0.45mAのバイ
アス電流を流すと、共振電流が38dB低減することが
実験でわかった。ドライバ(72)の出力電圧を一45
Vにすると、100 KΩの抵抗(60a)(60b)
を介して第1のピンダイオード(30a) (30b)
に0.45niへの電流が流れる。従って信号検出中、
別の受信用コイルとの磁気結合はほぼ無視でき、送信機
からの雑留雑音が受信用コイルに混入することも避けら
れた。
Next, the operation will be explained. First, a case will be described in which the present probe is used for transmission and an NMR signal is acquired by a separately provided receiving coil (not shown). While applying a transmission pulse to the input/output terminal (40) (in this case used only as an input terminal), the first pin diodes (30a) (30b) are reverse biased. For this purpose, a forward current is caused to flow from the driver (72) to the second pin diode ()la) (71b). At high frequencies, the impedance looking from the bias application terminals (50a) (50b) to the coaxial cable (70) side is typically 100 J (Ω). , that is, depending on the characteristics of the coaxial cable (70).At this time, the first pin diode (30a)
(30b) is in a reverse bias state of approximately IV. It is preferable to make the characteristic impedance of the coaxial cable (70) as large as possible and to make the on-resistance of the second pin diode (71a) (71L+) as small as possible. For example,
A coaxial cable (70) with a characteristic impedance of 100 Ω is used, and Unitrode's 1 is used as the second pin diode.
It is recommended to connect about 4 784001 in parallel (only 2 are shown in the drawing), and resistors (80a) (60b)
) was selected to be 100KΩ, and the Q of the probe was measured and found to be approximately 400. After transmitting the transmission pulse, the NMR signal is detected, so the pin diode (30a) in the detection tube 1
(30b) is placed in a forward bias state. Experiments have shown that when a bias current of 0.45 mA is passed through the bias application terminals (50a) (50b), the resonance current is reduced by 38 dB. The output voltage of the driver (72) is -45
V, 100 KΩ resistance (60a) (60b)
through the first pin diode (30a) (30b)
A current of 0.45 ni flows through. Therefore, during signal detection,
Magnetic coupling with other receiving coils was almost negligible, and noise from the transmitter was also prevented from entering the receiving coil.

次に本プローブを送受信兼用にする場合には、第1のピ
ンダイオード(30a) (30b)は常に逆バイアス
にする。すなわち、第2のピンダイオード(71a)(
71b>に順方向電流を常に流しておく、これにより、
第1のピンダイオード(30a)(30b)および抵抗
(60a) (Sob)からなるコンデンサ短絡回路は
動作せず、通常の10−ブとして使用できる。
Next, when this probe is used for both transmission and reception, the first pin diodes (30a) (30b) are always reverse biased. That is, the second pin diode (71a) (
71b>, and thereby,
The capacitor short circuit consisting of the first pin diode (30a) (30b) and the resistor (60a) (Sob) is not activated and can be used as a normal 10-b.

なお、第2図および第3図にはこの発明の他の実施例の
回路構成図が示されており、第2図において第1図と異
なるところは、2連の共振用可変コンデンサ(20a)
が用いであることであり、また第3図において第1図と
異なるところは、固定コンデンサ(20d) (20e
)が付加されていることである。
In addition, FIG. 2 and FIG. 3 show circuit configuration diagrams of other embodiments of the present invention, and the difference in FIG. 2 from FIG. 1 is that two sets of resonant variable capacitors (20a)
The difference in Fig. 3 from Fig. 1 is that fixed capacitors (20d) (20e
) is added.

なお、第1図ないし第3図は等価回路的に示したもので
あり、具体的な構成に関しては特に限定されない。
Note that FIGS. 1 to 3 are shown in terms of equivalent circuits, and the specific configuration is not particularly limited.

また、第1のピンダイオード(30a)(30b)が耐
圧不足の場合は、それぞれをN数のピンダイオードの直
列接続として高耐圧化を図れる9 また、第1のピンダイオード(30a) (30b)の
逆直列接続の仕方は、これのアノードどうしを接続して
もカソードどうしを接続しても、どちらでもよい、この
場合は、バイアス印加の極性も逆にすればよい。また、
伝送線路すなわち同軸ケーブル(70)は電気長が4分
の1波長のものを示したが、これは4分の1波長の奇数
倍にしてもよい。
In addition, if the first pin diodes (30a) (30b) have insufficient withstand voltage, each can be connected in series with N number of pin diodes to increase the withstand voltage9. The anti-series connection can be made by connecting the anodes together or the cathodes together; in this case, the polarity of the bias application may also be reversed. Also,
Although the transmission line, ie, the coaxial cable (70), is shown as having an electrical length of a quarter wavelength, it may be an odd number multiple of a quarter wavelength.

[発明の効果] 以上この発明によれば、インダクタンス構成部分と、少
なくとも1つの可変コンデンサを含む共振用コンデンサ
部分を有するNMI”j用高周波プロ−ブにおいて、共
振用コンデンサ部分の少なくとも1箇所に並列に、1対
以上の逆直列接続された第1のピンダイオード群および
1対以上の直列接続された抵抗群からなる並列回路を接
続し、またこの上記第1のピンダイオード群および抵抗
群のそれぞれの中点間に設けられた、第1のピンダイオ
ード群のためのバイアス印加用端子に一端が接続され、
その他端が並列接続された少なくとも1個のピンダイオ
ードからなる第2のピンダイオードで終端された、電気
長が4分の1波長の奇数倍の伝送線路を設けて、第2の
ピンダイオード群のオン・オフすることにより第1のピ
ンダイオード群のバイアス印加を制御するようにしたの
で、送受信兼用が可能で、かつ送信用コイルとしてのみ
使用さた場合には、受信用コイルに悪影響を与えないN
MR用高周波プローブ給できるという効果が得られる。
[Effects of the Invention] According to the present invention, in a high frequency probe for NMI"j having an inductance component and a resonance capacitor section including at least one variable capacitor, a A parallel circuit consisting of one or more pairs of anti-series-connected first pin diodes and one or more series-connected resistors is connected to , and each of the first pin diodes and resistors is One end is connected to a bias application terminal for the first pin diode group provided between the midpoints,
A transmission line having an electrical length that is an odd multiple of a quarter wavelength is provided, the other end of which is terminated with a second pin diode consisting of at least one pin diode connected in parallel. Since the bias application to the first pin diode group is controlled by turning it on and off, it can be used for both transmitting and receiving, and when used only as a transmitting coil, it will not adversely affect the receiving coil. N
The effect of being able to supply a high frequency probe for MR can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明によるNMR用高周波プローブ実施例
を示す回路構成図、第2図はこの発明の別の実施例を示
す回路構成図、第3図はこの発明のさらに別の実施例を
示す回路構成図、第4図は従来のNMR用高周波プロー
ブ特に送信用プローブの回路構成図である。 図において、(10)はインダクタンス、(20a)は
共振用可変コンデンサ、(20b)は共振用コンデンサ
、(20c)はマツチング用可変コンデンサ、(20d
)と(20e)は固定コンデンサ、(30a)と(30
b)は第1のピンダイオード、(40)は入出力端子、
(50a)と(5011)はバイアス印加用端子、(8
0a)と(60b)は抵抗、(70)は同軸ケーブル、
(71a)と(71b)は第2のピンダイオード、(7
2)はドライバ、(73)は入力端子である。 尚、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 第1図 第2図
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a high frequency probe for NMR according to the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram showing another embodiment of the invention, and FIG. 3 is a circuit diagram showing yet another embodiment of the invention. FIG. 4 is a circuit diagram of a conventional high frequency NMR probe, particularly a transmission probe. In the figure, (10) is the inductance, (20a) is the variable capacitor for resonance, (20b) is the capacitor for resonance, (20c) is the variable capacitor for matching, (20d
) and (20e) are fixed capacitors, (30a) and (30
b) is the first pin diode, (40) is the input/output terminal,
(50a) and (5011) are bias application terminals, (8
0a) and (60b) are resistors, (70) is a coaxial cable,
(71a) and (71b) are the second pin diodes, (7
2) is a driver, and (73) is an input terminal. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts. Figure 1 Figure 2

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)インダクタンス構成部分と、少なくとも1つの可
変コンデンサを含む共振用コンデンサ部分を有するNM
R用高周波プローブにおいて、上記共振用コンデンサ部
分の少なくとも1箇所に並列に接続された、1対以上の
逆直列接続された第1のピンダイオード群および1対以
上の直列接続された抵抗群からなる並列回路と、上記第
1のピンダイオード群および抵抗群のそれぞれの中点間
に設けられたバイアス印加用端子と、このバイアス印加
用端子に一端が接続された電気長が4分の1波長の奇数
倍の伝送線路と、この伝送線路の他端側に並列に挿入さ
れた少なくとも1個以上のピンダイオードからなる第2
のピンダイオード群とを備え、上記第2のピンダイオー
ド群のオン・オフにより第1のピンダイオード群のバイ
アス印加を制御することを特徴とするNMR用高周波プ
ローブ。
(1) NM having an inductance component and a resonant capacitor section including at least one variable capacitor
The R high-frequency probe includes one or more pairs of anti-series connected first pin diodes and one or more series-connected resistors, which are connected in parallel to at least one location of the resonance capacitor section. A parallel circuit, a bias application terminal provided between the midpoints of the first pin diode group and the resistor group, and a bias application terminal with an electrical length of 1/4 wavelength connected to this bias application terminal. A second transmission line consisting of an odd-numbered transmission line and at least one pin diode inserted in parallel at the other end of the transmission line.
A high frequency probe for NMR, characterized in that the bias application to the first pin diode group is controlled by turning on and off the second pin diode group.
(2)上記NMR用高周波プローブを送信用に用いる場
合において、別途設けられた受信用プローブによりNM
R信号検出中、上記第1のピンダイオード群をオン状態
とするように、上記第2のピンダイオード群に電流を流
しておくことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
NMR用高周波プローブ。
(2) When using the above high-frequency probe for NMR for transmission, a separately provided receiving probe
The high frequency NMR device according to claim 1, wherein a current is caused to flow through the second group of pin diodes so as to turn on the first group of pin diodes during R signal detection. probe.
(3)上記NMR用高周波プローブを送受信兼用に用い
る場合において、上記第1のピンダイオード群を常時オ
フ状態とするように、上記第2のピンダイオード群に電
流を流しておくことを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載のNMR用高周波プローブ。
(3) When the high-frequency NMR probe is used for both transmission and reception, a current is caused to flow through the second pin diode group so that the first pin diode group is always in an OFF state. A high frequency probe for NMR according to claim 1.
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