(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空ハウジング（３９）内にＮＭＲ（核磁気共鳴）プローブヘッド（１）を備え、前記ＮＭＲプローブヘッドが、動作時にＮＭＲ磁石システム（１１）内に位置するとともに、試験試料（１４）と、第１の冷却装置（５ａ）により極低温度まで冷却されるＮＭＲ共鳴装置（２ａ）とを備え、前記ＮＭＲ共鳴装置（２ａ）が、熱伝導キャリヤ素子（２ｂ）および第１の熱伝導接続素子（４）を介して前記第１の冷却装置（５ａ）の冷却ヘッド（３ａ）に熱的に接続されるＮＭＲ測定システムであって、
少なくとも前記第１の冷却装置（５ａ）および、必要であれば、さらなる冷却装置（５ｂ）が、個々の選択的な周波数のみによって構成された振動スペクトルを発生させ、少なくとも前記第１の冷却装置（５ａ）および、必要であれば、さらなる冷却装置（５ｂ）が、少なくとも１つの揺動質量素子（２７）を備えた吸振器（９ａ、９ｂ）に機械的に接続され、それぞれの揺動質量素子の共振周波数が、前記冷却装置（５ａ、５ｂ）の振動周波数および／またはその高調波の１つに調節され、前記冷却装置（５ａ、５ｂ）の前記冷却ヘッド（３ａ、３ｂ）が、熱伝導性の高い、機械的に柔軟なさらなる接続素子（７ａ、７ｂ）を介して、前記第１の熱伝導接続素子（４）と、必要であれば、１つまたは複数の前置増幅器（２８）とに接続され、前記プローブヘッド（１）の前記真空ハウジング（３９）と、必要であれば、前記前置増幅器（２８）を備えたさらなる真空ハウジング（３５）とが、それぞれ下部（Ａ）および上部（Ｂ）を有する２つの部分で構成され、かつ少なくとも１つの各減衰素子（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄまたは３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ）を介して互いに機械的に接続され、前記プローブヘッド（１）の前記真空ハウジング（３９）と、必要であれば、前記前置増幅器（２８）を備えた前記さらなる真空容器（３５）との前記下部（Ａ）および前記上部（Ｂ）が、振動板または波形ベローズ（８ａ、８ｂ）を介して真空気密かつ機械的に柔軟にさらに互いに接続され、前記接続素子（４）が、断熱取付具（１３）により前記ＮＭＲプローブヘッド（１）の前記真空ハウジング（３９）に固定され、前記ＮＭＲプローブヘッド（１）がシムシステム（３８）に機械的に固定されることを特徴とする、ＮＭＲ測定システム。
【請求項２】
冷却ヘッド（３ｂ）を備えた少なくとも１つのさらなる冷却装置（５ｂ）が設けられることを特徴とする、請求項１に記載のＮＭＲ測定システム。
【請求項３】
少なくとも前記第１の冷却装置（５ａ）および、必要であれば、さらなる冷却装置（５ｂ）が、ＦＰＳＣ（フリーピストンスターリング冷却器）として構成されることを特徴とする、請求項１または２に記載のＮＭＲ測定システム。
【請求項４】
前記熱伝導性の高い、機械的に柔軟なさらなる接続素子（７ａ、７ｂ）がワイヤコネクタを備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のＮＭＲ測定システム。
【請求項５】
少なくとも３つの減衰素子（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄまたは３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ）が、前記プローブヘッド（１）の前記真空ハウジング（３９）と、必要であれば、前置増幅器（２８）を備えたさらなる真空ハウジング（３５）との前記下部（Ａ）および前記上部（Ｂ）の間に配置されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のＮＭＲ測定システム。
【請求項６】
前記減衰素子（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄまたは３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ）が、前記プローブヘッド（１）の長手方向軸の周りに、前記長手方向軸に垂直な面において対称に配置されることを特徴とする、請求項５に記載のＮＭＲ測定システム。
【請求項７】
前記冷却装置（５ａ、５ｂ）が、少なくとも３つのさらなる減衰素子（１０）を介して研究所の床（６）に機械的に接続されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のＮＭＲ測定システム。
【請求項８】
前記接続素子（４）の全体または一部が銅から構成されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のＮＭＲ測定システム。
【請求項９】
前記キャリヤ素子（２ｂ）の全体または一部が銅またはサファイアから構成されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のＮＭＲ測定システム。
【請求項１０】
前記ＮＭＲ共鳴装置（２ａ）の全体または一部が高温超電導体（ＨＴＳ）材料から構成されることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載のＮＭＲ測定システム。
【請求項１１】
前記質量素子（２７）の運動に作用可能なリニアモータ（２６）を備えた、閉鎖制御ループの一部をなす能動吸振器（２５）が設けられ、前記冷却装置（５ａ、５ｂ）および前記能動吸振器（２５）の機械的振動が少なくとも互いにほとんど補償し合うように、前記リニアモータ（２６）が、やはりまた前記制御ループ内に配置されたデジタル制御ユニット（２１）により制御されることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のＮＭＲ測定システム。
【請求項１２】
前記制御ユニット（２１）がアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）（１９）を介して加速度センサ（１５）から誤差信号を受信し、かつＡＤＣ（２０）を介して誘導センサ（１６）から基準信号を受信し、前記制御ユニットの出力が、デジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）（２３）および増幅器ユニット（２４）を介して前記リニアモータ（２６）に接続されることを特徴とする、請求項１１に記載のＮＭＲ測定システム。
【請求項１３】
前記制御ユニット（２１）が適応フィルタ（２２）を備え、前記適応フィルタ（２２）の出力信号が、同時に前記制御ユニット（２１）の出力信号でもあることを特徴とする、請求項１１または１２に記載のＮＭＲ測定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空ハウジング内にＮＭＲ（核磁気共鳴）プローブヘッドを備えるＮＭＲ測定システムであって、ＮＭＲプローブヘッドが、動作時にＮＭＲ磁石システム内に位置するとともに、試験試料と、第１の冷却装置により極低温度まで冷却される少なくとも１つのＮＭＲ共鳴装置とを備え、ＮＭＲ共鳴装置が、熱伝導キャリヤ素子および第１の熱伝導接続素子を介して第１の冷却装置の冷却ヘッドに熱的に接続される、ＮＭＲ測定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
このタイプのＮＭＲ測定システムが、例えば米国特許第５，８８９，４５６号（文献［１］）に開示されている。
【０００３】
図２は、［１］に記載された従来技術の概略を示す。
【０００４】
ＮＭＲ分光法が高度に確立された技術になってきており、例えば液体試料に対するＭＲＩおよび高分解能ＮＭＲ分光法等の様々な適用に使用されている。最初にＮＭＲ技術を使用可能にするためには、ＳＮ比（ＳＮＲ）の値をできるだけ大きくしなければならない。これは、特に、より高い磁界とＮＭＲ共鳴装置の最適な構成とを使用して、特に、ＮＭＲ共鳴装置および関連するＮＭＲ前置増幅器を極低温度まで冷却することによって得られる。極低温液体、例えば、液体ヘリウムおよび／または液体窒素と、能動冷却装置とが冷却のために使用される。
【０００５】
しかし、能動冷却装置は、可動部分と共に動作するため機械的振動を生じるが、ＮＭＲスペクトルの過大な側波帯の発生を防ぐために、この振動を最適に減衰しなければならないという欠点がある。本発明特許は、この目的を達成するための方法を提案する。
【０００６】
米国特許第５，８８９，４５６号［１］は、複合分離冷却ユニットを使用して前置増幅器またはＮＭＲ共鳴装置の冷却を実現している。この冷却ユニットは、高冷却圧縮ヘリウムガスを用いて、熱交換器を介してＮＭＲ共鳴装置および前置増幅器を冷却する。この目的で使用される冷却装置は、例えば、ＧＭコールドヘッドまたはパルス管である。このような冷却装置は、メンテナンス費および運転費（電力＞８ｋＷ）が高いため不利である。熱交換器の構成にも、多大な努力が必要である。
【０００７】
米国特許第７，００３，９６３号［２］は、冷却装置のコールドヘッドに直接接続されたＮＭＲプローブヘッドの構成を説明している。このシステムは、冷却装置の外側で極低温液体およびガスを必要としないため、システム全体の構成が非常に単純である。複合熱交換器を省くことができ、冷却力の損失をかなり抑えることができる。さらに、フリーピストンスターリング冷却器（ＦＰＳＣ）を使用することにより、冷却装置の信頼性がかなり向上する。
【０００８】
しかし、直接結合によって冷却装置の振動がＮＭＲ共鳴装置に直接伝わり、測定されたＮＭＲ信号を変調する。このため、ＮＭＲスペクトルで強い側波帯が発生する。これは高分解能ＮＭＲでは許容できない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
これに対して、本発明の基礎をなす目的は、前述したタイプのＮＭＲ測定システムを、できるだけ単純な技術手段を使用して、ＮＭＲスペクトルの側波帯を好ましくは最小にするように改良することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、驚くほど単純だが非常に有効な方法で、この目的は完全に達成される。すなわち、少なくとも第１の冷却装置および、必要であれば、さらなる冷却装置が、個々の選択周波数のみによって構成された振動スペクトルを発生させ、少なくとも第１の冷却装置および、必要であれば、さらなる冷却装置が、少なくとも１つの揺動質量素子を備えた吸振器に機械的に接続され、ＮＭＲスペクトルの妨害側波帯がほとんど補償されるように、それぞれの揺動質量素子の共振周波数が、冷却装置の振動周波数および／またはその高調波の１つに調節され、冷却装置の冷却ヘッドが、熱伝導性の高い、機械的に柔軟なさらなる接続素子を介して、第１の熱伝導接続素子と、必要であれば、１つまたは複数の前置増幅器とに接続され、プローブヘッドの真空ハウジングと、必要であれば、前置増幅器を備えたさらなる真空ハウジングとが、それぞれ下部および上部を有する２つの部分で構成され、かつ少なくとも１つの減衰素子を介して互いに機械的に接続され、プローブヘッドの真空ハウジングと、必要であれば、前置増幅器を備えたさらなる真空容器との下部および上部が、振動板または波形ベローズを介して真空気密かつ機械的に柔軟にさらに互いに接続され、接続素子が断熱取付具によりＮＭＲプローブヘッドの真空ハウジングに固定され、ＮＭＲプローブヘッドがシムシステムに機械的に固定される。
【００１１】
これにより、高分解能ＮＭＲ分光法のために構成されたＮＭＲプローブヘッドを極低温で冷却するための適切な冷却装置が提供される。この冷却装置は、発生する機械的振動の補償が容易で（例えば「フリーピストンスターリング冷却器」）、消費電力が少なく、軽量かつ安価で、適切な補償および減衰措置の後に、許容可能な高分解能スペクトルを利用することができるようにＮＭＲプローブヘッドに直接接続可能である。このことは、ＮＭＲスペクトルで発生した振動側波帯を、ＮＭＲスペクトルの最強線（例えば、水または溶媒ライン）と比べて少なくとも−５０ｄｂｍ抑制することができることを意味する。
【００１２】
本発明の特に好ましい一実施形態では、冷却ヘッドを備えた、前置増幅器等の電子部品を冷却するために通常使用される、少なくとも１つのさらなる冷却装置が設けられる。
【００１３】
本発明のＮＭＲ測定システムの有利な実施形態の一種では、少なくとも第１の冷却装置および、必要であれば、さらなる冷却装置が、ＦＰＳＣ（フリーピストンスターリング冷却器）として構成される。
【００１４】
また、熱伝導性の高い、機械的に柔軟なさらなる接続素子が、入手しやすく、単純で取扱いが容易な、安価なワイヤコネクタを備えたことを特徴とする本発明の一実施形態も特に好ましい。
【００１５】
さらに好ましい実施形態では、少なくとも３つの減衰素子が、プローブヘッドの真空ハウジングと、必要であれば、前置増幅器を備えたさらなる真空ハウジングとの下部および上部の間に配置される。
【００１６】
本実施形態の１つの有利なさらなる発展は、減衰素子が、プローブヘッドの長手方向軸の周りに、長手方向軸に垂直な面において対称に配置されることを特徴とする。
【００１７】
本発明の実施形態の特別な利点は、冷却装置が、少なくとも３つのさらなる減衰素子を介して、本発明のＮＭＲ測定システムが配置された研究所の床に機械的に接続されることである。
【００１８】
有利には、接続素子の全体または一部が銅から構成され、キャリヤ素子の全体または一部が銅またはサファイアから構成され、ＮＭＲ共鳴装置の全体または一部が高温超電導体（ＨＴＳ）材料から構成される。
【００１９】
本発明の装置のさらなる特に好ましい一実施形態は、質量素子の運動に作用可能なリニアモータを備えた、閉鎖制御ループの一部をなす能動吸振器が設けられ、冷却装置および能動吸振器の機械的振動が少なくとも互いにほとんど補償し合うように、リニアモータが、やはりまた制御ループ内に配置されたデジタル制御ユニットにより制御されることを特徴とする。
【００２０】
本実施形態の１つの有利なさらなる発展では、制御ユニットがアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）を介して加速度センサから誤差信号を受信し、かつＡＤＣを介して誘導センサから基準信号を受信し、制御ユニットの出力が、デジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）および増幅器ユニットを介してリニアモータに接続される。
【００２１】
これは、制御ユニットが適応フィルタを備え、適応フィルタの出力信号が、同時に制御ユニットの出力信号でもあるようにすることで、さらに改良することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】受動吸振器９ａを備えた冷却装置５ａから構成される本発明のＮＭＲ測定システムを示す図であり、冷却装置の冷却ヘッド３ａがプローブヘッド１の接続素子４に熱伝導性が高くなるように接続され、ＮＭＲ測定システムが冷却装置の振動を減衰するための複数の装置を備えた様子を示す図である。
【図２】従来技術による冷却装置を示す図である。
【図３】第２の冷却装置５ｂを備えたＮＭＲ前置増幅器２８の冷却を含む本発明のＮＭＲ測定システムを示す図であり、ＮＭＲ前置増幅器の真空ハウジング３５が波形ベローズ３４を介してプローブヘッドの真空ハウジング１ａに接続され、ＮＭＲ前置増幅器とＮＭＲ共鳴装置２ａとの高周波接続が、波形ベローズの内側を通って実現される様子を示す図である。
【図４】ＮＭＲプローブヘッド１の真空ハウジング３９の部分Ａおよび部分Ｂの間の減衰素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄと、部分Ａを部分Ｂに真空気密に接続する波形ベローズ８ａとを示す図である。
【図５】図１による本発明の装置を示す図であるが、受動吸振器９ａの代わりに、関連するデジタル制御ユニット２１を有する能動吸振器２５を備えた装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
利用可能な冷却装置の多くが、単純な手段で抑制することが難しい複合広域振動スペクトルを発生させる。一方、これらは高い冷却力を提供する点で有利である。
【００２４】
このタイプの冷却装置は、ＮＭＲスペクトルに大きな干渉を生じ得るため、高分解能ＮＭＲに適用する際に、ＮＭＲプローブヘッド１に直接接続してはいけない。このため、このような装置は、別に配置された冷却装置からＮＭＲプローブヘッドへと延び、ＮＭＲプローブヘッドから冷却装置へ戻る、（例えば、液体へリウムまたは窒素を使用する）別個の冷却回路を必要とする。これにより、冷却装置からＮＭＲプローブヘッドへの振動の伝達を、大いに防ぐことができる。
【００２５】
１つの離散基本周波数およびその高調波のみによってほぼ構成された単純な振動スペクトルを有する他の冷却装置５ａ、５ｂもあるが、冷却力が小さいという欠点がある。これには、例えば、往復ピストン構成の周波数およびその高調波のみによって主に構成された騒音スペクトルを使用する「フリーピストンスターリング冷却器」（ＦＰＳＣ）が含まれる。このようなＦＰＳＣは、単純で安価であり、メンテナンスをあまり必要としない。本発明の装置の目的は、ＦＰＳＣをＮＭＲプローブヘッドに直接接続し、高分解能ＮＭＲスペクトルを良好に測定できる程度に精巧な減衰方法を使用して、振動スペクトルを抑制することである。
【００２６】
冷却装置５ａ、５ｂの振動を減衰するため、受動吸振器９ａ、９ｂ［１］［５］は、冷却装置の振動を、早くもその発生位置で効果的に減衰するように、冷却装置に直接機械的に接続される。吸振器は、冷却装置の往復ピストンの基本周波数に適合した、減衰された機械的な質量／ばね揺動回路を備え、これにより、冷却装置の振動の基本周波数がかなり減衰される。吸振器は、振動の高調波も減衰するさらなる質量／ばね揺動回路を備えていてもよい。
【００２７】
ＮＭＲプローブヘッド１の真空ハウジングは、下部Ａおよび上部Ｂから構成される。部分Ａは、冷却装置５ａの真空ハウジングに真空気密に接続される。部分Ｂは、減衰素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄを介して部分Ａに堅く接続される。真空気密性を保証するためには、２つの部分ＡおよびＢを、さらに波形ベローズ８ａを介して互いに真空気密に接続しなければならない。
【００２８】
減衰素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄはそれぞれ、上部取付素子３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄおよび下部取付素子３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄから構成され、これらの取付素子は、減衰材３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄを通して互いに接続される。これらの減衰素子は、ＮＭＲプローブヘッド１の部分Ａから部分Ｂへ伝達される機械的振動を最小にするという目的を有する。
【００２９】
ＮＭＲプローブヘッド１の機械的取付けを向上させるために、真空容器３９の部分Ｂを、接触面１２を介してシムシステム３８のキャリヤ素子に機械的に接続する。
【００３０】
ＮＭＲプローブヘッド１は、試験試料１４とＮＭＲ共鳴装置２ａとを備え、動作時にＮＭＲ磁石１１内に位置し、さらに、ＮＭＲ共鳴装置が磁気中心の領域にあるように配置される。有利には、ＮＭＲ共鳴装置の全体または一部が、ＨＴＳ超伝導体材料から構成される。
【００３１】
ＦＰＳＣの冷却力が他の多くの冷却装置の冷却力よりも小さいため、ＮＭＲ共鳴装置２ａから冷却装置５ａの冷却ヘッド３ａへの熱伝達を、損失が最小になるように構成することが重要である。初めに、冷却装置の冷却ヘッドを、熱伝導性が高くなるように、例えば銅から構成された熱伝導接続素子４に接続するとともに、冷却ヘッドの機械的振動が接続素子に伝達されるのを防ぐ必要がある。この問題は、非常に小さい機械力のみ、したがって最小の振動のみが伝達されるように、冷却ヘッドを熱伝導接続素子に柔軟に接続する、熱伝導性の高いワイヤコネクタ７ａにより解決される。
【００３２】
熱伝導接続素子４とＮＭＲ共鳴装置２ａとの接続は、熱伝導キャリヤ素子２ｂを介して実現される。この熱伝導キャリヤ素子２ｂは、ＮＭＲ共鳴装置を取り付けるために使用され、有利には銅またはサファイアから製造される。
【００３３】
熱伝導接続素子４は、ＮＭＲ共鳴装置１を冷却するために設けられるが、前置増幅器を冷却するためにこれを使用してもよい。
【００３４】
能動電気機械式吸振器２５をＦＰＳＣに接続すると、より良好な結果［４］が得られる。吸振器はリニアモータ２６から構成され、その固定子がＦＰＳＣに直接取り付けられ、その可動部が質量素子２７に接続される。その後リニアモータが質量素子に力を加えてこれを動かすと、リニアモータの固定子、したがってＦＰＳＣにも作用する反力が発生する。リニアモータは、質量素子がＦＰＳＣの振動に対抗して揺動し、質量素子の揺動振幅が、正確にＦＰＳＣの振動を補償するのに必要な値になるように、デジタル制御ユニット２１により駆動される。
【００３５】
この目的のために、２つのセンサ、すなわち、加速度センサ１５および誘導センサ１６がＦＰＳＣの上部に取り付けられる。加速度センサは、その位置で広がる機械的振動を吸収して、この振動を対応する電気誤差信号１７に変換する。誘導センサ１６は、ＦＰＳＣの駆動モータから導き出された、その位置にある電界変化を検出し、電気基準信号１８の形でその電界変化を伝える。両センサをできるだけ近接して取り付けたときに、最良の結果が得られる。
【００３６】
誘導センサ１６からの信号の振幅は一定のままであり、加速度センサ１５からの信号の振幅よりもはるかに強いため、より高いＳＮ比を有する。このため、誘導信号は、制御システムの基準信号として非常に適している。
【００３７】
誤差信号１７および基準信号１８を、２つのＡＤＣ１９、２０でそれぞれデジタル化して、デジタルコントローラ２１に供給する。ここで、誤差信号の振幅および位相が基準信号により決定され、そこから制御信号が導き出される。制御信号は、適応フィルタ２２に供給され、ＤＡＣ２３および増幅器ユニット２４を介してリニアモータ２６の固定子まで導かれる。その後、制御信号は、ＦＰＳＣの振動が最大限に補償されるように質量素子２７を揺動させる。［４］からさらなる詳細を抜き出すことができる。補償後に残る振動は、ワイヤコネクタ７ａおよび減衰素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄによりほとんど抑制される。
【００３８】
冷却システムのさらなる一実施形態では、異なる物体を同時に冷却するために複数の冷却装置が使用される。これらの冷却装置のコールドヘッドは、同じ温度レベルとすることができるが、必ずしもそうである必要はない。
【００３９】
図３は、２つの冷却装置５ａ、５ｂを備え、第１の冷却装置５ａがＮＭＲ共鳴装置２ａを冷却するために使用される、このタイプの冷却システムを示す。第２の冷却装置５ｂは、少なくとも１つの前置増幅器２８を冷却するために使用され、有利には第１の冷却装置５ａと同じ構成を有するが、ＮＭＲプローブヘッド１の熱伝導接続素子４の代わりに、前置増幅器２８を使用する点が異なる。前置増幅器２８は、断熱取付素子３７を介して、真空ハウジング３５の低振動の上部に堅く接続される。
【００４０】
波形ベローズ３４は、前置増幅器の真空ハウジング３５をＮＭＲプローブヘッド１の真空ハウジングに接続する。波形ベローズは、ばね定数の小さいばねとみなすことができる。このため、１つの真空ハウジングから別の真空ハウジングへ大きな力、したがって大きな振動を伝えることはできない。
【００４１】
ＮＭＲ共鳴装置２ａは、ＮＭＲ共鳴装置の共振およびインピーダンスを適合させるために使用される、高周波ネットワーク２９への高周波接続部２９ａを有する。少なくとも１つの高周波ケーブル２９ｂが、高周波ネットワークを少なくとも１つの前置増幅器２８に接続することにより、波形ベローズ３４を通る経路を利用する。
参考文献一覧
［１］  米国特許第５，８８９，４５６号
［２］  米国特許第７，００３，９６３号
［３］  米国特許第５，８９５，０３３Ａ号
［４］  米国特許第６，８０９，４８６Ｂ２号
［５］  「Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｃｏｕｎｔｅｒｂａｌａｎｃｉｎｇ  ｔｈｅ  ｓｉｎｇｌｅ−ｐｉｓｔｏｎ  ｌｉｎｅａｒ  ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ  ｏｆ  ａ  Ｓｔｉｒｌｉｎｇ  ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ  ｃｏｏｌｅｒ（スターリング極低温冷却器の単一ピストンリニア圧縮機の動的平衡）」エー．ヴェプリク、アイ．ナックマン、エヌ．プンダク、低温工学、４９（２００９）１６５−１７０
【符号の説明】
【００４２】
ＮＭＲ  核磁気共鳴
ＦＰＳＣ  フリーピストンスターリング冷却器
１  ＮＭＲプローブヘッド
２ａ  ＮＭＲ共鳴装置（送受信共鳴装置）
２ｂ  ＮＭＲ共鳴装置２ａを取り付けるために使用される熱伝導キャリヤ素子
３ａ  ＮＭＲプローブヘッドを冷却するための、冷却装置５ａの冷却ヘッド
３ｂ  前置増幅器を冷却するために使用される冷却装置５ｂの冷却ヘッド
４  熱伝導接続素子
５ａ  ＮＭＲ共鳴装置２ａを冷却するための冷却装置（例えばスターリング冷却器）
５ｂ  前置増幅器２８を冷却するための冷却装置（例えばスターリング冷却器）
６  研究所の床
７ａ  熱伝導接続素子４から冷却ヘッド３ａへ熱を伝達するワイヤコネクタ
７ｂ  前置増幅器２８から冷却ヘッド３ｂへ熱を伝達するワイヤコネクタ
８ａ  減衰素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄの位置で真空ハウジングの真空気密性を確保しつつ、これらの減衰素子の機能性を損なうことのない波形ベローズ
８ｂ  減衰素子３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄの位置で真空ハウジング３５の真空気密性を確保しつつ、これらの減衰素子の機能性を損なうことのない波形ベローズ
９ａ  冷却装置５ａの受動吸振器
９ｂ  冷却装置５ｂの受動吸振器
１０  冷却装置５を研究所の床６に接続して、これらの２つの物体間での機械的振動の伝達を抑制する減衰素子
１１  ＮＭＲ磁石システム
１２  接触面  ＮＭＲプローブヘッドの機械的安定性を向上させるために、この接触面を介してＮＭＲプローブヘッド１がシムシステム３８のキャリヤ素子に接続される
１３  断熱取付具
１４  ＮＭＲ試験試料
１５  冷却装置５からの残りの振動の誤差信号を測定するための加速度センサ
１６  冷却装置の機械的振動に直接相関する、冷却装置５の駆動モータから導き出された磁界を検出するための誘導センサ
１７  加速度センサ１５からの誤差信号
１８  誘導センサ１６からの基準信号
１９  誤差信号１７のためのアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）
２０  基準信号１８のためのアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）
２１  適応フィルタ２２を備えたデジタル制御ユニット
２２  適応フィルタ
２３  デジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）
２４  前置増幅器および電力増幅器から構成された増幅器ユニット
２５  制御ループを備えた能動吸振器
２６  リニアモータ
２７  質量素子
２８  １つまたは複数の冷却された前置増幅器
２９  ＮＭＲ共鳴装置２ａの共振およびインピーダンスを適合させるための高周波ネットワーク
２９ａ  ＮＭＲ共鳴装置２ａを高周波ネットワーク２９に接続する高周波接続部
２９ｂ  高周波ネットワーク２９を１つまたは複数の前置増幅器２８に接続する、１つまたは複数の高周波ライン
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ  ＮＭＲプローブヘッド１の真空ハウジングの下部および上部に取り付けられ、ＮＭＲプローブヘッドの真空ハウジングの下部から上部への振動を抑制するように構成された減衰素子
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ  減衰素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄの上部取付素子
３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ  減衰素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄの下部取付素子
３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ  減衰素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ内の減衰材
３４  真空ハウジング３５の上部をＮＭＲプローブヘッド１の真空ハウジングの上部に接続して、真空ハウジングからＮＭＲプローブヘッド、およびＮＭＲプローブヘッドから真空ハウジングへの振動を抑制する波形ベローズ
３５  前置増幅器２８の真空ハウジング
３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ  真空ハウジング３５の下部および上部に取り付けられ、真空ハウジングの下部から上部への振動を抑制するように構成された減衰素子
３７  前置増幅器２８の断熱取付素子
３８  ＮＭＲシムシステム
３９  プローブヘッド１の真空ハウジング
４０  磁石システム１１を研究所の床６に接続して、これらの２つの物体間の機械的振動の伝達を部分的に抑制する減衰素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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