(57)【要約】【課題】核磁気共鳴（ＮＭＲ）分光における自由誘導減衰信号（ＦＩＤ信号）を受信するための、高感度ソレノイド型プローブコイルを有するＮＭＲ計測用プローブ、および、これを備えるＮＭＲを提供すること。【解決手段】超電導薄膜を加工した超電導薄膜コイルを形成した超電導薄膜コイル基板と、これと直交する支持側板および超電導薄膜配線を形成した超電導配線基板とで、ビルディングブロック式にソレノイド型プローブコイルを構成する。超電導薄膜コイルと超電導薄膜配線とはキャパシタ結合とすることで、ソレノイド型コイルの形状と、ソレノイド型プローブコイルを全部超電導材料で構成する。【選択図】図３
2006162450.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の均一磁場を発生する手段と、前記磁場中に配置されてその内部に計測対象の試料を収納した試料管が挿脱可能なプローブとで構成する装置であって、前記磁場発生手段は２つに分割した超電導磁石であり、前記超電導磁石が発生する磁場の方向に垂直もしくは平行の方向から前記プローブを挿入する構成であるとともに、前記プローブは
一部が開放された１ターンの超電導薄膜コイルが表面に形成された複数の超電導薄膜コイル基板と、
所定の回路パターンの超電導薄膜配線が形成された超電導配線基板と、
を有し、
前記超電導薄膜コイルの開放された端部のそれぞれと、前記超電導薄膜配線の回路パターンの一部とがキャパシタ結合して所定の回路構成ができるように、前記複数の超電導薄膜コイル基板端部と前記超電導配線基板とを結合させて組み立てるとともに、
前記複数の超電導薄膜コイル基板の他の端部と結合する支持側板と、前記超電導配線基板の側面に設けられる支持側板とで、前記結合された複数の超電導薄膜コイル基板端部と前記超電導配線基板とを固定するものであることを特徴とする核磁気共鳴装置。
【請求項２】
一部が開放された１ターンの超電導薄膜コイルが表面に形成された複数の超電導薄膜コイル基板と、
所定の回路パターンの超電導薄膜配線が形成された超電導配線基板と、
を有し、
前記超電導薄膜コイルの開放された端部のそれぞれと、前記超電導薄膜配線の回路パターンの一部とがキャパシタ結合して所定の回路構成ができるように、前記複数の超電導薄膜コイル基板端部と前記超電導配線基板とを結合させて組み立てるとともに、
前記複数の超電導薄膜コイル基板の他の端部と結合する支持側板と、前記超電導配線基板の側面に設けられる支持側板とで、前記結合された複数の超電導薄膜コイル基板端部と前記超電導配線基板とを固定するものであることを特徴とするプローブコイル。
【請求項３】
前記キャパシタ結合は、前記超電導薄膜コイルの開放された端部のそれぞれの延伸部を覆う絶縁層とこの上に成膜された超電導薄膜よりなる接続片との間に形成され、該接続片と前記超電導薄膜配線の回路パターンの一部とが接続されて所定の回路構成ができる請求項２記載のプローブコイル。
【請求項４】
前記キャパシタ結合は、前記超電導薄膜コイルの開放された端部のそれぞれの延伸部と前記超電導薄膜配線の回路パターンの一部とに絶縁膜を介して対向して配置される超電導薄膜によって形成される請求項２記載のプローブコイル。
【請求項５】
前記超電導薄膜コイル基板は前記超電導薄膜コイルの開放された端部が形成される基板端部の面およびこの面の反対の面のそれぞれに突出部が構成されて、前記超電導配線基板および前記支持側板のそれぞれは前記超電導薄膜コイル基板の前記突出部に対応する位置に開口を形成して、前記超電導薄膜コイル基板と前記超電導配線基板および前記支持側板は前記突出部と前記開口を結合させて組み立て、且つ、固定する請求項２記載のプローブコイル。
【請求項６】
前記超電導薄膜コイル基板は前記超電導薄膜コイルを中心として前記突出部の端部までの長さが両側でほぼ等しいものとされるとともに、前記超電導薄膜コイル基板の前記超電導薄膜コイルの開放された端部が形成される基板端部の面側の前記超電導配線基板および前記支持側板の厚さの和が、前記超電導薄膜コイル基板の他の面側の前記支持側板の厚さがほぼ等しいものとされた請求項５記載のプローブコイル。
【請求項７】
前記超電導薄膜コイルの開放された端部のそれぞれの延伸部が前記超電導薄膜コイル基板の突出部に形成され、前記延伸部と前記超電導薄膜配線の回路パターンの一部とに絶縁膜を介して対向して配置される超電導薄膜によってキャパシタ結合が形成されるとともに、前記絶縁膜は前記超電導薄膜コイル基板の突出部と前記超電導配線基板およびその外側の前記支持側板の前記超電導薄膜コイル基板の前記突出部に対応する位置の開口との間に配置される押さえ部品により保持される前記請求項５記載のプローブコイル。
【請求項８】
前記押さえ部品を前記支持側板の所定位置に保持するための固定補助板が付加された請求項５記載のプローブコイル。
【請求項９】
前記超電導薄膜コイル基板は前記超電導薄膜コイルの開放された端部が形成される基板端部の面およびこの面の反対の面のそれぞれに構成される突出部が片側のみが切り欠かれたものとされ、前記超電導配線基板および前記支持側板のそれぞれは前記超電導薄膜コイル基板の前記突出部に対応する位置の開口が前記超電導配線基板および前記支持側板の端面まで開放されたものとされた請求項５記載のプローブコイル。
【請求項１０】
一部が開放された１ターンの超電導薄膜コイルが表面に形成され、且つ、送信コイル片に対応する複数の開口が形成された複数の超電導薄膜コイル基板と、
所定の回路パターンの超電導薄膜配線が形成された超電導配線基板と、
前記超電導薄膜コイル基板と同じ送信コイル片に対応する複数の開口が形成され、前記複数の超電導薄膜コイル基板の上下に配列される絶縁基板と、
を有し、
前記超電導薄膜コイルの開放された端部のそれぞれと、前記超電導薄膜配線の回路パターンの一部とがキャパシタ結合して所定の回路構成ができるように、前記複数の超電導薄膜コイル基板端部と前記超電導配線基板とを結合させて組み立てるとともに、
前記上下に配列された絶縁基板の上面および下面と前記複数の開口とを使用して送信コイル片を送信コイルに組み立て、
前記複数の超電導薄膜コイル基板の他の端部と結合する支持側板と、前記超電導配線基板の側面に設けられる支持側板とで、前記結合された複数の超電導薄膜コイル基板端部と前記超電導配線基板とを固定することを特徴とするプローブコイル。
【請求項１１】
前記複数の超電導薄膜コイル基板間にスペーサが配置された請求項２記載のプローブコイル。
【請求項１２】
前記複数の超電導薄膜コイル基板間にスペーサが配置された請求項１０記載のプローブコイル。
【請求項１３】
前記超電導薄膜コイルおよび前記超電導薄膜配線の材料は、金属Ｎｂ、あるいはＮｂＴｉ、Ｎｂ３Ａｌ、などのＮｂ化合物、もしくはＰｂあるいはＰｂＩｎなどの鉛合金、もしくはＹＢＣＯなどの銅酸化物系超電導体、あるいは二硼化マグネシウム（ＭｇＢ２）のいずれかであるとともに、前記超電導薄膜コイル基板、前記支持側板および前記超電導配線基板の材料は、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、ＬａＡｌＯ３、ＬＳＡＴ、ＭｇＯ、ＡｌＮ、もしくはポリテトラフルオロチレンのいずれかである請求項２記載のプローブコイル。
【請求項１４】
前記超電導薄膜コイルおよび前記超電導薄膜配線の材料は、金属Ｎｂ、あるいはＮｂＴｉ、Ｎｂ３Ａｌ、などのＮｂ化合物、もしくはＰｂあるいはＰｂＩｎなどの鉛合金、もしくはＹＢＣＯなどの銅酸化物系超電導体、あるいは二硼化マグネシウム（ＭｇＢ２）のいずれかであるとともに、前記超電導薄膜コイル基板、前記支持側板および前記超電導配線基板の材料は、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、ＬａＡｌＯ３、ＬＳＡＴ、ＭｇＯ、ＡｌＮ、もしくはポリテトラフルオロチレンのいずれかである請求項１０記載のプローブコイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は核磁気共鳴装置（以下ＮＭＲ装置と表記する）に係り、均一磁場中に置かれた試料に対して所定の共鳴周波数で高周波信号を送信、および／もしくは自由誘導減衰信号（ＦＩＤ信号）を受信するために用いる、ソレノイド型プローブコイルの形状および実装のための構造に特徴を有するＮＭＲ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
核磁気共鳴（ＮＭＲ）分光計測は、物質の原子レベルの情報を得ることができ、化合物の構造を知るために優れた計測手法である。計測の基本原理は、均一な静磁場中に置かれた試料に高周波磁場を照射し、励起された原子核スピンからの応答信号を受信、解析する。高分解能の計測には、均一な高磁場（Ｂ０）を発生可能な超電導磁石を有するＮＭＲ装置が用いられる。現在、タンパク質の立体構造解析を主要な目的として、２１．６Ｔ（９２０ＭＨｚ）のＮＭＲ装置が作られている。
【０００３】
タンパク質の解析においては、試料が少量であるため、発生する自由誘導減衰信号（ＦＩＤ信号）強度が微弱である。そのため、ＦＩＤ信号を受信するためのプローブには高い感度が必要である。特許文献１（米国特許５２４７２５６号）に示されているように、プローブの高感度化のためには、プローブを低温下で使用することにより、熱雑音を低減する方法が知られている。さらに、プローブコイルに超電導材料を適用することが高感度化のための有効な手段である。超電導材料は、銅などの常伝導材料と比較して高周波損失抵抗が２桁以上低い。そのため、超電導材料を用いることによりプローブコイルの損失抵抗が低減し、高感度の受信が可能となる。プローブコイルに超電導材料を用いた例は、特許文献２（米国特許５５８５７２３号）に示されている。
【０００４】
プローブコイルに用いられる超電導体は平面基板上に形成された薄膜であり、その膜面は静磁場方向に対して平行になるよう配置される。これは、超電導体の持つ完全反磁性の性質により、静磁場の均一度が劣化するのを抑制するためである。一般的なＮＭＲ装置では静磁場は鉛直方向に発生される（鉛直型ＮＭＲ装置）。試料の入ったサンプル管は鉛直方向から挿入され、サンプル管を取り囲む形で超電導薄膜基板が配置される。そのため、従来技術における超電導体を用いたプローブコイルは、平面対向（ヘルムホルツ）型、鞍（サドル）型、鳥篭（バードケージ）型の形状をとる。バードケージ型のプローブコイルの例は特許文献３に示されている。一方、水平方向に静磁場を発生するＮＭＲ装置（水平型ＮＭＲ装置）では、ソレノイド型のプローブコイルが適用できる。ソレノイド型のプローブコイルは、ヘルムホルツ型、サドル型、バードケージ型と比べ、充填率（filling factor）が高く、感度を向上できる。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５２４７２５６号明細書
【特許文献２】米国特許第５５８５７２３号明細書
【特許文献３】特許第３０６６３５９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、核磁気共鳴（ＮＭＲ）分光における自由誘導減衰信号（ＦＩＤ信号）を受信するための、高感度ソレノイド型プローブコイルを有するＮＭＲ装置および計測用プローブを提供することを目的とする。
【０００７】
本発明は核磁気共鳴（ＮＭＲ）分光における自由誘導減衰（ＦＩＤ）信号を受信するプローブコイルの高感度化を実現したＮＭＲ装置および計測用プローブを提供することを目的とする。高感度のＮＭＲ計測装置実現のためには、均一磁場を生成するための２つの独立した超電導ソレノイドコイル（スプリット型超電導磁石）と超電導材料を加工して得られるソレノイド型のプローブコイルが必要となる。この構成において、スプリット型超電導磁石においてより高い均一度の磁場空間の生成するには、２つの超電導ソレノイドコイルを極めて近距離に近接させて構成する必要がある。一方、２つの超電導ソレノイドコイル間の距離は、プローブコイルに試料管を挿入するためのスペースのみならず、プローブコイルを設けるためのスペースが必要である。
【０００８】
プローブコイルを２つの超電導ソレノイドコイル間に設ける場合に二つの方法がある。一つは、試料管と同じ方向（静磁場と鉛直方向）から挿入する方法であり、他の一つは、静磁場に平行な方向、すなわち超電導ソレノイドコイルのボアから挿入する方法である。いずれの場合も、試料管はプローブコイルの中に挿入されるものであるから、２つの超電導ソレノイドコイル間の距離は、試料管が挿入されるプローブコイルの大きさを考慮したものとする必要がある。
【０００９】
プローブコイルを超電導材料によって形成した場合には、さらに、冷却機構が必要となる。本発明のより詳細な目的は、冷却機構、高周波磁場の印加およびＦＩＤ信号の受信を含んだプローブの、伝熱冷却、電気的接続、および組み立て性を考慮したプローブの構成を備えたＮＭＲ装置および計測用プローブの構成を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明では高感度ＮＭＲ装置を実現するために以下の構成を適用する。まず、均一な強磁場（Ｂ０）を発生させるために、２つに分割されたスプリット型超電導マグネットを採用する。
【００１１】
分割された超電導マグネット間の均一な強磁場の領域に共鳴周波数の高周波信号を印加するプローブコイル（送信プローブコイル）を設ける。さらに、印加した高周波信号に対する試料からの核磁気共鳴信号を受信するプローブコイル（受信プローブコイル）を設ける。高感度ＮＭＲ計測実現のため、受信プローブコイルは、サファイア基板上に超電導薄膜を加工したソレノイド型コイルを要素コイルとし、これを複数層積層するとともに要素コイル間を電気的に接続して必要なコイルを構成する。各要素コイルを形成した基板間は、積層構造をサポートするための側板で固定する。さらに、各要素コイル間の配線は側板と同じ形で配置する配線板により接続する。配線板の配線は、超電導薄膜により行う。
【００１２】
なお、送信プローブコイルと受信プローブコイル両者の機能を１つのソレノイド型超電導プローブコイルで実行させる場合もある。また、基板をサファイアに代えて、窒化アルミ（ＡlＮ）等の材料とすることもできる。
【００１３】
冷却機構は、無酸素銅もしくはサファイアを、もしくは、これらの組み合わせによる部材を、熱交換器に接続もしくは液体ヘリウムに侵漬して冷却し、前記部材にサファイアで構成するコールドヘッドを接続した構成とする。コールドヘッドに上記プローブコイルを結合させてプローブコイルの冷却を行う。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、スプリット型磁石に適用可能なソレノイド型超電導プローブコイルを静磁場に垂直もしくは平行な方向から挿入可能なＮＭＲ計測装置が実現できる。プローブコイルの各要素コイルを形成した基板間は、積層構造をサポートするための側板で固定され、さらに、各要素コイル間の配線は側板と同じ形で配置する配線板により接続するので、製作も容易である。本発明では、プローブコイルの超電導化とソレノイド化が両立している。その結果、超電導薄膜の適用により、熱雑音および表面抵抗の低減が図られ、感度の向上が実現できる。また、ソレノイド型コイルの形状により、試料の充填率があがり結果として感度が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明は、核磁気共鳴（ＮＭＲ）装置に関わり、均一磁場中に置かれた試料に対して、所定の共鳴周波数で高周波信号を送信、および自由誘導減衰（ＦＩＤ）信号を受信するためのプローブコイルの形状と実装のための構造に関する。
【００１６】
本発明のＮＭＲ装置の代表的な構成を図１を参照して説明する。図１（Ａ）は、本発明の対象であるＮＭＲ装置の主要構成部の概略を、プローブコイル５０をスプリット型超電導マグネットのボアから挿入する方法で配置したものとした例を示す斜視図、図１（Ｂ）は、本発明の対象であるＮＭＲ装置の主要構成部の概略を、プローブコイル５０を試料管３０と同じ方向（静磁場と垂直方向）から挿入する方法で配置したものとした例を示す斜視図である。２つに分割された超電導マグネット１０−１、１０−２により、一点鎖線で示す中心線に沿って、１４．１テスラ（Ｔ）の均一磁場（静磁場）を発生させる。これを矢印Ｂ０で示す。試料管３０は内部に試料３１を収納して、静磁場に対して垂直な方向（図中ｘ軸方向）から挿入される。試料３１からの信号を検出するソレノイド型超電導プローブコイル（アンテナコイル）５０を実装した低温プローブ２０は、静磁場と同じ方向（図１（Ａ））もしくは試料管３０と同じ方向（図１（Ｂ））から挿入されている。
【００１７】
低温プローブ２０は、超電導の１ターンコイル４０（要素コイル）を形成した基板を４層備えて、２ターン、２パラレルのコイルとされた超電導ソレノイドコイル５０と、これに冷熱を伝えるサファイアや窒化アルミ（ＡｌＮ）などからなるコールドヘッド２１およびコールドヘッド２１と冷熱源となる冷凍機先端部とを接続する無酸素銅のコールドリード２２とより構成される。本発明では、プローブコイル５０と、これに冷熱を伝えるコールドヘッド２１およびコールドヘッド２１と冷熱源となる冷凍機先端部とを接続するコールドリード２２の先端部を含めた部分を低温プローブ２０と呼ぶことにする。
【００１８】
図２は、本発明に採用できるプローブコイル５０の構成を模式的に示す斜視図である。試料に高周波数の信号を送信する送信用プローブコイルと、試料の出力信号を検出する受信用プローブコイルとからなる。受信用プローブコイルの方が送信用プローブコイルよりも高い感度を必要とするため、受信用プローブコイルは高感度を実現できる酸化物超電導薄膜で形成したソレノイドコイルとした。これに対して、送信用プローブコイルは常伝導金属で、受信用プローブコイルを外側から取り囲む鞍型コイルとした。静磁場は水平方向に印加し、ソレノイドコイルは試料から出力した磁気モーメントのうち鉛直方向の成分を検出する。
【００１９】
４０−１〜４０−４は、酸化物超電導薄膜で形成され、それぞれ、一部が開放された１ターンの受信用コイルである。ここでは、１ターンの受信用コイルが平行して４個設けられる。１３は酸化物超電導薄膜であり、酸化物超電導薄膜４０の両端部で、酸化物超電導薄膜４０との間に絶縁体を挿入してキャパシタを形成するように設けられる。１５は酸化物超電導薄膜接続配線であり、酸化物超電導薄膜１３と抵抗接続される。これにより、酸化物超電導薄膜接続配線１５と酸化物超電導薄膜４０がキャパシタを介して接続されることとなり、必要な回路が形成できる。コイル４０−１およびコイル４０−２が、コイル４０−３およびコイル４０−４が、それぞれ、直列に接続され、これらが、並列に接続された２ターン、２パラレルの回路を形成した受信用プローブコイルとなっている。図の例では、受信用プローブコイルには、常伝導金属引き出し配線１７を介して検出回路１１が接続される４個の平行した受信用コイル４０の空間部に試料管３０が挿入される。
【００２０】
１８１〜１８１０は送信用プローブコイルのコイル片であり、鞍型コイルを形成するように組み立てられている。送信用プローブコイルは、実質的に、コイル片１８１、１８３、１８５および１８８が構成する１ターンのコイルと、コイル片１８２、１８４、１８６および１８７が構成する１ターンのコイルとで受信用プローブコイルを取り囲む１ターンのコイルの２個並列接続とされている。送信用プローブコイル１８には、それぞれの１ターンのコイルを接続するコイル片１８９および１８１０から常伝導金属引き出し配線１７’を介して送信回路２３から大きなパルス電流を印加し、受信用プローブコイルの形成する空間部に挿入されている試料に静磁場と直交する成分の磁気モーメントを生じさせる。この静磁場と直交する成分の磁気モーメントは次第に緩和するが、その時、試料から出力される信号を受信用プローブコイルにより受信する。
【００２１】
受信用プローブコイルは、低温プローブ２０の中に置かれたトリマコンデンサ（図示しない）とコイル１１のインダクタ（Ｌ）−常伝導金属接続配線１５と酸化物超電導薄膜１１との間のキャパシタ（Ｃ）共振回路を構成するが、検出感度を高めるためには、そのＬＣ共振回路のＱ値を高める必要がある。Ｑ値を高めるためにはＬＣ共振回路に含まれる寄生抵抗を低減する必要があり、本発明ではソレノイドコイルを超電導体で構成した。
【００２２】
高い感度を実現するためには、磁場の均一度を高める必要があるが、超電導体は完全反磁性という性質を有し、−１／４πという大きな磁化率を有する。そこで、実施例１では、磁場分布を乱さないように、超電導体はできるだけ磁力線と鎖交しないように配置した。すなわち、基板上に超電導薄膜１１からなる１ターンコイルを形成し、これらの基板を積層し、ソレノイド型プローブコイルを構成したが、このとき基板の法線が静磁場の方向と直交するように配置して、磁力線と鎖交する超電導体は超電導薄膜の厚さの小さな部分のみとした。
【００２３】
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【００２４】
（実施例１）
図３（Ａ）は本願発明の実施例１におけるＮＭＲ計測用ソレノイド型プローブコイルの斜視図である。実施例１においては、説明を簡略化するために送信コイルについては省略する。低温プローブ２０は静磁場に対して水平方向（ｚ軸方向）から挿入される。図３（Ｂ）には、各構成要素を理解しやすいように、組み立て前の状態を示す。
【００２５】
実施例１において、ソレノイド型プローブコイルは、それぞれに超電導薄膜からなる１ターンコイル４０を形成した４つの超電導薄膜コイル基板５１−１〜５１−４と、各基板のコイル間の電気的接続をするための超電導配線基板６０、および、これらを固定する２つの支持側板７０、７１から構成される。支持側板７１は、積層されたコイル基板５１−１〜５１−４の左側に設けられ、各基板５１−１〜５１−４の左側面の突出部が挿入される開口を持っている。超電導配線基板６０および支持側板７０は積層されたコイル基板５１−１〜５１−４の右側に設けられ、支持側板７１と同様に、各コイル基板５１−１〜５１−４の右側面の突出部が挿入される開口を持っている。さらに、超電導配線基板６０の表面には、コイル基板５１−１〜５１−４のコイルの超電導薄膜の接続片と接続され、所定の回路構成を完成するための超電導薄膜の配線パターンが形成されている。以下、各構成要素について説明する。なお、図３（Ａ）において破線で示す３０は、試料管３０が挿入される位置を示す。以下の図においても、破線で示す３０は試料管３０が挿入される位置を示すものである。
【００２６】
図４（Ａ）および図４（Ｂ）は超電導薄膜コイル基板５１−１および５１−２の上面図、図４（Ｃ）は超電導薄膜コイル基板５１−１のＡ−Ａ位置における矢印方向に見た断面図である。２種類の超電導薄膜コイル基板５１−１、５１−２は、基本的構造は同じであるが、コイル用基板５１−１、５１−２の突出部の位置、および層間配線用に引き出す接続片５４−１、５４−１’、５４−２、５４−２’の形状が異なる。実施例１において、超電導薄膜コイル基板５１−３は５１−２と同形状であり、超電導薄膜コイル基板５１−４は５１−１と同形状である。
【００２７】
超電導薄膜コイル基板５１−１を例に、超電導薄膜コイル基板の構造と作製方法について説明する。超電導薄膜コイル基板５１−１は、超電導薄膜によるコイル４０−１、絶縁体薄膜５３−１、超電導薄膜接続片５４−１から構成される。まず、コイル用基板５１−１上に、蒸着法によって膜厚２００ｎｍのＭｇＢ２超電導薄膜を成膜した。基板の材料はサファイアを使用した。次にホトリソグラフィーと電子サイクロトロン共鳴エッチングにより、ワッシャ形状の超電導薄膜コイル４０−１をパターン加工した。コイル４０−１の一部は切り開かれるとともに、コイルの外側方向に延伸された形とされる。続いて、メタルマスクを用いて超電導薄膜コイル４０−１の延伸された領域のみに、膜厚４００ｎｍのＡｌＮ絶縁体薄膜５３−１をスパッタ法によって成膜した。その後、同様にメタルマスクを用いてＡｌＮ絶縁膜上にＭｇＢ２超電導薄膜を成膜し、ホトリソグラフィーと電子サイクロトロン共鳴エッチングにより超電導薄膜接続片５４−１，５４−１’をパターン加工した。
【００２８】
以上の工程により、ＭｇＢ２／ＡｌＮ／ＭｇＢ２の積層構造から成る薄膜キャパシタが、超電導薄膜コイル４０−１の開放された端部に作製できる。最後に、試料の入ったサンプル管３０を通すための開口５５−１、および超電導薄膜コイル基板５１−１の外形を、レーザ光照射によって加工した。
【００２９】
図５（Ａ）は超電導配線基板６０の平面図、図５（Ｂ）はＢ−Ｂ位置における矢印方向の断面図である。基板６０の上には、超電導薄膜配線６１〜６４が形成されている。さらに、４枚の超電導薄膜コイル基板５１−１〜５１−４を差し込むための開口６５−１〜６５−４が空けられている。超電導薄膜配線６２は、４枚の超電導薄膜コイル基板５１−１〜５１−４を直並列に接続するようパターニングされている。超電導配線基板６０の作製方法について以下に説明する。
【００３０】
配線用基板６０に蒸着法によって膜厚２００ｎｍのＭｇＢ２超電導薄膜を成膜した。基板６０の材料はサファイアを使用した。次にホトリソグラフィーと電子サイクロトロン共鳴エッチングにより、超電導薄膜を配線パターンに加工した。最後に、４つの開口６５−１〜６５−４をレーザ光照射によって加工した。支持側板７０、７１は基板と同じ材料のサファイアを加工して作製した。支持側板７１の厚さは、支持側板７０の厚さと超電導配線基板６１の厚さを合わせたものに等しくした。また、支持側板７０、７１の開口も超電導配線基板の開口６５−１〜６５−４と同様、レーザ光照射によって加工した。
【００３１】
図５（Ａ）と図４（Ａ）、図４（Ｂ）とを対比して分かるように、超電導薄膜コイル基板５１−１の右側の突起部が開口６５−１に対応し、超電導薄膜コイル基板５１−２の右側の突起部が開口６５−２に対応する。従って、これらの超電導薄膜コイル基板を支持側板７０、７１と超電導配線基板６０とに正しく組み込めば、各基板の超電導薄膜接続片と超電導薄膜配線が所定の回路構成となるように接続される。例えば、開口６５−１に突出部が挿入される超電導薄膜コイル基板５１−１の超電導薄膜接続片５４−１，５４−１’は、超電導薄膜配線６２、６３に接続され、開口６５−２に突出部が挿入される超電導薄膜コイル基板５１−２の超電導薄膜接続片５４−２，５４−２’は、超電導薄膜配線６３、６１に、それぞれ、接続される。この結果、超電導薄膜コイル基板５１−１のコイル４０−１と、超電導薄膜コイル基板５１−２のコイル４０−２とは直列接続となる。
【００３２】
図６は、超電導薄膜コイル基板５１−１〜５１−４、超電導配線基板６０、および支持側板７０、７１を用いて組み立てた状態を図４のＡ−Ａ位置（または図５のＢ−Ｂ位置）で矢印方向に見た断面図である。図７は、図６の支持側板７０を取り除いて見た平面図である。
【００３３】
超電導薄膜による磁場の擾乱を抑制するために、超電導薄膜コイル基板５１−１〜５１−４、および超電導配線基板６０は、静磁場Ｂ０と平行に配置される。４つの超電導薄膜コイル基板５１−１〜５１−４は、先にも述べたように、基板両側の突出部を超電導配線基板６０および２つの支持側板７０、７１の開口に差し込み固定する。図６では、開口と、これに差し込まれた超電導薄膜コイル基板５１−１〜５１−４との間に隙間があるように図示されているが、この部分は、例えば、インジウムの溶着により熱的に接続されるとともに、機械的な強度を与えるものとされる。超電導配線基板６０および支持側板７０、７１は、プローブ本体先端のコールドヘッド２１に接続され、コールドヘッド２１からの伝熱により、超電導配線基板６０、および超電導薄膜コイル基板５１−１〜５１−４は約５Ｋに冷却される。
【００３４】
図６の右端部に示したように、コイル用基板の突出部に形成されているコイル間配線用の接続片５４−１、５４−１’、５４−２、５４−２’，---，５４−４と超電導配線基板６０の配線パターン６１〜６４との間も、インジウム８０の溶着により電気的な接続を良好にする。図７を参照すると、より良く分かるように、接続片５４−１’と５４−２が配線パターン６３により接続され、接続片５４−２’と５４−３’が配線パターン６１により接続され、接続片５４−３と５４−４’が配線パターン６４により接続され、接続片５４−１と５４−４が配線パターン６２により接続される。配線パターン６１，６２は、超電導配線基板６０をコールドヘッド２１まで導かれ、ここで、図示しないが、常電導材料のリード線に接続されて、コールドヘッド２１の内部を通り、低温プローブ２０先端部に実装されるチューニング・マッチング用トリマコンデンサと電気的に接続され、検出回路１１に導かれる。
【００３５】
図８は、図６、図７で説明した超電導配線基板６０による超電導薄膜配線パターン６１〜６４により構成される４つの超電導薄膜コイル基板５１−１〜５１−４の電気的な等価回路を示す図である。実施例１では、２ターン・２パラレルのソレノイド型コイルが実現される。
【００３６】
実施例１におけるソレノイド型プローブコイルは、試料管を取り巻く４つのコイル、薄膜キャパシタの接続片、コイル間を接続する配線パターン、およびプローブ先端部のトリマコンデンサまでの配線は、インジウムを除く全ての導体に超電導体を使用する。そのため、プローブコイル内の抵抗損失が著しく減少し、極めて高い感度を実現することが可能となる。作製したプローブコイルを６００ＭＨｚにおいて評価した結果、常伝導体である銅コイルを用いた場合の３．５倍に向上した。
【００３７】
実施例１では、超電導薄膜材料としてＭｇＢ２を用いた。同様の構成において、超電導材料にＹＢＣＯなどの酸化物高温超電導体を用いた場合でも同様の結果が得られた。超電導薄膜材料として、Ｎｂ、Ｐｂ、ＮｂＴｉおよびこれらの合金を用いた場合でも同様の結果が得られることは明らかである。
【００３８】
また、コイル用基板５１−１〜５１−４、配線用基板６０、および支持側板７０、７１に窒化アルミ基板（ＡｌＮ基板）を用いた場合でも、同様の結果が得られた。
【００３９】
（実施例２）
図９（Ａ）は、実施例２におけるＮＭＲ計測用ソレノイド型プローブコイルの平面図、（Ｂ）は組み立て時における支持側板を取り除いて示した超電導配線基板６０の側面図である。図９（Ａ）に示す構成は、実施例１の図４（Ａ），（Ｂ）に対応し、図９（Ｂ）に示す構成は、実施例１の図７に対応する。実施例２も、実施例１と同様、低温プローブ２０は静磁場に対して水平方向から挿入される。実施例２の超電導薄膜コイル基板５１−１〜５１−４の基本的構造は図４（Ａ），（Ｂ）に示した実施例１におけるそれと同じであるが、実施例２では、すべてのコイル用基板５１−１〜５１−４の外形および接続片５４−１から５４−４’のパターンを同じとした。なお、使用する材料、各構成要素の作製方法、および組み立て接続方法に関しては、実施例１と同様である。
【００４０】
超電導配線基板６０の超電導薄膜配線のパターン形状は、実施例１と異なり、上側の超電導薄膜コイル基板の右側の接続片を、次段の超電導薄膜コイル基板の左側の接続片に接続する超電導薄膜配線６３，６４，６５を設け、最上段の超電導薄膜コイル基板の左側の接続片および最下段の超電導薄膜コイル基板の右側の接続片をそれぞれ引き出し用のパターン６２，６１とした。
【００４１】
図１０は、実施例２におけるプローブコイルの電気的な等価回路を示す図である。実施例２では、４ターン・１シリーズのソレノイド型コイルが実現される。
【００４２】
作製した４ターン・１シリーズのソレノイド型コイルを６００ＭＨｚで評価した結果、実施例１におけるコイルと同様、感度は常伝導コイルを用いた場合の３．５倍に向上した。また、実施例２では超電導薄膜材料としてＭｇＢ２を用いたが、同様の構成において、ＹＢＣＯなどの酸化物高温超電導体を用いた場合でも同様の結果が得られた。さらに、コイル用基板５１、配線用基板６０、および支持側板７０、７１の材料として、サファイアの代わりにＡｌＮを用いた場合でも同様の結果となった。
【００４３】
（実施例３）
図１１（Ａ）は、実施例３におけるＮＭＲ計測用ソレノイド型プローブコイルの平面図、（Ｂ）は組み立て時における支持側板を取り除いて示した超電導配線基板６０の側面図である。図１１（Ａ）に示す構成は、実施例２の図９（Ａ）に対応し、図１１（Ｂ）に示す構成は、実施例２の図９（Ｂ）に対応する。実施例３も、実施例１，２と同様、低温プローブ２０は静磁場に対して水平方向から挿入される。実施例３の超電導薄膜コイル基板５１−１〜５１−４の基本的構造は図９（Ａ）に示した実施例２におけるそれと同じであるが、実施例３では、すべてのコイル用基板５１−１〜５１−４の突出部に代えて、図の右肩および右下部のみを切り欠いた形とした。接続片５４−１から５４−４’のパターンは、実施例２と同様、同じとした。なお、使用する材料、各構成要素の作製方法、および組み立て接続方法に関しては、実施例１と同様である。
【００４４】
超電導配線基板６０の超電導薄膜配線のパターン形状は、実施例２と同じとしたが、一方で、実施例１について、図５を参照して説明した開口６５−１から６５−４を超電導配線基板６０の左端まで切り開いたものとした。これは、図を示さなかったが、支持側板７０，７１についても同様である。すなわち、実施例３では、超電導薄膜コイル基板５１−１〜５１−４を超電導配線基板６０および支持側板７０，７１の左側から押し込む形で組み立てることができる。開口に突出部を挿入する形の組み立てより作業は容易となる。
【００４５】
図１１（Ｂ）と図９（Ｂ）とを対比して明らかなように、超電導配線基板６０面の配線パターンは同じであるから、実施例３でも、図１１に示した等価回路と同じ４ターン・１シリーズのソレノイド型コイルが実現される。
【００４６】
作製した４ターン・１シリーズのソレノイド型コイルを６００ＭＨｚで評価した結果、実施例１におけるコイルと同様、感度は常伝導コイルを用いた場合の３．５倍に向上した。また、実施例３では超電導薄膜材料としてＭｇＢ２を用いたが、同様の構成において、ＹＢＣＯなどの酸化物高温超電導体を用いた場合でも同様の結果が得られた。さらに、コイル用基板５１、配線用基板６０、および支持側板７０、７１の材料として、サファイアの代わりにＡｌＮを用いた場合でも同様の結果となった。
【００４７】
作製した４ターン・１シリーズのソレノイド型コイルを６００ＭＨｚで評価した結果、実施例１におけるコイルと同様、感度は常伝導コイルを用いた場合の３．５倍に向上した。また、実施例３では超電導薄膜材料としてＭｇＢ２を用いたが、同様の構成において、ＹＢＣＯなどの酸化物高温超電導体を用いた場合でも同様の結果が得られた。さらに、コイル用基板５２、配線用基板６１、および支持側板７０、７１の材料として、サファイアの代わりにＡｌＮを用いた場合でも同様の結果となった。
【００４８】
（実施例４）
実施例４は、実施例１〜３ではコイル４０の端部に接続片５４をキャパシタ結合させて配線用基板６０の配線膜に接続したのに対して、コイル４０の端部の延伸部と配線用基板６０の配線膜との間でキャパシタ結合させて接続させる点において、実施例１〜３と異なる。
【００４９】
図１２（Ａ）は実施例４における超電導薄膜コイル基板５１−１〜５１−４、超電導配線基板６０、および支持側板７０、７１および固定補助板７２を用いて組み立てた状態を実施例１の図６に対応させて表示した断面図、（Ｂ）は実施例４における超電導薄膜コイル基板５１−１の平面図である。図１３（Ａ）は、実施例１の図７に対応させて表示した支持側板７０および固定補助板７２を取り除いて超電導配線基板６０を見た平面図、（Ｂ）はコイル４０の端部の延伸部と配線用基板６０の配線膜との間でキャパシタ結合させるための部分のみを拡大して示す平面図である。実施例４では、後述するように、固定補助板７２を備える点においても実施例１〜３とは異なる。図１４は実施例４の構成要素を分解した状態で示す図である。図１５（Ａ）は実施例４の支持側板７１、超電導薄膜コイル基板５１−１〜５１−４および超電導配線基板６０を組み立てた状態と他の構成要素を分解した状態で示す図、（Ｂ）は、さらに、支持側板７０まで組み上げて、固定補助板７２を組み込めば良い状態まで仕上げた状態を示す図である。図１６は、コイル４０−１の端部の延伸部と配線用基板６０の配線膜との間でキャパシタ結合させるための部分を一部カットして部分的に拡大して示す斜視図である。
【００５０】
実施例４では、コイル４０の端部と配線用基板６０の配線膜との間でキャパシタ結合させるために、コイル４０の端部にキャパシタ結合した接続片を設ける必要はない。代わりに、図１２（Ｂ）に示すように、コイル４０の端部の開放部に形成する延伸部を実施例１〜３より長いものとするとともに、コイル４０の端部の延伸部と配線用基板６０の配線膜との間でキャパシタ結合をより安定したものとするために、延伸部の基板５１の突出部を長くする。構造上の対称性を維持するために、基板５１の延伸部の反対側の突出部も長くする。図１２（Ｂ）は、基板５１-１について示す図であり、突出部に示す破線は、実施例１〜３の基板での突出部の端面位置である。なお、図１２（Ｂ）と図４（Ａ）とを対比して明らかなように、実施例４は、実施例１と同じ２ターン、２パラレルのコイルとする例について説明する。
【００５１】
図１２（Ａ）と図６とを対比して分かるように、実施例４でも、各コイル基板５１−１〜５１−４は、左側に設けられる支持側板７１と右側に設けられる超電導配線基板６０および支持側板７０により積層される。一方、実施例４では、積層されたコイル基板５１−１〜５１−４のコイル４０−１〜４０−４の延伸部が超電導配線基板６０の超電導膜と接続されることはなく、代わりに、コイル４０−１〜４０−４の端部の延伸部に対向する位置に超電導薄膜配線シート９０−１〜９０−４に成膜された超電導薄膜９１−１〜９１−４が配置され、これが、絶縁性の押さえ部品７３−１〜７３−４で押し付けられた構成とされる。支持側板７０の右側に固定補助板７２を設け、押さえ部品７３−１〜７３−４が脱落するのを防止する。
【００５２】
図１３（Ａ）、（Ｂ）および図１４を参照して、コイル４０の端部の延伸部と配線用基板６０の配線膜との間のキャパシタ結合を、最上段のコイル基板５１−１に着目して説明する。コイル基板５１−１の上面にはコイル４０−１の延伸部４０−１ａ，４０−１ｂがある。この上に、超電導薄膜配線シート９０−１が配置される。超電導薄膜配線シート９０−１には、延伸部４０−１ａ，４０−１ｂに対応する位置に、成膜された超電導薄膜９１−１ａ，９１−１ｂが設けられている。実施例１でもそうであったように、超電導配線基板６０の配線パターンは、接続すべきコイル４０の延伸部に対応して形成されているから、超電導薄膜９１−１ａ，９１−１ｂは、超電導配線基板６０の配線膜６２，６３にも対向する。すなわち、コイル４０−１の延伸部４０−１ａ，４０−１ｂは、それぞれ、超電導薄膜配線シート９０−１の材料である有機絶縁体のシートを介して超電導配線基板６０の配線膜６２，６３にキャパシタ結合する。これは、他の基板についても同様である。
【００５３】
図１５（Ａ）に示すように、支持側板７１、超電導薄膜コイル基板５１−１〜５１−４および超電導配線基板６０を組み立てた後、超電導配線基板６０の開口を通して突出している超電導薄膜コイル基板５１−１〜５１−４のコイル４０の延伸部の上に超電導薄膜配線シート９０−１〜９０−４を乗せる。ここで、図３（Ｂ）と対比して明らかなように、実施例４では、支持側板７０の開口部は、超電導薄膜コイル基板５１の突出部を通すだけではなく、押さえ部品７３−１〜７３−４を支持する役目もあるので、図１３（Ｂ）に示す部分を支持するための開口とされている。次いで、図１５（Ｂ）に示すように、押さえ部品７３−１〜７３−４を挿入して支持側板７０まで組み上げる。この状態で、超電導薄膜コイル基板５１の突出部を細かく見れば、図１３（Ｂ）のようになる。超電導薄膜配線シートについて、超電導薄膜コイル基板５１−１に着目して、より詳細に見ると図１６のようになる。超電導薄膜配線シート９０−１に成膜された超電導薄膜９１−１ａ，９１−１ｂがコイル４０−１の延伸部４０−１ａ（図示せず），４０−１ｂに対向するとともに、超電導配線基板６０の超電導薄膜配線６２、６３に対向し、コイル４０−１の端部の延伸部と配線用基板６０の配線膜との間でキャパシタ結合させている。次いで、固定補助板７２を組み込めばプローブコイルは完成される。
【００５４】
実施例4でも、コイル用基板５１−１から５１−４は基板上に、蒸着法によって膜厚２００ｎｍのＭｇＢ２超電導薄膜を成膜した。基板の材料はサファイアを使用した。次にホトリソグラフィーと電子サイクロトロン共鳴エッチングにより、延伸部付ワッシャ形状の超電導薄膜コイル４０をパターン加工した。最後に、試料の入ったサンプル管を通すための開口５５、および超電導薄膜コイル基板５１の外形を、レーザ光照射によって加工した。
【００５５】
超電導薄膜配線シート９０−１〜９０−４は、有機材料シートに、超電導薄膜配線９１−１〜９１−４から構成される。有機材料は厚さ２０μｍのポリテトラフルオロチレンを用いた。超電導材料には、種々の基板上に作製可能な性質をもつＭｇＢ２を用いた。有機材料シート上に、蒸着法によって膜厚２００ｎｍのＭｇＢ２超電導薄膜を成膜した。その後、ホトリソグラフィーと電子サイクロトロン共鳴エッチングにより、シートの中心で２等分する形で超電導薄膜配線９１−１ａ〜９１−４ｂをパターン加工した。
【００５６】
支持側板７０、７１および固定補助板７２は超電導薄膜コイル基板５１と同じ材料のサファイアを加工して作製した。支持側板７０の厚さは、超電導配線基板６０、支持側板支持部材７０および固定補助板７２厚さの総和に等しくした。また、支持側板７０、７１および固定補助板７２の開口はレーザ光照射によって加工した。
【００５７】
押さえ部品７３−１〜７３−４は、超電導薄膜コイル基板５１と同じ材料のサファイアを加工して作製した。また、超電導配線基板６０については、実施例１と同様の方法で作製した。超電導薄膜コイル基板５１−１〜５１−４の突出部と、支持側板７０、７１および固定補助板７２および超電導配線基板６０の開口同士は、インジウムの溶着によって熱的、機械的に接続される。
【００５８】
作製した２ターン・２パラレルのソレノイド型コイルを６００ＭＨｚで評価した結果、実施例１におけるコイルと同様、感度は常伝導コイルを用いた場合の３．５倍に向上した。実施例４では超電導薄膜コイルの材料にはＭｇＢ２を用いたが、ＹＢＣＯなどの酸化物高温超電導体を用いた場合でも同様の結果が得られた。また、コイル用基板５１−１〜５１−４、支持側板７０、７１および固定補助板７２および超電導配線基板６０、さらに、押さえ部品７３−１〜７３−４の材料として、サファイアの代わりにＡｌＮを用いた場合でも同様の結果となった。さらに、超電導薄膜配線シート９０の有機材料シートにポリイミドを用いた場合でも同様の結果が得られた。
【００５９】
（実施例５）
実施例５は、静磁場に対して垂直方向（ｘ軸方向）から挿入可能とされた低温プローブ２０を提案するものである。
【００６０】
図１７は、実施例５における、ＮＭＲ計測用ソレノイド型プローブコイルの斜視図である。超電導薄膜コイル基板５１−１〜５１−４、使用する材料、各構成要素の作製方法、および組み立て接続方法に関しては、実施例１と同様である。
【００６１】
図１８は実施例５の超電導配線基板６０による超電導薄膜配線パターン６１〜６４と４つの超電導薄膜コイル基板５１−１〜５１−４の接続片５４−１，５４−１’，---，５４−４’の例を示す図である。実施例１の図7に示す図に対応し、実施例５でも、２ターン・２パラレルのソレノイド型コイルが実現される。
【００６２】
作製した２ターン・２パラレルのソレノイド型コイルを６００ＭＨｚで評価した結果、実施例１におけるコイルと同様、感度は常伝導コイルを用いた場合の３．５倍に向上した。また、実施例５では超電導薄膜材料としてＭｇＢ２を用いたが、同様の構成において、ＹＢＣＯなどの酸化物高温超電導体を用いた場合でも同様の結果が得られた。さらに、コイル用基板５１、配線用基板６０、および支持側板７０、７１の材料として、サファイアの代わりにＡｌＮを用いた場合でも同様の結果となった。
【００６３】
（実施例６）
図１９（Ａ）は、実施例１のプローブコイル５０に、図２を参照して説明した送信コイルを組み込む例を模式的に示す斜視図であり、（Ｂ）は送信コイルを組み込むための保護基板を模式的に示す斜視図である。超電導薄膜コイル基板５１、配線用基板６０、および支持側板７０、７１よりなるプローブコイル５０の基本構成は同じであるが、図２および図３（Ｂ）を参照して分かるように、超電導薄膜コイル基板５１−１の上面および超電導薄膜コイル基板５１−４の下面に保護基板８６−１および８６−２を設け、且つ、超電導薄膜コイル基板５１および保護基板８６に送信用プローブコイルのコイル片を通すための開口を設けた点において異なる。なお、送信用プローブコイルのコイル片は常伝導金属とする。図１９（Ｂ）において、８７−１から８７−４は送信用プローブコイルのコイル片を通すための開口である。保護基板８６に形成した開口と同じ開口を超電導薄膜コイル基板５１の対応する位置に形成する。保護基板８６は超電導薄膜コイル基板５１と同じ材料と同じ製法で作成する。なお、保護基板８６−１および８６−２を設けたため、配線用基板６０、および支持側板７０、７１はその分だけ長くなり、且つ、配線用基板６０、および支持側板７０、７１には超電導薄膜コイル基板５１の突出部を通すための開口に対応する保護基板８６の突出部を通すための開口が必要となることは言うまでもない。
【００６４】
最上段の保護基板８６−１面上に、図２で説明した送信用プローブコイルのコイル片１８１，１８２を配しそれぞれのコイル片から、鞍型コイルを形成するように、コイル片１８３，１８５および１８４，１８６を開口８７−１から８７−４を通して立ち下げる。これらのコイル片１８３，１８５および１８４，１８６は、最下段の保護基板８６−２の開口８７−１から８７−４を通して最下段の保護基板８６−２の下面に導出され、他のコイル片と組み合わされて、鞍型コイルを形成するように組み立てられる。送信用プローブコイル１８は、図２を参照して説明したように、実質的に、コイル片１８１、１８３、１８５および１８８が構成する１ターンのコイルと、コイル片１８２、１８４、１８６および１８７が構成する１ターンのコイルとで受信用プローブコイルを取り囲む１ターンのコイルの２個並列接続とされている。送信用プローブコイル１８には、それぞれの１ターンのコイルを接続するコイル片１８９および１８１０から常伝導金属引き出し配線１７’を介して送信回路２３から大きなパルス電流を印加し、受信用プローブコイルの形成する空間部に挿入されている試料に静磁場と直交する成分の磁気モーメントを生じさせる。ここでは、常伝導金属引き出し配線１７’をコールドヘッド２１に導く具体例は説明しないが、配線用基板６０パターン６１，６２と同様に、例えば、支持側板７１に沿わせて導くことができる。
【００６５】
（実施例７）
図２０は、超電導薄膜コイル基板５１、配線用基板６０、および支持側板７０、７１よりなるプローブコイル５０の超電導薄膜コイル基板５１間にスペーサを挿入した例を模式的に示す斜視図である。基本構成は実施例１と同じであるが、各超電導薄膜コイル基板５１の間にスペーサ８５−１〜８５−３が挿入されている点において異なる。スペーサ８５−１〜８５−３は超電導薄膜コイル基板５１と同じ材料と同じ製法で作成するが、配線用基板６０および支持側板７１間に挟み込めば良いので超電導薄膜コイル基板５１にある突出部は必要でなく、したがって、配線用基板６０および支持側板７０，７１に開口を設ける必要はない。
【００６６】
スペーサ８５−１〜８５−３は、超電導薄膜コイル基板５１と、たとえば、インジウムの溶着により熱的に接続されるものとする。さらに、コールドヘッド２１まで届くものとして、超電導薄膜コイル基板５１の冷却効果を大きくする。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】（Ａ）は、本発明の対象であるＮＭＲ装置の主要構成部の概略を、プローブコイル５０をスプリット型超電導マグネットのボアから挿入する方法で配置したものとした例を示す斜視図、（Ｂ）は、本発明の対象であるＮＭＲ装置の主要構成部の概略を、プローブコイル５０を試料管３０と同じ方向（静磁場と垂直方向）から挿入する方法で配置したものとした例を示す斜視図である。
【図２】本発明に採用できるプローブコイル５０の構成を模式的に示す斜視図である。
【図３】（Ａ）は本願発明の実施例１におけるＮＭＲ計測用ソレノイド型プローブコイルの斜視図であり、（Ｂ）は各構成要素を理解しやすいように、組み立て前の状態を示す斜視図である。
【図４】（Ａ）および４（Ｂ）は超電導薄膜コイル基板５１−１、５１−２の上面図、（Ｃ）は超電導薄膜コイル基板５１−１のＡ−Ａ位置における矢印方向に見た断面図である。
【図５】（Ａ）は超電導配線基板６０の平面図、（Ｂ）はＢ−Ｂ位置における矢印方向の断面図である。
【図６】超電導薄膜コイル基板５１−１〜５１−４、超電導配線基板６０、および支持側板７０、７１を用いて組み立てた状態を図４のＡ−Ａ位置（または図５のＢ−Ｂ位置）で矢印方向に見た断面図である。
【図７】図６の支持側板７０を取り除いて見た平面図である。
【図８】図６、図７で説明した超電導配線基板６０による超電導薄膜配線パターン６１〜６４により構成される４つの超電導薄膜コイル基板５１−１〜５１−４の電気的な等価回路を示す図である。
【図９】（Ａ）は、実施例２におけるＮＭＲ計測用ソレノイド型プローブコイルの平面図、（Ｂ）は組み立て時における支持側板を取り除いて示した超電導配線基板６０の側面図である。
【図１０】実施例２におけるプローブコイルの電気的な等価回路を示す図である。
【図１１】（Ａ）は、実施例３におけるＮＭＲ計測用ソレノイド型プローブコイルの平面図、（Ｂ）は組み立て時における支持側板を取り除いて示した超電導配線基板６０の側面図である。
【図１２】（Ａ）は実施例４における超電導薄膜コイル基板５１−１〜５１−４、超電導配線基板６０、および支持側板７０、７１および固定補助板７２を用いて組み立てた状態を実施例１の図６に対応させて表示した断面図、（Ｂ）は実施例４における超電導薄膜コイル基板５１−１の平面図である。
【図１３】（Ａ）は、実施例１の図７に対応させて表示した支持側板７０および固定補助板７２を取り除いて超電導配線基板６０を見た平面図、（Ｂ）はコイル４０の端部の延伸部と配線用基板６０の配線膜との間でキャパシタ結合させるための部分のみを拡大して示す平面図である。
【図１４】実施例４の構成要素を分解した状態で示す図である。
【図１５】（Ａ）は実施例４の支持側板７１、超電導薄膜コイル基板５１−１〜５１−４および超電導配線基板６０を組み立てた状態と他の構成要素を分解した状態で示す図、（Ｂ）は、さらに、支持側板７０まで組み上げて、固定補助板７２を組み込めば良い状態まで仕上げた状態を示す図である。
【図１６】コイル４０−１の端部の延伸部と配線用基板６０の配線膜との間でキャパシタ結合させるための部分を一部カットして部分的に拡大して示す斜視図である。
【図１７】実施例５における、ＮＭＲ計測用ソレノイド型プローブコイルの斜視図である。
【図１８】実施例５の超電導配線基板６０による超電導薄膜配線パターン６１〜６４と４つの超電導薄膜コイル基板５１−１〜５１−４の接続片５４−１，５４−１’，---，５４−４’の例を示す図である。
【図１９】（Ａ）は、実施例１のプローブコイル５０に、図２を参照して説明した送信コイルを組み込む例を模式的に示す斜視図であり、（Ｂ）は送信コイルを組み込むための保護基板を模式的に示す斜視図である。
【図２０】超電導薄膜コイル基板５１、配線用基板６０、および支持側板７０、７１よりなるプローブコイル５０の超電導薄膜コイル基板５１間にスペーサを挿入した例を模式的に示す斜視図である。
【符号の説明】
【００６８】
１０−１，１０−２…超電導マグネット、Ｂ０…均一磁場、１１…検出回路、１３…酸化物超電導薄膜、１５…酸化物超電導薄膜接続配線、１７…常伝導金属引き出し配線、１８…送信用プローブコイルのコイル片、２０…プローブ、２１…コールドヘッド、２３…送信回路、３０…サンプル管、３１…試料、４０，４０−１，４０−２，４０−３，４０−４…超電導薄膜コイル、５０…ソレノイド型プローブコイル、５１−１，５１−２，５１−３，５１−４…超電導薄膜コイル基板、５３−１，５３−２，５３−３，５３−４…絶縁体薄膜、５４−１，５４−２，５４−３，５４−４…接続片、５５−１…サンプル管を通すためのコイル用基板の開口、６０…超電導配線基板、６１，６２，６３，６４…超電導薄膜配線、６５…超電導薄膜コイル基板の突出部を通すための開口、７０，７１…支持側板、７２…固定補助板、７３…押さえ部品、８０…インジウム、８５…スペーサ、８６…保護基板、８７…送信コイル片を通すための開口、９０…超電導薄膜配線シート、９１…超電導薄膜。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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