(57)【要約】【課題】使用時・非使用時を切り替えることができつつ、スイッチ部を確実に切り替えることができることを目的とする。【解決手段】高周波信号の送受信を行う高周波送受信回路１００であって、高周波信号を送受信する同調整合回路３と、高周波信号を伝達する信号伝達線４と、高周波信号の波長をλとしたとき、Ｌ＝λ／４＋（Ｎ・λ）／２（Ｎ＝０，１，２，３，・・・）で規定される長さを有するλ／４線１１と、接地された接続先および接地されていない接続先を切り替えるスイッチ部１２と、を有し、同調整合回路３と、信号伝達線４とは、互いに接続されており、λ／４線１１は、一方の端部が同調整合回路３と、信号伝達線４との間に接続しており、他方の端部が、スイッチ部１２に接続されていることを特徴とする。【選択図】図１
2010139359.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号の送受信を行う信号送受信回路であって、
前記信号を送受信する同調整合回路と、前記信号を伝達する信号伝達線と、前記信号の波長をλとしたとき、式（１）で規定される長さＬを有するλ／４線と、接地された接続先および接地されていない接続先を切り替えるスイッチ部と、
を有し、
前記同調整合回路と、前記信号伝達線とは、互いに接続されており、
前記λ／４線は、一方の端部が前記同調整合回路と、前記信号伝達線との間に接続しており、他方の端部が、前記スイッチ部に接続されている
ことを特徴とする信号送受信回路。
Ｌ＝λ／４＋（Ｎ・λ）／２（Ｎ＝０，１，２，３，・・・）・・・（１）
【請求項２】
前記スイッチ部は、ダイオードを含む回路である
ことを特徴とする請求項１に記載の信号送受信回路。
【請求項３】
使用状態のとき、前記スイッチ部を接地するよう切り替え、
非使用状態のとき、前記スイッチ部を接地しないよう切り替える
ことを特徴とする請求項１に記載の信号送受信回路。
【請求項４】
前記同調整合回路が、磁場中に設置され、
前記λ／４線の長さＬは、前記スイッチ部の動作が保証される磁場強度の領域に設置される長さである
ことを特徴とする請求項１に記載の信号送受信回路。
【請求項５】
前記同調整合回路が、冷却される場合、前記λ／４線の長さＬは、前記スイッチ部の動作が保証される温度の領域に設置される長さである
ことを特徴とする請求項１に記載の信号送受信回路。
【請求項６】
前記信号は、１００ＭＨｚ以上の周波数を有する電磁波信号である
ことを特徴とする請求項１に記載の信号送受信回路。
【請求項７】
信号の送信を行う送信装置と、信号の受信を行う受信装置とを有する信号送受信装置であって、
前記送信装置および受信装置の少なくとも一方は、
前記信号を送受信する同調整合回路と、前記信号を伝達する信号伝達線と、前記信号の波長をλとしたとき、式（１）で規定される長さＬを有するλ／４線と、接地された接続先および接地されていない接続先を切り替えるスイッチ部と、
を有し、
前記同調整合回路と、前記信号伝達線とは、互いに接続されており、
前記λ／４線は、一方の端部が前記同調整合回路と、前記信号伝達線との間に接続しており、他方の端部が、前記スイッチ部に接続された構成を有する
ことを特徴とする信号送受信装置。
Ｌ＝λ／４＋（Ｎ・λ）／２（Ｎ＝０，１，２，３，・・・）・・・（１）
【請求項８】
信号の送信を行う送信装置と、信号の受信を行う受信装置とを有する信号送受信装置であって、
前記送信装置は、
前記信号を送受信する同調整合回路と、前記信号を伝達する信号伝達線と、前記信号の波長をλとしたとき、式（１）で規定される長さＬを有するλ／４線と、接地された接続先および接地されていない接続先を切り替えるスイッチ部と、
を有し、
前記同調整合回路と、前記信号伝達線とは、互いに接続されており、
前記λ／４線は、一方の端部が前記同調整合回路と、前記信号伝達線との間に接続しており、他方の端部が、前記スイッチ部に接続された構成をさらに有し、
前記送信装置は、
前記信号を送信するとき、前記スイッチ部を接地するよう切り替え、
前記信号を送信しないとき、前記スイッチ部を接地しないよう切り替える
ことを特徴とする信号送受信装置。
Ｌ＝λ／４＋（Ｎ・λ）／２（Ｎ＝０，１，２，３，・・・）・・・（１）
【請求項９】
信号の送信を行う送信装置と、信号の受信を行う受信装置とを有する信号送受信装置であって、
前記受信装置は、
前記信号を送受信する同調整合回路と、前記信号を伝達する信号伝達線と、前記信号の波長をλとしたとき、式（１）で規定される長さＬを有するλ／４線と、接地された接続先および接地されていない接続先を切り替えるスイッチ部と、
を有し、
前記同調整合回路と、前記信号伝達線とは、互いに接続されており、
前記λ／４線は、一方の端部が前記同調整合回路と、前記信号伝達線との間に接続しており、他方の端部が、前記スイッチ部に接続された構成をさらに有し、
前記受信装置は、
前記信号を受信するとき、前記スイッチ部を接地するよう切り替え、
前記信号を受信しないとき、前記スイッチ部を接地しないよう切り替える
ことを特徴とする信号送受信装置。
Ｌ＝λ／４＋（Ｎ・λ）／２（Ｎ＝０，１，２，３，・・・）・・・（１）
【請求項１０】
核磁気共鳴信号の送受信を行うＮＭＲプローブであって、
前記ＮＭＲプローブは、
前記信号を送受信する同調整合回路と、前記信号を伝達する信号伝達線と、前記信号の波長をλとしたとき、式（１）で規定される長さＬを有するλ／４線と、接地された接続先および接地されていない接続先を切り替えるスイッチ部と、
を有し、
前記同調整合回路と、前記信号伝達線とは、互いに接続されており、
前記λ／４線は、一方の端部が前記同調整合回路と、前記信号伝達線との間に接続しており、他方の端部が、前記スイッチ部に接続された構成を有する
ことを特徴とするＮＭＲプローブ。
Ｌ＝λ／４＋（Ｎ・λ）／２（Ｎ＝０，１，２，３，・・・）・・・（１）
【請求項１１】
サンプルに核磁気共鳴信号を励起するための信号を照射する送信装置と、前記信号によって前記サンプル内で励起される核磁気共鳴の信号を受信する受信装置と、前記サンプルに静磁場を与える静磁場発生用磁石と、を有する核磁気共鳴装置であって、
前記送信装置および受信装置の少なくとも一方は、
前記信号を送受信する同調整合回路と、前記信号を伝達する信号伝達線と、前記信号の波長をλとしたとき、式（１）で規定される長さＬを有するλ／４線と、接地された接続先および接地されていない接続先を切り替えるスイッチ部と、
を有し、
前記同調整合回路と、前記信号伝達線とは、互いに接続されており、
前記λ／４線は、一方の端部が前記同調整合回路と、前記信号伝達線との間に接続しており、他方の端部が、前記スイッチ部に接続された構成を有する
ことを特徴とする核磁気共鳴装置。
Ｌ＝λ／４＋（Ｎ・λ）／２（Ｎ＝０，１，２，３，・・・）・・・（１）
【請求項１２】
前記静磁場発生磁石は、前記静磁場の方向が鉛直方向または水平方向となるよう設置されている
ことを特徴とする請求項１１に記載の核磁気共鳴装置。
【請求項１３】
前記送信装置、前記受信装置および前記サンプルの前記静磁場発生磁石のボアは、前記静磁場に対し、水平方向および垂直方向に設置されている
ことを特徴とする請求項１１に記載の核磁気共鳴装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号送受信回路、信号送受信装置、ＮＭＲプローブおよび核磁気共鳴装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
核磁気共鳴（Nuclear Magnetic Resonance:ＮＭＲ）における信号を検出するコイルを、送信側と受信側とで分離させたコイル（送受分離型コイル）がしばしば用いられる。
このような送受分離型コイルでは、送信側のコイルと、分離型のコイルとが、電気的、磁気的に結合してしまい、送信側のコイルと、分離型のコイルとに接続されている共振回路との整合をとることが困難となる。また、送信信号である振動磁場照射時に送信側のコイルから受信側のコイルへ磁場が漏れる場合があるが、このような場合、照射した振動磁場が受信コイルに接続されたプリアンプを飽和させ、このプリアンプを一時的、または恒久的に使用不可能な状態としてしまう。
このような問題を解決するために、送受分離型コイルにおける結合を低下させる必要がある。
【０００３】
このような送受分離型コイルの結合を低下させる技術として、特許文献１に記載の技術などがある。特許文献１には、スイッチ部としてのダイオードスイッチを用いて高周波送信状態と受信状態とを切り替える核磁気共鳴分光用送受信コイル（ＮＭＲプローブ）が開示されている。この技術は、高周波アンテナコイルを特定の周波数へ共振させる同調整合回路の中にダイオードスイッチを配置し、共振状態を変化させる回路である。
【特許文献１】特開２００８−８９４９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＮＭＲプローブは、強磁場中に設置される必要がある。しかしながら、磁場の強度が所定の強さを超えると、スイッチ部としてのダイオードスイッチの性能が低下する現象が知られている。特許文献１に記載の技術では、強磁場中に、高周波送受信回路の送信状態と受信状態を切り替えるためのダイオードスイッチを同調整合回路の内部、もしくは近傍に配置している。このため、ダイオードスイッチを正確に動作できる磁場中まで遠ざけて配置するような構成にすると、同調整合回路が巨大化してしまう。つまり、同調整合回路の回路長が長くなってしまい、同調整合回路のＱ値が劣化してしまうという問題がある。
【０００５】
このような背景に鑑みて本発明は、使用時・非使用時を切り替えつつ、スイッチ部を確実に切り替えることができることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、本発明は、信号の送受信を行う信号送受信回路であって、前記信号を送受信する同調整合回路と、前記信号を伝達する信号伝達線と、前記信号の波長をλとしたとき、Ｌ＝λ／４＋（Ｎ・λ）／２（Ｎ＝０，１，２，３，・・・）で規定される長さＬを有するλ／４線と、接地された接続先および接地されていない接続先を切り替えるスイッチ部と、を有し、前記同調整合回路と、前記信号伝達線とは、互いに接続されており、前記λ／４線は、一方の端部が前記同調整合回路と、前記信号伝達線との間に接続しており、他方の端部が、前記スイッチ部に接続されていることを特徴とする。
その他の解決手段については、実施形態中で適宜記載する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、使用時・非使用時を切り替えつつ、スイッチ部を確実に切り替えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
次に、本発明を実施するための最良の形態（「実施形態」という）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
【０００９】
図１は、本実施形態に係る高周波送受信回路の模式図である。
高周波送受信回路１００（信号送受信回路）は、サンプルに対し、振動磁場（送信信号）を照射したり、サンプル内で励起されるＮＭＲの電磁波信号（受信信号）を受信したりする同調整合回路３と、一方が同調整合回路３に接続しており、他方が高周波端子５に接続されている信号伝達線４を有してなる。ＮＭＲ測定で用いられる送受信信号は、１００ＭＨｚ以上の高周波信号であることが多いので、送受信信号を適宜、高周波信号と記載する。信号伝達線４は、送信信号や、受信信号を伝達する導線である。高周波コイル１を含む同調整合回路３は、高周波コイル１を所定の共振周波数に共振させ、信号伝達線４を用いて高周波コイル１と外部回路とで高周波信号の送受信を行う。なお、同調整合回路３は、高周波コイル１と可変コンデンサ２の組み合わせによる回路であるが、高周波コイル１と可変コンデンサ２の組み合わせは自由であるため、図１では、同調整合回路３の具体的な構成は図示していない。同調整合回路３の構成例は、図２および図３で後記する。
【００１０】
高周波送受信回路１００は、同調整合回路３と、信号伝達線４との間に接続点１０を有している。そして、一方が接続点１０に接続され、他方がスイッチ部１２に接続されているλ／４線１１を有している。λ／４線１１に接続されているスイッチ部１２は、一方が接地され、他方は接地されていない（非接地）構成を有する。スイッチ部１２は、ダイオード１３（図２参照）が好適であるが、スイッチ部１２に超電導体を用いたり、機械的なスイッチを用いたりしてもよい。
【００１１】
なお、本実施形態に係る高周波送受信回路１００は、低周波信号の送受信回路としても用いることができるが、１００ＭＨｚ以上の高周波信号の送受信回路として用いることが好適である。
【００１２】
高周波コイル１は、可変コンデンサ２などで特定の共振周波数となるようなインピーダンスに同調・整合される。同調整合回路３にて送信される高周波信号は、高周波端子１７（５）（図２参照）に接続されている外部回路（不図示）から信号伝達線４を経由して同調整合回路３に送られる。同様に、同調整合回路３で受信された高周波信号は、信号伝達線４を経由して高周波端子１９（５）（図３参照）に接続されている外部回路（不図示）へ送られる。
λ／４線１１の長さは、後記するように、高周波送受信回路１００が設置される強磁場の影響を受けないような長さに調節される。ただし、長さＬは以下の式（１）に従って調節される。なお、式（１）において、λは、高周波信号の波長である。
【００１３】
Ｌ  ＝  λ／４＋（Ｎ・λ）／２（Ｎ  ＝  ０、  １、  ２、  ・・・）・・・（１）
【００１４】
ここで、λ／４線１１の機能について説明する。
λ／４線１１は、波長がλの信号または波長がλの奇数倍の信号に対しては、λ／４線１１の一端の電圧振幅がゼロの場合もう一端の電圧振幅は最大となる。逆に、一端の電圧振幅が最大の場合もう一端の電圧振幅はゼロとなる。
λ／４線１１のスイッチ部１２側の一端をスイッチ部１２で非接地としている場合は、この一端の電圧振幅は最大となるため、反対側の一端、すなわち接続点１０の電圧振幅はゼロとなる。これは、あたかも接続点がＧＮＤになることと等しく、波長がλの信号または波長がλの奇数倍の信号は接続点１０を通過できなくなる。よって本実施形態では、この状態を接続点１０をＢＥＦ（Band Eliminated Filter）として働かせると記載する。
これに対し、λ／４線１１のスイッチ部１２側の一端をスイッチ部１２で接地している場合は、この一端の電圧振幅はゼロとなるため、反対側の一端、すなわち接続点１０の電圧振幅は最大となる。これは、あたかも接続点にはλ／４線１１が接続されていないことと等しく、波長がλの信号または波長がλの奇数倍の信号は接続点１０を自由に通過できる。よって本実施形態では、この状態を接続点１０をＢＰＦ（Band Pass Filter）として働かせると記載する。
【００１５】
後記するように、本実施形態では、高周波送受信装置を送信専用の回路である送信側回路および受信専用の回路である受信側回路とに分けて、送信側回路および受信側回路に高周波送受信回路１００を搭載する。
このとき、高周波送受信回路１００は、送信側回路および受信側回路において共通の構造を有する。ただし、送信側回路と受信側回路では、使用するタイミングが異なる。送信側回路として用いる場合は、送信時が使用状態、受信時が非使用状態となる。受信側回路として用いる場合は逆になり、送信時が非使用状態、受信時が使用状態となる。
【００１６】
この切り替えは、スイッチ部１２の切り替えによって行われる。高周波送受信回路１００を、使用状態とする場合は、スイッチ部１２を接地側に切り替え、接続点１０をＢＰＦとして働かせる。一方、非使用状態とする場合には、スイッチ部１２を非接地側に切り替え、接続点１０をＢＥＦとして働かせる。
【００１７】
なお、同調整合回路３の可変コンデンサ２を変化させ、同調整合を調整するときには、スイッチ部１２を接地側に切り替えた状態（接続点１０をＢＰＦとして働かせる状態）としておく。
【００１８】
前記したように送信側回路と受信側回路の同調整合回路における共振周波数は、ほぼ同一であるため、送信信号や受信信号が他方に漏れ、同調整合回路３や信号伝達線４などで消費されてしまい、送信信号や受信信号の損失が大きくなってしまう。
そこで、例えば受信時の送信側回路における損失を抑えるためには、受信時において、λ／４線１１における一方の端部を強制的に非接地とすることで、同調整合回路３と信号伝達線４の接続点１０を強制的に接地し、この接続点１０をＢＥＦとして働かせることで、少なくとも信号伝達線４における損失を防ぐことができる。これにより、受信時に送信側回路で発生する損失を防ぐことが可能となる。
同調整合回路３と信号伝達線４の接続点１０をＢＥＦとして働かせるためには、スイッチ部１２を非接地側に切り替えればよい。
送信時には、λ／４線１１の一端を接地することで、前記した理由により送信側回路１０１はλ／４線１１が同調整合回路３に接続されていない回路と等価となり、送信回路のＱ値はおよそλ／４線１１が接続される前の回路のまま維持される。
【００１９】
送信時において、受信側回路１０２における損失を抑える場合も、送信側と受信側を入れ替えて同様の構成とすればよい。
なお、λ／４線１１の一端を接地・開放するためには、例えばλ／４線１１の一端にスイッチ部１２部としてダイオード１３（図２および図３）を含む回路を接続し、このダイオード１３に制御信号を送ればよい。
また、λ／４線１１が、同調整合回路３と、信号伝達線４との間の接続点１０に接続することにより、非使用時における信号伝達線４での損失を防ぐことができる。
【００２０】
図２は、本実施形態に係る高周波送受信装置の構成例を示す図である。なお、図２において図１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
高周波送受信装置１１０ａ（１１０：信号送受信装置）、送信側回路１０１のみに高周波送受信回路１００ａ（１００）を搭載した例を示す。
高周波送受信装置１１０ａは、高周波送受信対象９（サンプル）に対し、高周波信号を照射（送信）する送信側回路１０１（送信装置）と、高周波送受信対象９（サンプル）からの高周波信号を受信する受信側回路１０２（受信装置）とを備えている。同調整合回路３ａ（３）は、送信側回路１０１および受信側回路１０２ともに、高周波コイル１と、可変コンデンサ２が直列に接続された第１回路および可変コンデンサ２が備えられた第２回路が並列接続されている。第１回路および第２回路は、ともに接地されている。
なお、図２の同調整合回路３ａでは、１つの高周波コイル１、および２つの可変コンデンサ２を有しているが、必要に応じて高周波コイル１や可変コンデンサ２を追加してもよい。
高周波端子１７（５）は、図示しない送信信号生成回路などの外部回路が接続される端子である。
なお，図が煩雑になるのを防ぐため，高周波コイル１と高周波送受信対象９は別々に図示したが，実際には高周波コイル１の中に高周波送受信対象９が装填される形態となる。
【００２１】
また、高周波送受信回路１００ａ（送信側回路１０１）は、ダイオード１３を有している。ダイオード１３に対し、送信側制御端子１６からダイオード制御電圧が印加されるため、高周波送受信回路１００ａ（１００）は、直流成分カット用のコンデンサ１４や電流調整用の抵抗１５が必要に応じて接続される。つまり、コンデンサ１４、抵抗１５およびダイオード１３が、図１のスイッチ部１２に相当する。また、λ／４線１１にはセミリジットケーブルなどの信号伝達路を用いるので、その長さＬはセミリジットケーブルの絶縁体（誘電体でもよい）によって決まる波長短縮率を考慮し、式（１）によって規定される。
なお、λ／４線１１における波長短縮率の代表的な値は６６％〜７０％である。
【００２２】
また、受信側回路１０２は、送信側回路１０１と同様の構成である同調整合回路３ａ（３）を有しており、この同調整合回路３ａと、高周波端子１８との間に信号伝達線４を有してなる。高周波端子１８は、図示しない受信信号解析回路などの外部回路が接続される端子である。
【００２３】
送信側回路１０１の高周波送受信回路１００ａでは、高周波信号送信時（送信回路使用状態かつ受信回路非使用状態時）に送信側制御端子１６に電圧を印加することでダイオード１３がＯＮ状態となり、図１のスイッチ部１２における接地状態と等価となる。また、送信側回路１０１の高周波送受信回路１００ａでは、高周波信号受信時（送信回路非使用状態かつ受信回路使用状態時）には送信側制御端子１６に電圧を印加しないので、ダイオード１３がＯＦＦ状態となり、図１のスイッチ部１２における非接地状態と等価となる。
【００２４】
図３は、本実施形態に係る高周波送受信装置の別の構成例を示す図である。なお、図３において図１および図２と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
図３に示す高周波送受信装置１１０ｂ（１１０）は、送信側回路１０１および受信側回路１０２ｂともに高周波送受信回路１００ａを有している構成となっている。
送信側回路１０１および受信側回路１０２ｂに搭載される高周波送受信回路１００ａの構成は、図２と同様であるので説明を省略する。さらに、送信側回路１０１における高周波送受信回路１００ａの動作は、図２と同様であるので説明を省略する。
また、受信側回路１０２ｂの高周波送受信回路１００ａでは、高周波信号受信時（送信回路非使用状態かつ受信回路使用状態時）に受信側制御端子２０に電圧を印加することでダイオード１３がＯＮ状態となり、図１のスイッチ部１２における接地状態と等価となる。また、受信側回路１０２ｂの高周波送受信回路１００ａでは、高周波信号送信時（送信回路使用状態かつ受信回路非使用状態時）には受信側制御端子２０に電圧を印加しないので、ダイオード１３がＯＦＦ状態となり、図１のスイッチ部１２における非接地状態と等価となる。
なお、高周波端子１９（５）は、図示しない受信信号解析回路などの外部回路が接続される端子である。
【００２５】
図２に示す受信側回路１０２は常に使用状態であったが、図３に示す例では受信側回路１０２ｂも、使用状態と不使用状態とを切り替えることが可能となる。受信側回路１０２ｂを不使用状態とすることで、送信側回路１０１から漏れてくる高周波信号が受信側回路１０２ｂの外部回路（高周波端子１９に接続している回路）へ伝わり、外部回路へ過電圧が印加されることを防ぐことができたり、送信側回路１０１から漏れてくる高周波信号が受信側回路１０２ｂの信号伝達線４で消費されるのを防いだりできる。これにより、送信側回路１０１の効率が高まるといった効果がある。
【００２６】
なお、受信側回路１０２に高周波送受信回路１００を搭載し、送信側回路１０１には、高周波送受信回路１００を搭載しない構成としてもよい。この場合、送信側回路１０１の構成は、例えば、図２の受信側回路１０２と同様の構成となる。
【００２７】
図４は、本実施形態に係るＮＭＲプローブの例を示す図である。図４において、図１〜図３と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
図４に示すＮＭＲプローブ２００は、筐体２０１の中に高周波送受信回路１００ｂ（１００）が内蔵されている。高周波送受信回路１００ｂは、図１の高周波送受信回路１００と同様の構成を有している。また、スイッチ部１２として、ダイオード１３が備えられた構成となっている。なお、図２および図３におけるコンデンサ１４および抵抗１５は記載を省略されている。
【００２８】
さらに、高周波コイルを含む同調整合回路３が冷却されると、熱雑音が低減され、ＮＭＲ測定のシグナル対ノイズ比が向上する。このため、同調整合回路３を冷却するための図示しない熱交換器をＮＭＲプローブ２００の筐体２０１内に配置することにより、同調整合回路３の近辺を冷却することが可能である。温度の一例として、同調整合回路３の温度を２０Ｋとし、ダイオード１３の動作保証温度を１２０Ｋとする。本実施形態で示すように、λ／４線１１を用いることにより同調整合回路３近辺の低温領域２０２からダイオード１３を遠ざけることが可能である。これにより、ダイオード１３を動作保証温度領域に配置することができる。なお、図４では、送信側回路のみを図示しているが、この裏側には受信側回路がセットとなって設置されている。送信側回路と、受信側回路の構成は、図２のように送信側回路のみ高周波送受信回路１００を設けてもよいし、送信側回路１０１および受信側回路ともに高周波送受信回路１００を設けてもよい。
【００２９】
図５は、本実施形態に係るＮＭＲ測定システムの例を示す図である。図５において、図１〜図４と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
ＮＭＲ測定システム３００（核磁気共鳴装置）は、静磁場発生用磁石３０１における測定用空間３０５に高周波送受信回路１００ｂが挿入された構造となっている。測定用空間３０５はボア３０７によって区切られている。静磁場発生用磁石３０１は、冷媒中に設置されており、ボア３０７と、静磁場発生用磁石３０１との間（空間３０６）も、冷媒で満たされている。なお、ボア３０７と冷媒の間には，真空断熱層などが配置されるが、図５では省略している。
高周波送受信回路１００ｂの構成は、図４で示した高周波送受信回路１００ｂの構成と同様であるため、同一の符号を付して説明を省略する。なお、図４と同様に高周波送受信回路１００ｂにおいて信号伝達線４（図１）や、高周波端子５（図１）などが省略されている。また、高周波送受信回路１００ｂは、図４で示すような筐体２０１で覆われたプローブ２００内に設置されるが、図５〜図７では、煩雑になるのを避けるためプローブ２００の構造は省略する。
【００３０】
一般的には、図５で示すように、静磁場発生用磁石３０１の軸と同軸状に測定用空間３０５が設けられている。なお、図５の例において、静磁場方向３０２は鉛直方向であるが水平方向でもよい。つまり、静磁場発生磁石３０１を横向きに設置してもよい。一例として静磁場中心（破線３０３で示される領域）における磁場強度を２０テスラであるとする。使用するダイオード１３の動作が保証される磁場強度が３テスラ以下であるとすると、最も磁場強度が大きい静磁場中心（領域３０３）に同調整合回路３を配置した場合、ダイオード１３が磁場強度３テスラの領域（破線３０４で示される領域）の外に配置されるよう、λ／４線１１の長さを調節する。なお、λ／４線１１の長さは、式（１）で規定されることは、前記した通りである。また、ここで記載した静磁場中心における磁場強度と、ダイオード１３の動作が保証される磁場強度は一例であって、ダイオード１３を確実に動作する磁場強度領域まで磁場中心から遠ざけることができるようλ／４線１１の長さを調節すればよい。つまり、λ／４線１１を用いることによって、ダイオード１３の動作が保証できる磁場強度の領域にダイオード１３を設置することが可能となる。
【００３１】
なお、図５の例では、送信側回路１０１または受信側回路１０２の一方しか図示されていないが、実際には送信側回路１０１（図２および図３）および受信側回路１０２（図１および図３）はペアとなってＮＭＲプローブ２００（図４）に内蔵され、測定用空間３０５に設置されている。
【００３２】
図６および図７は、本実施形態に係るＮＭＲ測定システムの別の例を示す図である。図６においても、ＮＭＲ測定システム３００ａは、静磁場発生用磁石３０１ａにおける測定用空間４０４に高周波送受信回路１００ｂが挿入された構造となっている。測定用空間４０４は、ボア４０６によって区切られている。静磁場発生用磁石３０１ａは、冷媒中に設置されており、ボア４０６と、静磁場発生用磁石３０１ａとの間（空間４０５）も、冷媒で満たされている。なお，ボア４０６と冷媒の間には，真空断熱層などが配置されるが，図６および図７では省略している。
ここで、ＮＭＲ測定システム３００ａが、図５におけるＮＭＲ測定システム３００と異なる点は、測定用空間４０４が十字形をしており、静磁場方向４０３に対して平行方向にも、垂直方向にも高周波送受信回路１００ｂを挿入できるようになっていることである。
【００３３】
図６は、この十字形の測定用空間４０４に、静磁場に対して垂直方向に高周波送受信回路１００ｂが挿入された図である。高周波送受信回路１００ｂの構成は、図４における高周波送受信回路１００ｂと同様であるため説明を省略する。また、高周波送受信回路１００ｂは、筐体２０１（図４）で囲まれたＮＭＲプローブ２００（図４）の構成となっているが、図が煩雑になるのをさけるためＮＭＲプローブ２００の構成は省略してある。さらに、図６において送信側回路１０１または受信側回路１０２の一方しか図示されていないが、実際には送信側回路１０１（図２および図３）および受信側回路１０２（図１および図３）はペアとなってＮＭＲプローブ２００（図４）に内蔵され、測定用空間３０５に設置されている。
【００３４】
図６において、図５と同様、静磁場中心の磁場強度を２０テスラ、ダイオード１３の動作が保証される磁場強度を３テスラ以下とする。すると、磁場強度が最も大きい静磁場中心（破線４０１で示される領域）に同調整合回路３を設置した場合、ダイオード１３を、ダイオード１３の動作が保証される磁場領域（破線４０２で示される領域の外側）に配置するためには、鉛直方向の測定用空間か、水平方向の測定用空間に沿った方向に、静磁場中心（領域４０１）から遠ざかるよう、λ／４線１１を用いてダイオード１３を配置する。
【００３５】
図７におけるＮＭＲ測定システム３００ｂは、図６におけるＮＭＲ測定システム３００ａにおいて、高周波送受信回路１００ｂを静磁場方向４０３に対して水平方向に挿入したものである。それ以外の構成は、図６と同様であるため説明を省略する。
【００３６】
本実施形態で示した各例は、溶液状試料を測定対象とする溶液ＮＭＲ測定システム、固体状試料を測定対象とする固体ＮＭＲ測定システムの区別なく、双方に適用できる。
【００３７】
（効果）
本実施形態によれば、使用状態・非使用状態の切り替えが可能な高周波送受信回路１００において、使用状態・非使用状態の切り替え手段として弱磁場中でしか確実に動作できないダイオード１３を用いる場合でも、λ／４線１１の先にこのダイオード１３を接続することにより、確実に動作できる領域にダイオード１３を設置することができる。これにより、強磁場中に配置された高周波送受信回路１００の送信・受信を余分な損失を発生させずに切り替えることを可能としつつ、スイッチ部１２としてのダイオード１３を確実に動作させることが可能となる。すなわち、送受信を一つの高周波コイル１で行う高周波送受信回路１００よりも送信能力や受信能力に優れた高周波送受信回路１００を提供できることに加え、スイッチ部１２としてのダイオード１３を確実に動作させることが可能な高周波送受信回路１００を提供することができる。
【００３８】
なお、図１などで示すように、λ／４線１１を、同調整合回路３と、信号伝達線４との間の接続点１０に接続することにより、非使用時における信号伝達線４での損失を防ぐことができる。
また、送信用回路１０１・受信用回路１０２のように、それぞれの役割に特化した回路となることで、溶液ＮＭＲ、固体ＮＭＲにおける測定感度を総合的に上げることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本実施形態に係る高周波送受信回路の模式図である。
【図２】本実施形態に係る高周波送受信装置の構成例を示す図である。
【図３】本実施形態に係る高周波送受信装置の別の構成例を示す図である。
【図４】本実施形態に係るＮＭＲプローブの例を示す図である。
【図５】本実施形態に係るＮＭＲ測定システムの例を示す図である。
【図６】本実施形態に係るＮＭＲ測定システムの別の例を示す図である（その１）。
【図７】本実施形態に係るＮＭＲ測定システムの別の例を示す図である（その２）。
【符号の説明】
【００４０】
３，３ａ  同調整合回路
４      信号伝達線
１１    λ／４線
１２    スイッチ部
１３    ダイオード
１００，１００ａ，１００ｂ  高周波送受信回路
１０１  送信側回路
１０２，１０２ｂ  受信側回路
１１０，１１０ａ，１１０ｂ  高周波送受信装置
２００  プローブ
３００，３００ａ，３００ｂ  ＮＭＲ測定システム（核磁気共鳴装置）
【図１】
2010139359.tif 000003
【図２】
2010139359.tif 000004
【図３】
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【図４】
2010139359.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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