(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超伝導磁石及び前記超伝導磁石を冷却するための液体ヘリウムを収納する液体ヘリウム槽と、この液体ヘリウム槽から上に突出するネックチューブと、前記液体ヘリウム槽を外側から覆うとともに前記ネックチューブに対して外側から熱的に接触する外側接触部を有する被覆部材とを備えた磁場発生部に設けられ、前記液体ヘリウムの再凝縮を行うための再凝縮装置であって、
第１冷却段及びこの第１冷却段よりも低温となる第２冷却段を有する冷凍機と、
前記第２冷却段に熱的に接続されるとともに、少なくとも一部が前記ネックチューブに挿入されて前記液体ヘリウムの再凝縮を行う第２冷却部材と、
前記第１冷却段に熱的に接続されるとともに、少なくとも一部が前記ネックチューブに挿入される第１冷却部材とを備え、
前記第１冷却部材は、前記ネックチューブに挿入可能となる直径寸法を有する第１挿入部と、この第１挿入部の外側面に設けられ、前記被覆部材の外側接触部が接触する前記ネックチューブの一部に対し内側から接触することにより前記被覆部材を冷却する内側接触部とを有することを特徴とする再凝縮装置。
【請求項２】
前記第１冷却部材は、筒状に形成され、
前記第２冷却部材は、前記第１冷却部材の内側を通って前記ネックチューブ内に挿入可能な直径寸法を有することを特徴とする請求項１に記載の再凝縮装置。
【請求項３】
前記第１冷却部材のうち、前記ネックチューブの外部に配置される部分を外側から覆うことにより、前記第１冷却部材との間に第１室を形成する室形成部材をさらに備え、
前記第１室内には、負圧が形成されることを特徴とする請求項２に記載の再凝縮装置。
【請求項４】
前記第１冷却部材と第２冷却部材との間には、前記第１冷却部材の外部から隔離された第２室が形成され、
前記第２室内には、負圧が形成されることを特徴とする請求項３に記載の再凝縮装置。
【請求項５】
前記室形成部材は、前記第１室内の気体を排出可能な排出ポートを有し、
前記第１冷却部材には、前記第１室と第２室とを連通させる連通孔が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の再凝縮装置。
【請求項６】
前記第１冷却部材は、前記冷凍機から前記内側接触部へ向けて伝達する振動を吸収する振動吸収部を有することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の再凝縮装置。
【請求項７】
超伝導磁石による静磁場を利用して被検体の分析を行うＮＭＲ分析装置であって、
前記超伝導磁石及び前記超伝導磁石を冷却するための液体ヘリウムを収納する液体ヘリウム槽と、
この液体ヘリウム槽から上に突出するネックチューブと、
前記液体ヘリウム槽を外側から覆うとともに前記ネックチューブに対して外側から熱的に接触する外側接触部を有する被覆部材と、
前記ネックチューブに設けられ、前記液体ヘリウムの再凝縮を行う請求項１〜６の何れか１項に記載の再凝縮装置とを備え、
前記再凝縮装置の第１冷却部材は、前記ネックチューブに挿入可能となる直径寸法を有する第１挿入部と、この第１挿入部の外側面に設けられ、前記被覆部材の外側接触部が接触する前記ネックチューブの一部に対し内側から接触することにより前記被覆部材を冷却する内側接触部とを有することを特徴とするＮＭＲ分析装置。
【請求項８】
超伝導磁石及び前記超伝導磁石を冷却するための液体ヘリウムを収納する液体ヘリウム槽と、この液体ヘリウム槽から上に突出するネックチューブと、前記液体ヘリウム槽を外側から覆うとともに前記ネックチューブに対して外側から熱的に接触する第２外側接触部を有する第２被覆部材と、この第２被覆部材を外側から覆うとともに前記ネックチューブに対して熱的に接触する第１外側接触部を有する第１被覆部材とを備えた磁場発生部に設けられ、前記液体ヘリウムの再凝縮を行うための再凝縮装置であって、
第１冷却段及びこの第１冷却段よりも低温となる第２冷却段を有する冷凍機と、
前記第２冷却段に熱的に接続されるとともに、少なくとも一部が前記ネックチューブに挿入されて前記液体ヘリウムの再凝縮を行う第２冷却部材と、
前記第１冷却段に熱的に接続されるとともに、少なくとも一部が前記ネックチューブに挿入される第１冷却部材とを備え、
前記第１冷却部材は、前記ネックチューブに挿入可能となる直径寸法を有する第１挿入部と、この第１挿入部の外側面に設けられ、前記ネックチューブの一部に対し内側から接触することにより前記被覆部材を冷却する内側接触部とを有し、
前記内側接触部が前記ネックチューブに接触する位置は、前記第１外側接触部の高温側端部と前記第２外側接触部の低温側端部との間であることを特徴とする再凝縮装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超伝導磁石及びこの超伝導磁石を冷却するための液体ヘリウムを収納する液体ヘリウム槽と、この液体ヘリウム槽に設けられ、前記液体ヘリウムを再凝縮するための再凝縮装置とを備えたＮＭＲ分析装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、超伝導磁石により生じる静磁場を利用して被検体を分析するＮＭＲ分析装置が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、超伝導磁石と、この超伝導磁石及び超伝導磁石を冷却するための液体ヘリウムを収納する液体ヘリウム槽と、この液体ヘリウム槽を取り囲むとともに液体窒素を収納する液体窒素槽と、液体ヘリウム槽及び液体窒素槽を覆う真空槽と、前記液体ヘリウム槽及び液体窒素槽内に連通した状態で取り付けられる２段式冷凍機とを備えた分析装置が開示されている。
【０００４】
特許文献１の分析装置では、液体窒素槽に収納された液体窒素の冷熱によって液体ヘリウム槽に対する外部からの熱侵入を抑制し、２段式冷凍機の低温側のステージによって液体ヘリウムの再凝縮を行うとともに、２段式冷凍機の高温側のステージによって液体窒素の再凝縮を行う。
【０００５】
具体的に、２段式冷凍機の低温側のステージには、液体ヘリウム再凝縮槽が設けられ、この液体ヘリウム再凝縮槽内に液体ヘリウム槽からのヘリウムガスを受け入れるようになっている。一方、２段式冷凍機の高温側のステージには、熱伝導棒を介して液体窒素再凝縮槽が設けられ、この液体窒素再凝縮槽内に液体窒素槽からの窒素ガスを受け入れるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−５１８５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の分析装置では、超伝導磁石を冷却するために液体ヘリウム槽だけでなく液体窒素槽も必要となり分析装置全体の小型化を図ることが難しかった。
【０００８】
ここで、液体窒素槽を省略することも考えられるが、液体窒素槽を省略した場合には液体ヘリウム槽に対する外部からの熱侵入を如何にして抑制するかが課題となる。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ＮＭＲ分析装置全体の小型化と、液体ヘリウム槽に対する熱侵入の抑制との両立を図ることができる再凝縮装置及びこれを備えたＮＭＲ分析装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は、超伝導磁石及び前記超伝導磁石を冷却するための液体ヘリウムを収納する液体ヘリウム槽と、この液体ヘリウム槽から上に突出するネックチューブと、前記液体ヘリウム槽を外側から覆うとともに前記ネックチューブに対して外側から熱的に接触する外側接触部を有する被覆部材とを備えた磁場発生部に設けられ、前記液体ヘリウムの再凝縮を行うための再凝縮装置であって、第１冷却段及びこの第１冷却段よりも低温となる第２冷却段を有する冷凍機と、前記第２冷却段に熱的に接続されるとともに、少なくとも一部が前記ネックチューブに挿入されて前記液体ヘリウムの再凝縮を行う第２冷却部材と、前記第１冷却段に熱的に接続されるとともに、少なくとも一部が前記ネックチューブに挿入される第１冷却部材とを備え、前記第１冷却部材は、前記ネックチューブに挿入可能となる直径寸法を有する第１挿入部と、この第１挿入部の外側面に設けられ、前記被覆部材の外側接触部が接触する前記ネックチューブの一部に対し内側から接触することにより前記被覆部材を冷却する内側接触部とを有することを特徴とする再凝縮装置を提供する。
【００１１】
本発明によれば、冷凍機の第１冷却段に熱的に接続された内側接触部をネックチューブの内側に接触させることにより、被覆部材をネックチューブを介して冷却することができる。したがって、本発明によれば、液体ヘリウム槽を外側から覆う被覆部材が前記のように冷却されることにより、液体ヘリウム槽に対する外部からの熱侵入を抑制することができるので、従来設けられていた液体窒素槽を省略して装置全体の小型化を図りつつ液体ヘリウム槽に対する熱侵入を抑制することができる。
【００１２】
しかも、本発明では、冷凍機自体をネックチューブ内に挿入するのではなく、冷凍機と熱的に接続された第１冷却部材をネックチューブ内に挿入することとしているため、ネックチューブの太さに合わせて第１冷却部材を形成すれば、ネックチューブの太さを変更することなく既存のネックチューブに対して取付可能な再凝縮装置を提供することができる。したがって、本発明によれば、既存のネックチューブの内径を広げずに再凝縮装置を適用することができるので、外部から熱侵入を受けるネックチューブの面積を拡大することなく、被覆部材を冷却することが可能となる。
【００１３】
前記再凝縮装置において、前記第１冷却部材は、筒状に形成され、前記第２冷却部材は、前記第１冷却部材の内側を通って前記ネックチューブ内に挿入可能な直径寸法を有することが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、第１冷却部材の内側を通して第２冷却部材もネックチューブ内に挿入することができるので、既存のネックチューブの内径を広げずに、当該ネックチューブ内に第１冷却部材及び第２冷却部材の双方を挿入することができる。しかも、前記構成によれば、第２冷却部材が第１冷却部材の内側に配設されるため、この第１冷却部材によって第２冷却部材に対する外部からの熱侵入を抑制することができ、当該熱侵入に起因する再凝縮の効率の低下を抑えることができる。
【００１５】
前記再凝縮装置において、前記第１冷却部材のうち、前記ネックチューブの外部に配置される部分を外側から覆うことにより、前記第１冷却部材との間に第１室を形成する室形成部材をさらに備え、前記第１室内には、負圧が形成されることが好ましい。
【００１６】
この構成によれば、第１室内に負圧が形成されていることにより、この第１室内の気体を介した熱伝達が抑制されるため、室形成部材に覆われた部分における第１冷却部材に対する外部からの熱侵入を抑制することができる。特に、室形成部材は、第１冷却部材のうちのネックチューブの外部に配置される部分を覆うため、第１冷却部材のうちのネックチューブの外部に配置された部分に対する外側（つまり室温環境）からの熱侵入を有効に抑制することができる。ここで、第１室に負圧を形成する際に、当該第１室内に断熱部材（例えば、Super Insulation）を挿入することとすれば、第１冷却部材に対する熱侵入をより有効に抑制することができる。
【００１７】
前記再凝縮装置において、前記第１冷却部材と第２冷却部材との間には、前記第１冷却部材の外部から隔離された第２室が形成され、前記第２室内には、負圧が形成されることが好ましい。
【００１８】
この構成によれば、第１冷却部材と第２冷却部材との間の第２室内に負圧が形成されることにより、この第２室内の気体を介した熱伝達も抑制されるため、第１冷却部材と第２室との双方によって第２冷却部材に対する熱侵入を有効に抑制することができる。
【００１９】
前記再凝縮装置において、前記室形成部材は、前記第１室内の気体を排出可能な排出ポートを有し、前記第１冷却部材には、前記第１室と第２室とを連通させる連通孔が形成されていることが好ましい。
【００２０】
この構成によれば、第１室と第２室とが連通孔を介して連通しているため、排出ポートから第１室内の気体を排出することにより、第１室及び第２室内に負圧を形成することができる。
【００２１】
前記再凝縮装置において、前記第１冷却部材は、前記冷凍機から前記内側接触部へ向けて伝達する振動を吸収する振動吸収部を有することが好ましい。
【００２２】
この構成によれば、振動吸収部を有する第１冷却部材により、冷凍機で発生した振動が内側接触部を介してネックチューブに伝達するのを抑制することができるため、超伝導磁石による静磁場に対して振動が与える影響を抑えることができ、分析精度の低下を抑制することができる。
【００２３】
また、本発明は、超伝導磁石による静磁場を利用して被検体の分析を行うＮＭＲ分析装置であって、前記超伝導磁石及び前記超伝導磁石を冷却するための液体ヘリウムを収納する液体ヘリウム槽と、この液体ヘリウム槽から上に突出するネックチューブと、前記液体ヘリウム槽を外側から覆うとともに前記ネックチューブに対して外側から熱的に接触する外側接触部を有する被覆部材と、前記ネックチューブに設けられ、前記液体ヘリウムの再凝縮を行う前記再凝縮装置とを備え、前記再凝縮装置の第１冷却部材は、前記ネックチューブに挿入可能となる直径寸法を有する第１挿入部と、この第１挿入部の外側面に設けられ、前記被覆部材の外側接触部が接触する前記ネックチューブの一部に対し内側から接触することにより前記被覆部材を冷却する内側接触部とを有することを特徴とするＮＭＲ分析装置を提供する。
【００２４】
本発明によれば、冷凍機の第１冷却段に熱的に接続された内側接触部をネックチューブの内側に接触させることにより、被覆部材をネックチューブを介して冷却することができる。したがって、本発明によれば、液体ヘリウム槽を外側から覆う被覆部材が前記の様に冷却されることにより、液体ヘリウム槽に対する外部からの熱侵入を抑制することができるので、従来設けられていた液体窒素槽を省略して装置全体の小型化を図りつつ液体ヘリウム槽に対する熱侵入を抑制することができる。
【００２５】
しかも、本発明では、冷却器自体をネックチューブ内に挿入するのではなく、冷凍機と熱的に接触した第１冷却部材をネックチューブ内に挿入することとしているため、ネックチューブの太さに合わせて第１冷却部材を形成すれば、ネックチューブの太さを変更することなく既存のネックチューブに対して取付可能な再凝縮装置を提供することができる。したがって、本発明によれば、既存のネックチューブの内径を広げずに再凝縮装置を適用することができるので、外部から熱侵入を受けるネックチューブの面積を拡大することなく、被覆部材を冷却することが可能となる。
【００２６】
また、本発明は、超伝導磁石及び前記超伝導磁石を冷却するための液体ヘリウムを収納する液体ヘリウム槽と、この液体ヘリウム槽から上に突出するネックチューブと、前記液体ヘリウム槽を外側から覆うとともに前記ネックチューブに対して外側から熱的に接触する第２外側接触部を有する第２被覆部材と、この第２被覆部材を外側から覆うとともに前記ネックチューブに対して熱的に接触する第１外側接触部を有する第１被覆部材とを備えた磁場発生部に設けられ、前記液体ヘリウムの再凝縮を行うための再凝縮装置であって、第１冷却段及びこの第１冷却段よりも低温となる第２冷却段を有する冷凍機と、前記第２冷却段に熱的に接続されるとともに、少なくとも一部が前記ネックチューブに挿入されて前記液体ヘリウムの再凝縮を行う第２冷却部材と、前記第１冷却段に熱的に接続されるとともに、少なくとも一部が前記ネックチューブに挿入される第１冷却部材とを備え、前記第１冷却部材は、前記ネックチューブに挿入可能となる直径寸法を有する第１挿入部と、この第１挿入部の外側面に設けられ、前記ネックチューブの一部に対し内側から接触することにより前記被覆部材を冷却する内側接触部とを有し、前記内側接触部が前記ネックチューブに接触する位置は、前記第１外側接触部の高温側端部と前記第２外側接触部の低温側端部との間であることを特徴とする再凝縮装置を提供する。
【００２７】
本発明によれば、冷凍機の第１冷却段に熱的に接続された内側接触部をネックチューブの内側に接触させることにより、被覆部材をネックチューブを介して冷却することができる。したがって、本発明によれば、液体ヘリウム槽を外側から覆う被覆部材が前記のように冷却されることにより、液体ヘリウム槽に対する外部からの熱侵入を抑制することができるので、従来設けられていた液体窒素槽を省略して装置全体の小型化を図りつつ液体ヘリウム槽に対する熱侵入を抑制することができる。
【００２８】
しかも、本発明では、冷凍機自体をネックチューブ内に挿入するのではなく、冷凍機と熱的に接続された第１冷却部材をネックチューブ内に挿入することとしているため、ネックチューブの太さに合わせて第１冷却部材を形成すれば、ネックチューブの太さを変更することなく既存のネックチューブに対して取付可能な再凝縮装置を提供することができる。したがって、本発明によれば、既存のネックチューブの内径を広げずに再凝縮装置を適用することができるので、外部から熱侵入を受けるネックチューブの面積を拡大することなく、被覆部材を冷却することが可能となる。
【００２９】
さらに、本発明によれば、内側接触部が第１外側接触部の高温側端部と第２外側接触部の低温側端部との間でネックチューブに接触するため、当該ネックチューブを介して第１外側接触部及び第２外側接触部の少なくとも一方を冷却することにより、上述のように液体ヘリウム槽に対する外部からの熱侵入を有効に抑制することができる。しかも、前記構成では、第２被覆部材を覆う第１被覆部材によって当該第２被覆部材に対する外部からの熱侵入をも抑制することができるため、液体ヘリウム槽に対する外部からの熱侵入をより有効に抑制することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、ＮＭＲ分析装置全体の小型化と、液体ヘリウム槽に対する熱侵入の抑制との両立を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態に係るＮＭＲ分析装置の全体構成を概略的に示す正面断面図である。
【図２】図１の再凝縮装置を拡大して示す正面図である。
【図３】図２の再凝縮装置を取り外した状態を示す正面図である。
【図４】図２の再凝縮装置のみを示す正面図である。
【図５】液体ヘリウム槽からネックチューブの先端部までの高さ位置と温度との関係を示す概略図である。
【図６】内側接触部を有する本実施形態に係るＮＭＲ分析装置と内側接触部を有しない比較例とにおける各部の温度を示す表である。
【図７】図１のＮＭＲ分析装置の変形例の一部を拡大して示す正面断面図である。
【図８】図２の内側接触部を示す平面断面図である。
【図９】図２の内側接触部の変形例を示す平面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。
【００３３】
図１は、本発明の実施形態に係るＮＭＲ分析装置の全体構成を概略的に示す正面断面図である。
【００３４】
図１を参照して、ＮＭＲ分析装置１は、超伝導磁石による静磁場内に配置された被検体（図示せず）の分析を行うためのものである。具体的に、ＮＭＲ分析装置１は、貫通孔２ａ内に静磁場を生じさせる磁場発生部２と、この磁場発生部２に設けられ当該磁場発生部２において気化した冷媒を再凝縮するための再凝縮装置３と、前記貫通孔２ａ内の磁場の均一度を補正するための磁場補正部４とを備えている。そして、ＮＭＲ分析装置１は、磁場補正部４内に配置された被検体について分析を行う。
【００３５】
磁場発生部２は、環状の超伝導磁石５と、この超伝導磁石５及び超伝導磁石５を冷却するための液体ヘリウム６を収納する液体ヘリウム槽７と、この液体ヘリウム槽７から上に突出する一対のネックチューブ２４及びネックチューブ２５と、内部に真空室を形成するとともにこの真空室内に前記液体ヘリウム槽７及び各ネックチューブ２４、２５を収容する真空容器１０と、液体ヘリウム槽７と真空容器１０との間で液体ヘリウム槽７を包囲することにより液体ヘリウム槽７に対する外部からの熱侵入を抑制する熱シールド８（第２被覆部材）及び熱シールド９（第１被覆部材）とを備えている。
【００３６】
液体ヘリウム槽７は、超伝導磁石５及び液体ヘリウム６を収納するステンレスからなる容器である。具体的に、液体ヘリウム槽７は、超伝導磁石５の形状に対応して環形状を有している。
【００３７】
ネックチューブ２４、２５の上端部はそれぞれ真空容器１０を貫通して上に開口している。ネックチューブ２４には、再凝縮装置３が着脱可能に取り付けられている。一方、本実施形態において、ネックチューブ２５には、図外の蓋体が取り付けられ、当該ネックチューブ２５の上部の開口は、閉じられている。なお、ネックチューブ２５にも再凝縮装置３を設けることにより、液体ヘリウムの再凝縮の効率化を図ることもできる。
【００３８】
熱シールド８は、各ネックチューブ２４、２５を挿通させた状態で液体ヘリウム槽７の周囲を覆う。具体的に、熱シールド８は、液体ヘリウム槽７の形状に対応して環形状を有し、ネックチューブ２４、２５の外周面のそれぞれに対し全周にわたり熱的に接触する一対の外側接触部８ａを有している。
【００３９】
熱シールド９は、各ネックチューブ２４、２５を挿通させた状態で熱シールド８の周囲を覆うことにより、熱シールド８に対する外部からの熱侵入を抑制する。具体的に、熱シールド９は、熱シールド８の形状に対応して環形状を有し、ネックチューブ２４、２５の外周面のそれぞれに対し全周にわたり熱的に接触する一対の外側接触部９ａを有している。
【００４０】
図２は、図１の再凝縮装置を拡大して示す正面図である。図３は、図２の再凝縮装置を取り外した状態を示す正面図である。図４は、図２の再凝縮装置のみを示す正面図である。
【００４１】
図１〜図４を参照して、再凝縮装置３は、前記液体ヘリウム槽７で気化してネックチューブ２４内で上昇するヘリウムガスを再凝縮するとともに、各熱シールド８、９を冷却するためのものである。具体的に、再凝縮装置３は、冷凍機１１と、この冷凍機１１を磁場発生部２に取り付けるための取付部材１２と、前記冷凍機１１の第１冷却段１１ａに熱的に接続された第１冷却部材１４と、前記冷凍機１１の第２冷却段１１ｂに熱的に接続された第２冷却部材１５とを備えている。
【００４２】
冷凍機１１は、２段式の極低温冷凍機である。具体的に、冷凍機１１は、冷凍機本体１１ｃと、この冷凍機本体１１ｃに設けられた３０Ｋ〜６０Ｋ（−２４３℃〜−２１３℃）の第１冷却段１１ａと、この第１冷却段１１ａよりも先端側の位置で冷凍機本体１１ｃに設けられた４．２Ｋ（−２６９℃）の第２冷却段１１ｂとを備えている。
【００４３】
取付部材１２は、前記冷凍機１１をネックチューブ２４に取り付けるためのものである。具体的に、取付部材１２は、冷凍機１１から先端側（図の下方）に延びる取付部材本体１６と、この取付部材本体１６の下面とネックチューブ２４の上面との間に設けられるＯリング１７と、取付部材本体１６をネックチューブ２４に固定する固定部材１８と、取付部材本体１６を支持するための支持台１９（図１参照）と、取付部材本体１６と第１冷却部材１４とを接続するための第１接続部２３とを備えている。この第１接続部２３は、第１冷却部材１４と取付部材本体１６との間で第１室Ｓ１（図４参照）を形成するためのものである。つまり、本実施形態では、取付部材本体１６及び第１接続部２３が第１冷却部材１４の外側に第１室Ｓ１を形成するための室形成部材の一例を構成する。
【００４４】
取付部材本体１６は、後述する第１冷却部材１４のうちネックチューブ２４の外部に配置される部分を外側から覆う。具体的に、取付部材本体１６は、第１冷却段１１ａよりも基端側（図の上側）で冷凍機本体１１ｃに固定されるとともに先端側に延びる筒状部１６ａと、この筒状部１６ａの途中部に設けられた振動吸収部１６ｂと、筒状部１６ａの先端部（下端部）に設けられたフランジ１６ｃと、筒状部１６ａ内の気体を排出可能な排出ポート１６ｄとを備えている。前記振動吸収部１６ｂは、前記筒状部１６ａの一部が蛇腹（ベローズ）状に加工された部分からなり、弾性変形（伸縮）することにより冷凍機１１において発生した振動が磁場発生部２（ネックチューブ２４）に伝達するのを抑制する。Ｏリング１７は、前記取付部材本体１６のフランジ１６ｃとネックチューブ２４の開口縁部との間で挟持されることにより、取付部材本体１６とネックチューブ２４との間からヘリウムガスが流出するのを抑制する。固定部材１８は、前記Ｏリング１７を挟持した状態にある取付部材本体１６とネックチューブ２４との上下方向の移動を拘束するためのものである。
【００４５】
支持台１９は、磁場発生部２とは別に冷凍機１１自体を支持するためのものである。具体的に、支持台１９は、図１に示すように、冷凍機１１に固定された固定板１９ａと、この固定板１９ａを支持する４本の脚部１９ｂとを備えている。このように、支持台１９によって冷凍機１１自体が支持されることにより、冷凍機１１が直接磁場発生部２に支持されている場合と比較して、冷凍機１１からの振動が磁場発生部２（ネックチューブ２４）に伝達するのを抑制することができる。
【００４６】
第１冷却部材１４は、その一部がネックチューブ２４内に挿入され、前記熱シールド８を冷却する。具体的に、第１冷却部材１４は、冷凍機１１の第１冷却段１１ａに熱的に接続された筒状の第１本体部２０と、この第１本体部２０に設けられた内側接触部２１と、第１本体部２０の先端部と後述する第２冷却部材１５とを接続する第２接続部２２とを備えている。この第２接続部２２は、第２冷却部材１５との間で第２室Ｓ２（図４参照）を形成するためのものであり、後述する第２冷却部材１５とともに説明する。
【００４７】
第１本体部２０は、前記取付部材本体１６の内側位置で冷凍機１１から先端側（図の下側）に延びる部材であり、アルミニウムからなる。この第１本体部２０は、前記冷凍機１１の第１冷却段１１ａに接続された基部２０ａと、この基部２０ａから先端側に延びるとともに前記ネックチューブ２４内に挿入される第１挿入部２０ｄとを備えている。基部２０ａの途中部には、当該基部２０ａの一部が蛇腹（ベローズ）状に加工された部分からなる振動吸収部２０ｂが設けられている。この振動吸収部２０ｂは、弾性変形（伸縮）することにより冷凍機１１において発生した振動が磁場発生部２（ネックチューブ２４）に伝達するのを抑制する。第１挿入部２０ｄは、ネックチューブ２４内に挿入可能となるように基部２０ａ及び第１冷却段１１ａよりも小さな直径寸法を有している。この第１挿入部２０ｄの外側面と前記取付部材本体１６の筒状部１６ａの内側面との間には、筒状の第１接続部２３が設けられ、この第１接続部２３によって第１本体部２０と筒状部１６ａとの間に第１室Ｓ１が形成されている。この第１室Ｓ１は、前記排出ポート１６ｄに連通し、基部２０ａに形成された連通孔２０ｃを介して第１本体部２０の内側のスペースにも連通している。
【００４８】
図８は、図２の内側接触部を示す平面断面図である。
【００４９】
図２及び図８を参照して、内側接触部２１は、第１本体部２０の第１挿入部２０ｄとネックチューブ２４とを熱的に接続する。具体的に、内側接触部２１は、熱伝導性の良好な材質（例えば、ＢｅＣｕ、リン青銅等）からなり、第１挿入部２０ｄの外側面に固定された接触部本体２１ａと、この接触部本体２１ａの外側面から突出する多数の接触フィン２１ｂとを備えている。各接触フィン２１ｂは、ネックチューブ２４の内側面に接触することにより弾性変形して、当該ネックチューブ２４の内側面に対する接触面積を有効に確保する。なお、図８では、接触フィン２１ｂを接触部本体２１ａの外側にのみ設けた内側接触部２１について説明したが、図９に示すように内外両側に接触フィンを設けた内側接触部２１とすることもできる。具体的に、図９に示す内側接触部２１は、接触部本体２１ｃと、この接触部本体２１ｃの外側面から突出する多数の外側フィン２１ｄと、接触部本体２１ｃの内側面から突出する多数の内側フィン２１ｅとを備えている。各内側フィン２１ｅは、接触部本体２１ｃを第１挿入部２０ｄの外側に嵌めることにより弾性変形して、当該第１挿入部２０ｄの外側面に対する接触面積を有効に確保する。また、各外側フィン２１ｄは、ネックチューブ２４の内側面に接触することにより弾性変形して、当該ネックチューブ２４の内側面に対する接触面積を有効に確保する。なお、前記接触フィン２１ｂ、外側フィン２１ｄ、内側フィン２１ｅは、本実施形態の振動吸収部の一例を構成する。つまり、各フィン２１ｂ、２１ｄ、２１ｅは、冷凍機１１から伝達する振動を吸収可能な弾性率を有している。
【００５０】
そして、内側接触部２１は、図２に示すように、熱シールド８の外側接触部８ａが接触するネックチューブ２４の一部に対し内側から接触する位置に配設されている。したがって、冷凍機１１の第１冷却段１１ａに熱的に接続された内側接触部２１からの冷熱は、ネックチューブ２４を介して熱シールド８に伝達する。これにより、熱シールド８は、冷凍機１１の第１冷却段１１ａに対応する温度まで冷却されるため、この熱シールド８によって覆われた液体ヘリウム槽７に対する外部からの熱侵入が抑制される。
【００５１】
図２及び図４を参照して、第２冷却部材１５は、その一部がネックチューブ２４内に挿入され、当該ネックチューブ２４内のヘリウムガスを再凝縮するためのものである。具体的に、第２冷却部材１５は、前記第１冷却部材１４の第１本体部２０の内側位置で冷凍機１１から先端側（図の下側）に延びる筒状の部材であり、アルミニウムからなる。第２冷却部材１５は、冷凍機１１の第２冷却段１１ｂに熱的に接続された筒状の基部１５ａと、この基部１５ａから先端側に延びるとともに前記ネックチューブ２４内に挿入される第２挿入部１５ｂとを備えている。この第２挿入部は、ネックチューブ２４内に挿入可能となるように基部１５ａよりも小さな直径寸法を有している。
【００５２】
前記第２挿入部１５ｂの外側面と前記第１挿入部２０ｄの先端部との間には、筒状の第２接続部２２が設けられ、この第２接続部２２によって第１本体部２０と第２冷却部材１５との間に第２室Ｓ２が形成されている。この第２室Ｓ２は、前記第１本体部２０に形成された連通孔２０ｃを介して、第１本体部２０と筒状部１６ａとの間に形成された第１室Ｓ１と連通するため、排出ポート１６ｄから筒状部１６ａ内の気体を排出することにより、図４に点描で示す室内に負圧を形成することができる。したがって、第１冷却部材１４に対する外部からの熱侵入を抑制することができるとともに、この第１冷却部材１４の内側に位置する第２冷却部材に対する外部からの熱侵入も抑制することができる。特に、本実施形態では、ネックチューブ２４の外側（上側）に位置して、室温の環境下に置かれる部分にも室Ｓ１が形成されているため、この部分に対する熱侵入を抑制することにより、液体ヘリウムの再凝縮及び熱シールド８の冷却を有効に行うことができる。なお、第１室Ｓ１に負圧を形成する際に、当該第１室Ｓ１内に断熱部材（例えば、Super Insulation）を挿入することとすれば、第１本体部２０に対する熱侵入をより有効に抑制することができる。
【００５３】
以下、前記ＮＭＲ分析装置１による熱侵入の抑制作用について、図５及び図６を参照して説明する。図５は、液体ヘリウム槽７からネックチューブ２４の先端部までの高さ位置と温度との関係を示す概略図である。図６は、内側接触部２１を有する本実施形態に係るＮＭＲ分析装置と内側接触部を有しない比較例とにおける各部の温度を示す表である。
【００５４】
図５及び図６を参照して、外側接触部８ａが接触する部分におけるネックチューブ２４の温度は、本実施形態に係る構成の方が比較例よりも低くなる。また、熱シールド８の温度Ｔ１も、本実施形態に係る構成の方が比較例よりも低くなる。そして、液体ヘリウム槽７の温度Ｔ２は、本実施形態に係る構成及び比較例において約４．２Ｋで同等である。
【００５５】
その結果、次のようなことが起きる。
【００５６】
ヘリウム槽７に対する外部からの熱侵入は、図５に示すように、外側接触部８ａからネックチューブ２４や構造部材を経由してヘリウム槽７に入る熱伝導分Ｑ１と、熱シールド８から液体ヘリウム槽７に入る輻射熱伝達分Ｑ２とに大別できる。ここで、熱伝導分Ｑ１は、外側接触部８ａと液体ヘリウム槽７との温度差が大きいほど大きくなる。同様に、輻射熱伝達分Ｑ２は、熱シールド８と液体ヘリウム槽７との温度差が大きいほど大きくなる。したがって、ヘリウム槽７に対する外部からの熱侵入は、本実施形態に係る構成に比べて、比較例の方が大きくなる。
【００５７】
以上のように、本実施形態に係るＮＭＲ分析装置１においては、内側接触部を有しない比較例と比べて、液体ヘリウム槽７に対する外部からの熱侵入を有効に抑制できていることが分かる。
【００５８】
以上説明したように、前記実施形態に係るＮＭＲ分析装置１によれば、冷凍機１１の第１冷却段１１ａに熱的に接続された内側接触部２１をネックチューブ２４の内側に接触させることにより、ネックチューブ２４だけでなく熱シールド８もネックチューブ２４を介して冷却することができる。したがって、前記ＮＭＲ分析装置１によれば、ネックチューブ２４及び熱シールド８が前記のように冷却されることにより、液体ヘリウム槽７に対する外部からの熱侵入（前記熱伝導分Ｑ１及び輻射熱伝達分Ｑ２）を抑制することができるので、従来設けられていた液体窒素槽を省略して装置全体の小型化を図りつつ液体ヘリウム槽７に対する熱侵入を抑制することができる。
【００５９】
しかも、前記ＮＭＲ分析装置１では、冷凍機１１自体をネックチューブ２４内に挿入するのではなく、冷凍機１１と熱的に接続された第１冷却部材１４の第１挿入部２０ｄをネックチューブ２４内に挿入することとしているため、ネックチューブ２４の太さに合わせて第１冷却部材１４を形成すれば、ネックチューブ２４の太さを変更することなく既存のネックチューブ２４に対して取付可能な再凝縮装置３を提供することができる。したがって、前記再凝縮装置３によれば、既存のネックチューブ２４の内径を広げずに再凝縮装置３を適用することができるので、外部から熱侵入をうけるネックチューブ２４の面積を拡大することなく、熱シールド８を冷却することが可能となる。
【００６０】
さらに、前記ＮＭＲ分析装置１では、冷凍機１１により冷却される熱シールド８の外側に熱シールド９を設けているため、この熱シールド９によって熱シールド８に対する外部からの熱侵入をも抑制することができる。
【００６１】
前記実施形態のように、第１冷却部材１４の内側を通して第２冷却部材１５をネックチューブ２４内に挿入する構成によれば、既存のネックチューブ２４の内径を広げずに、当該ネックチューブ２４内に第１冷却部材１４及び第２冷却部材１５の双方を挿入することができる。しかも、前記実施形態では、第１冷却部材１４の内側に第２冷却部材１５が配設されているため、この第１冷却部材１４によって第２冷却部材１５に対する外部からの熱侵入を抑制することができ、当該熱侵入に起因する再凝縮の効率の低下を抑えることができる。
【００６２】
前記実施形態のように、第１本体部２０のうちネックチューブ２４の外部に配置される部分を覆う取付部材本体１６及び第１接続部２３（室形成部材の一例）と、第１冷却部材１４との間の第１室Ｓ１に負圧が形成される構成によれば、第１室Ｓ１内の気体を介した熱伝達が抑制されるため、取付部材本体１６及び第１接続部２３に覆われた部分における第１冷却部材１４に対する外部からの熱侵入を抑制することができる。特に、取付部材本体１６及び第１接続部２３は、第１冷却部材１４のうちのネックチューブ２４の外部に配置される部分を覆うため、第１冷却部材１４のうちネックチューブ２４の外部に配置された部分に対する外側（つまり室温環境）からの熱侵入を有効に抑制することができる。
【００６３】
前記実施形態のように第１冷却部材１４と第２冷却部材１５との間の第２室Ｓ２（図４参照）に負圧が形成される構成によれば、第２室Ｓ２内の気体を介した熱伝達が抑制されるため、第１冷却部材１４と第２室Ｓ２との双方によって第２冷却部材１５に対する熱侵入を有効に抑制することができる。
【００６４】
前記実施形態のように、取付部材本体１６に排出ポート１６ｄを形成するとともに第１本体部２０に連通孔２０ｃを形成した構成によれば、第１室Ｓ１と第２室Ｓ２とが連通孔２０ｃを介して連通しているため、排出ポート１６ｄから第１室Ｓ１内の気体を排出することにより、室Ｓ１、Ｓ２内に負圧を形成することができる。
【００６５】
前記実施形態のように、第１本体部２０に振動吸収部２０ｂを設けた構成、又は、内側接触部２１が弾性変形可能な接触フィン２１ｂ、２１ｄ、２１ｅを有する構成によれば、振動吸収部２０ｂ又は接触フィン２１ｂ、２１ｄ、２１ｅにより、冷凍機１１で発生した振動が内側接触部２１を介してネックチューブ２４に伝達するのを抑制することができるため、超伝導磁石５による静磁場に対して振動が与える影響を抑えることができ、分析精度の低下を抑制することができる。
【００６６】
なお、前記実施形態では、図４に示すように取付部材本体１６と第１冷却部材１４とを接続する第１接続部２３によって、第１冷却部材１４と取付部材本体１６との間に第１室Ｓ１を形成することとしているが、図７に示すように第１接続部２３を省略することもできる。
【００６７】
具体的に、図７に示す構成では、内側接触部２１がネックチューブ２４と第１挿入部２０ｄとの間の気体の流通を遮断するシール部材からなる。このように構成することにより、内側接触部２１よりも上のスペースを前記第１室Ｓ１として利用することができるため、前記第１接続部２３を省略することが可能となる。
【００６８】
前記のようなシール性をもつ内側接触部２１を構成する部材として、周知のシール部材を利用することもできるが、より高い熱伝導性を確保するために以下のような構成を採用することができる。例えば、比較的融点の低い材料（例えば、ガリウム：融点３２℃）をネックチューブ２４と第１本体部２０との間に固体の状態で配置し、この材料を融解させて凝固させる。これにより、ネックチューブ２４と第１本体部２０との間の気体の流通を遮断することができる。なお、前記材料としてインジウム（融点１５６℃）を採用することもできる。また、図８及び図９で説明した内側接触部２１の各フィン２１ｂ、２１ｄ、２１ｅの間に前記材料を固体の状態で配置し、これを融解、凝固させてもよい。
【００６９】
また、前記実施形態では、ステンレスからなるネックチューブ２４、２５について説明したが、熱シールド８の外側接触部８ａに接触する部分をより熱伝導性の高い材料（例えば、銅）で構成することもできる。
【００７０】
さらに、前記実施形態では、１本の筒状部材からなる第２冷却部材１５について説明したが、第２冷却部材を２本の筒を内外２重に配置した構成とすることもできる。このようにすれば、内側の管内のヘリウムガスの流動、及び、内側の管と外側の管との間のヘリウムガスの流動がそれぞれ一方通行となって、第２冷却部材内の熱伝達の効率が向上することができる。
【００７１】
また、前記実施形態では、熱シールド８の外側接触部８ａが接触するネックチューブ２４の一部に対し内側から内側接触部２１を接触させているが、内側接触部２１は、熱シールド９の外側接触部９ａの高温側端部（図２の上側端部）と熱シールド８の外側接触部８ａの低温側端部（図２の下側端部）との間においてネックチューブ２４に対し内側から接触すれば、熱シールド８、９の少なくとも一方を冷却することにより液体ヘリウム槽７に対する熱侵入を抑制することができる。
【００７２】
また、内側接触部２１によって熱シールド８、９の外側接触部８ａ、９ａの双方を冷却するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７３】
Ｓ１    第１室
Ｓ２    第２室
１    ＮＭＲ分析装置
２    磁場発生部
５    超伝導磁石
７    液体ヘリウム槽
２４、２５    ネックチューブ
８、９    熱シールド（被覆部材）
８ａ、９ａ    外側接触部
１１    冷凍機
１１ａ    第１冷却段
１１ｂ    第２冷却段
１４    第１冷却部材
１５    第２冷却部材
１６    取付部材本体（室形成部材の一例）
１６ｄ    排出ポート
２０ｂ    振動吸収部
２０ｃ    連通孔
２０ｄ    第１挿入部
２１    内側接触部
２３    第２接続部（室形成部材の一例）
【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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