(57)【要約】【課題】本発明の目的は、静磁場の方向が水平方向である核磁気共鳴装置において、磁場均一性が良く、高感度に計測できる核磁気共鳴プローブコイルを提供することにある。【解決手段】本発明は、プローブコイルを構成する部材を磁場分布の乱れを抑えるように考慮して、構成や形状、配置し、受信コイルを構成する中空円板基板上に形成した超電導薄膜コイルと、曲線形状を有するコイル支持部材とを用いることにより、磁場均一性を向上させることができ、高い感度が得られる核磁気共鳴装置を実現する。【選択図】図２
2008145228.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の枠体に形成された第１コイルと前記第１の枠体に対峙して設けられた第２の枠体に形成された第２コイルとから構成され第１の方向に静磁場を印加するスプリット型超電導磁石と、
試料を前記第１の方向と直交する方向に移動させ、前記第１および第２コイルの間の所定の位置に試料を搬送する手段と、
前記第１および第２コイルの中心軸を含む領域に、前記第１の方向に延伸して設置されたプローブと、
前記プローブの先端に設けられ、受信用コイルと送信用コイルとこれらのコイルを支持するコイル支持部材とを有するプローブコイルと、を備え、
前記コイル支持部材は、平行に対峙する２つの平面と、前記２つの平面のそれぞれに接続された２つの曲面とを有する部材により囲まれてなる本体部と、前記平面の一つに取り付け部材により接続される第１のオサエ板と、前記平面の他の一つに取り付け部材により接続される第２のオサエ板とを具備してなり、
前記受信用コイルは、前記第１および第２のオサエ板と、前記第１および第２の平面を有する部材のそれぞれを貫通するように設けられた開口部内に配置され、
前記送信用コイルは、前記受信用コイルを囲むように前記本体部に形成され、
前記オサエ板と前記本体部との接触面の法線が、前記静磁場の磁力線と直交するように配置されることを特徴とする核磁気共鳴装置。
【請求項２】
前記受信用コイルは、ソレノイドコイルであることを特徴とする請求項１に記載の核磁気共鳴装置。
【請求項３】
前記受信用コイルは、その中心軸が前記第１の方向に直交する方向に設けられているソレノイドコイルであることを特徴とする請求項１に記載の核磁気共鳴装置。
【請求項４】
前記受信用コイルは、中空円板の基板上に設けた円状の超電導薄膜コイルを複数枚積層し、前記超電導薄膜コイル間が導電性金属により接続されて形成されたソレノイドコイルであることを特徴とする請求項１に記載の核磁気共鳴装置。
【請求項５】
前記第１および第２のオサエ板は、半円筒状の形状を有することを特徴とする請求項１に記載の核磁気共鳴装置。
【請求項６】
前記超電導薄膜コイルは、所定の膜厚を有するバッファ層を介して前記基板上に形成されることを特徴とする請求項４に記載の核磁気共鳴装置。
【請求項７】
前記超電導薄膜コイルの膜厚は、１００ｎｍ以上で１μｍ以下であることを特徴とする請求項４に記載の核磁気共鳴装置。
【請求項８】
前記基板の材料は、サファイアであることを特徴とする請求項４に記載の核磁気共鳴装置。
【請求項９】
前記送信用コイルは、並列接続された２つのコイルから少なくとも構成されたサドルコイルであることを特徴とする請求項１に記載の核磁気共鳴装置。
【請求項１０】
前記送信用コイルは、並列接続された２つのコイルから少なくとも構成されたサドルコイルであり、該２つのコイル面の法線は前記第１の方向に直交する方向であることを特徴とする請求項１に記載の核磁気共鳴装置。
【請求項１１】
前記取り付け部材の接続部は、前記送信用コイルが設けられた領域よりも外側の前記本体部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の核磁気共鳴装置。
【請求項１２】
第１の枠体に形成された第１コイルと前記第１の枠体に対峙して設けられた第２の枠体に形成された第２コイルとから構成され第１の方向に静磁場を印加するスプリット型超電導磁石と、
試料を前記第１の方向と直交する方向に移動させ、前記第１および第２コイルの間の所定の位置に試料を搬送する手段と、
前記コイルの中心軸を含む領域に、前記第１の方向に延伸して設置されたプローブと、
前記プローブの先端に設けられ、受信用コイルと送信用コイルとこれらのコイルを支持するコイル支持部材とを有するプローブコイルと、を備え、
前記送信用コイルは、前記受信用コイルを囲むように前記本体部に形成され、
前記コイル支持部材は、平行に対峙する２つの平面と、前記２つの平面のそれぞれに接続された２つの曲面とを有する部材により囲まれてなる本体部と、前記平面の一つに取り付け部材により接続される第１のオサエ板と、前記平面の他の一つに取り付け部材により接続される第２のオサエ板とを具備してなり、
前記受信用コイルは、中空円板の基板上に設けた円状の超電導薄膜コイルを複数枚積層し、前記超電導薄膜コイル間が導電性金属により接続され、前記積層された中空円板に内接して円筒状のパイプが固定されたソレノイドコイルであって、前記第１および第２のオサエ板と、前記第１および第２の平面を有する部材のそれぞれを貫通するように設けられた開口部内に配置され、
前記オサエ板と前記本体部との接触面の法線が、前記静磁場の磁力線と直交するように配置されることを特徴とする核磁気共鳴装置。
【請求項１３】
前記受信用コイルは、その中心軸が前記第１の方向に直交する方向に設けられているソレノイドコイルであることを特徴とする請求項１２に記載の核磁気共鳴装置。
【請求項１４】
前記超電導薄膜コイルは、所定の膜厚を有するバッファ層を介して前記基板上に形成されることを特徴とする請求項１２に記載の核磁気共鳴装置。
【請求項１５】
前記超電導薄膜コイルの膜厚は、１００ｎｍ以上で１μｍ以下であることを特徴とする請求項１２に記載の核磁気共鳴装置。
【請求項１６】
前記基板の材料は、サファイアであることを特徴とする請求項１２に記載の核磁気共鳴装置。
【請求項１７】
前記送信用コイルは、並列接続された２つのコイルから少なくとも構成されたサドルコイルであることを特徴とする請求項１２に記載の核磁気共鳴装置。
【請求項１８】
前記送信用コイルは、並列接続された２つのコイルから少なくとも構成されたサドルコイルであり、該２つのコイル面の法線は前記第１の方向に直交する方向であることを特徴とする請求項１２に記載の核磁気共鳴装置。
【請求項１９】
前記取り付け部材の接続部は、前記送信用コイルが設けられた領域よりも外側の前記本体部に設けられていることを特徴とする請求項１２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、核磁気共鳴装置に係り、特に、水平方向に静磁場を印加するスプリット型超電導磁石と、超電導薄膜コイルからなるプローブコイルを先端部に有し、水平方向に延伸したプローブと、から少なくとも構成される核磁気共鳴装置（Nuclear Magnetic Resonance: NMR）の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉛直方向に静磁場を印加する超電導磁石と水平方向の磁気モーメントを検出するプローブコイルとから構成される核磁気共鳴装置において、プローブコイルの構成は、第1の従来例である特開２００６−３８８６１号明細書（特許文献１）において論じられている。水平方向に静磁場を印加するスプリット型超電導磁石と鉛直方向の磁気モーメントを検出するプローブコイルとから構成される核磁気共鳴装置におけるプローブコイルの構成は、鉛直方向に延伸したプローブの場合では、第２の従来例である特開２００５−００３４３５号公報（特許文献２）において論じられており、水平方向に延伸したプローブの場合では、第３の従来例である特開２００６−０５３０２０号公報（特許文献３）、第４の従来例である特開２００６−１６２２５８号公報（特許文献４）において論じられている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３８８６１号公報
【特許文献２】特開２００５−００３４３５号公報
【特許文献３】特開２００６−０５３０２０号公報
【特許文献４】特開２００６−１６２２５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
高分解能、高感度の核磁気共鳴装置を実現するためには、試料に印加する磁場強度を強めること、試料が存在する空間の磁場均一性を高めること、プローブコイルの感度を高めることが必要である。均一な強磁場を発生するためには、磁場を発生する線材のコイル径を小さくすることが望ましく、コイルの中に配置するプローブコイルは占有空間を小さくする必要がある。プローブコイルは共振回路を形成するが、高感度のプローブコイルを実現するためには、プローブコイルのＱ値（Quality factor）を高めることが有効であり、高いＱ値を実現するためには共振回路を形成するプローブコイル内に含まれる抵抗を低減することが有効である。
【０００５】
従来、超電導薄膜を用いてプローブコイルを作製する試みは、上記第１乃至第４の従来例において論じられている。超電導体は直流抵抗が零であると共に、高周波抵抗も小さく、プローブコイルの構成要素として有用である。
【０００６】
超電導薄膜からなるプローブコイルは、高いＱ値を実現するために有用であるが、一方、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。従って、プローブコイルの設計に際しては、静磁場を乱さないように、静磁場の均一性を保つことが必要である。
【０００７】
上記第１の従来例は、高いＱ値を実現すると共に均一な磁場を実現するために、N個の個別共振器を静磁場の方向である鉛直軸に関して対称に配置し、プローブコイルを構成した例である。試料を鉛直方向に移動し、所定の位置に設置している。一般に、静磁場の方向とプローブコイルが検出する磁気モーメントの成分の方向は直交するように配置する必要があり、第1の従来例は静磁場を鉛直方向に印加しているため、このプローブコイルは水平方向の磁気モーメントを検出する。プローブは鉛直方向に延伸しているため、N個の個別共振器を鉛直軸に関して対称に配置することは容易である。しかしながら、第１の従来例は、水平方向の磁気モーメントを検出するプローブコイルを、鉛直方向に延伸したプローブを用いて構成しており、鉛直方向の磁気モーメントを検出するプローブコイルを、水平方向に延伸したプローブを用いて構成することについては考慮がなされていない。あるいはまた、プローブコイルを、受信用コイルと送信用コイルの２つのコイルから構成することについて、考慮がなされていない。
【０００８】
上記第２の従来例は、試料を鉛直方向に移動して所定の位置に設置し、静磁場の方向が水平方向である核磁気共鳴装置に関し、鉛直方向の磁気モーメントを検出するプローブコイルを構成した例であり、プローブは鉛直方向に延伸している。第２の従来例では、中空円板の基板上に設けた円状の超電導薄膜コイルを複数枚積層し、超電導薄膜コイル間を導電性金属により接続することにより、中心軸が鉛直方向のソレノイドコイルを形成している。第２の従来例は、超電導薄膜コイルのコイル面の法線と静磁場の方向を直交させ、磁場を均一にする考慮がなされているが、中空円板の基板や、中空円板の基板を支持する部材の形状や配置について、磁場の乱れを抑える考慮がなされていない。さらにまた、中空円板の基板上に設けた超電導薄膜コイルを積層してソレノイドコイルを形成し、これを受信用コイルとして用いているが、良好な磁場均一性を実現しながら、上記ソレノイドコイル以外にさらにコイルを配置することについて考慮がなされていない。
【０００９】
上記第３および第４の従来例は、試料を鉛直方向に移動して所定の位置に設置し、静磁場の方向が水平方向である核磁気共鳴装置に関し、鉛直方向の磁気モーメントを検出する受信用コイルと静磁場の方向と直交する方向の磁場を発生する送信用コイルとからプローブコイルを構成した例であり、プローブは水平方向に延伸している。第３および第４の従来例は、受信用コイルの構成要素である超電導薄膜コイルのコイル面の法線と静磁場の方向を直交させ、磁場を均一にする考慮がなされているが、超電導薄膜コイルを形成する基板や、コイルを支持するコイル支持部材の形状や配置については、磁場の乱れを抑える考慮がなされていない。
【００１０】
本発明の目的は、試料を鉛直方向に移動して所定の位置に設置し、静磁場の方向が水平方向であり、鉛直方向の磁気モーメントを検出する受信用コイルと静磁場の方向と直交する方向の磁場を発生する送信用コイルとからなるプローブコイルを有し、プローブは水平方向に延伸した核磁気共鳴装置において、磁場均一性の向上に好適な、受信用コイル、送信用コイル、これらのコイルを支持するコイル支持部材の構成を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の核磁気共鳴装置は、水平方向に静磁場を印加するスプリット型超電導磁石と、試料を鉛直方向に移動して、上記スプリット型超電導磁石を構成する２つのコイルの間の所定の位置に試料を搬送する手段と、上記スプリット型超電導磁石を構成するコイルの中心軸上に水平方向に延伸して設置されたプローブと、から少なくとも構成され、上記プローブの先端には、受信用コイルと送信用コイルとこれらのコイルを支持するコイル支持部材とを有するプローブコイルが設けられ、受信用コイルは、中心軸が鉛直方向のソレノイドコイルであり、中空円板の基板上に設けた円状の超電導薄膜コイルを複数枚積層し、超電導薄膜コイル間を導電性金属により接続して形成され、送信用コイルは、並列接続された２つのコイルから少なくとも構成されたサドルコイルであり、該２つのコイル面の法線は水平方向であり、該２つのコイルの間に上記受信用コイルが配置され、コイル支持部材は、２つの平行な平面と該２つの平面を結ぶ２つの曲面とを有し、中央に穴が形成され、該穴の中に受信用コイルが収容され、受信用コイルは上下2枚のオサエ板で固定され、送信用コイルは、コイル支持部材に開けられた穴を通して固定され、かつ上記オサエ板とコイル支持部材の接触面および超電導薄膜コイルを形成した中空円板の基板面の法線は、静磁場の磁力線と直交する配置であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、プローブコイルを構成する部材を磁場分布の乱れを抑えるように考慮して、構成や形状、配置することにより、磁場均一性を向上させることができ、高い感度が得られる核磁気共鳴装置を実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施例を、図を用いて説明する。
＜実施例１＞
実施例１は、高感度の核磁気共鳴装置を実現するために、静磁場を水平方向に印加し、水平方向に延伸して設置されたプローブを用いるものである。プローブの先端にプローブコイルを備えており、プローブコイルは超電導薄膜コイルからなる受信用コイルと銅製のコイルからなる送信用コイルとからなる。本実施例は、このプローブコイルの構成に関するものである。
【００１４】
図１は実施例１のプローブコイルを実装した核磁気共鳴装置の全体構成の断面を示す図である。４１および４２は水平方向に静磁場を加えるための２分割されたソレノイドコイルであり、横方向に置かれたものである。５１および５２は、ソレノイドコイル４１および４２の外周に設けられた２分割されたソレノイドコイルであり、磁場の補正のために設けられる。これらのコイルは、２重化されたタンク６、７の中に実装される。内側のタンク６には、液体ヘリウム８が充填され、外側のタンク７には液体窒素が充填される。ソレノイドコイル４１および４２のボア部は空間とされ、この空間を利用してプローブ１が実装される。プローブ１は水平方向に延伸して設置されており、プローブ１の先端部には、プローブコイル２が設けられる。プローブコイル２には、測定試料を入れる試料管３が置かれ、測定試料の位置には水平方向に静磁場が印加されている。試料管３は２分割されたソレノイドコイル４１および４２の分割位置を利用して鉛直方向に挿入、引出する。従って、プローブコイル２は試料から出力された磁気モーメントのうち鉛直方向の成分を検出することになる。なお、図１の下段に示したＸ、ＹおよびＺ軸の方向は、以下の図面においても、同じ基準で示される。
【００１５】
プローブコイル２の主要な構成要素である受信用コイルは、共振器を形成し、プローブの中に置かれたトリマコンデンサ（図示しない）により、同調、整合を行う。本発明では受信用コイルをソレノイドコイルから構成した。また、検出感度を高めるためには、共振器のＱ値を高める必要があり、ソレノイドコイルは超電導薄膜コイルから構成した。試料はソレノイドコイルの中に置く。ソレノイドコイルを用いることにより、サドルコイルを用いた場合に比べて、コイルが磁気モーメントを捕捉できる空間に対する試料の占める充填率を高めることができ、従って、試料から生成した磁気モーメントを効率よく捕捉することができ、高感度のプローブコイルを実現できることになる。試料は鉛直方向に挿入、引出するので、試料がコイル内に入出できるように、超電導薄膜コイルはコイル面の法線が鉛直方向となるように配置した。超電導体は−１／４πという大きな磁化率を有し、超電導体による静磁場の乱れを小さく抑えるためには、静磁場と超電導体が鎖交する体積を小さくする必要がある。コイル面の法線は鉛直方向であるので、静磁場を水平方向に印加し、コイル面の法線と静磁場の方向が概ね直交する配置とすると、超電導体と静磁場が鎖交する部分は超電導薄膜の厚さという小さい部分のみとなり、これより、超電導体による静磁場の乱れを小さく抑えることができる。従って、静磁場を水平方向に印加する必要があるが、試料を鉛直方向に挿入、引出し、静磁場を水平方向に印加するために超電導磁石を２つに分割して配置した。高感度のプローブコイルを実現するためには、さらに、磁場均一性を確保する、プローブコイルの占有空間を小さくする、高いＱ値（Quality factor）を実現することが必要である。
【００１６】
均一な強磁場を発生するためには、磁場を生成するソレノイドコイル４１および４２のコイル径を小さくすることが望ましく、コイルの中に配置するプローブコイル２の占有空間も小さくする必要がある。本実施例では２つに分割した超電導磁石を用いている。従って、鉛直磁場を生成する分割していない超電導磁石を用いる第１の従来例に比べて、均一な磁場空間を生成するためには、試料空間はより小さいことが望ましい。また、高いＱ値を実現するためには、プローブコイル２を低抵抗の材料から形成すること、あるいは超電導体から構成することが有効である。
【００１７】
実施例１のプローブコイルの概略図を図２に、側面図を図３（ａ）に、上面図を図３（ｂ）に、図３（ａ）におけるＡ−Ａの断面図を図３（ｃ）に、Ｂ−Ｂの断面図を図３（ｄ）に示す。図２に示すように、プローブコイルは、試料の出力信号を検出する受信用コイル１１と、試料に高周波数の信号を送信する送信用コイル１２と、コイル支持部材とからなる。コイル支持部材は、本体１３１と上部オサエ板１３２と下部オサエ板１３３とからなる。
【００１８】
受信用コイル１１は高い感度を必要とするため、高感度を実現できる酸化物超電導薄膜ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７から形成した。中空円板のサファイア基板上に形成したＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７薄膜コイル１１０１、１１０２、１１０３、１１０４と中空円板のサファイアスペーサ１１１１、１１１２、１１１３、１１１４、１１１５を交互に積層して受信用コイル１１を形成した。ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７薄膜コイル１１０１、１１０２、１１０３、１１０４は、図５に示すように、銅箔配線１６を用いて接続した。
【００１９】
図２において、送信用コイル１２は、常伝導金属である銅（Ｃｕ）から形成し、コイル部品要素１２００、１２０１、１２０２、１２０３、１２０４、１２０５からなる第１のコイルと、コイル部品要素１２００、１２０６、１２０７、１２０８、１２０９、１２０５からなる第２のコイルを並列接続して構成したサドルコイルである。コイル部品要素１２００、１２０１、１２０２、１２０３、１２０４、１２０５からなる第１のコイルと、コイル部品要素１２００、１２０６、１２０７、１２０８、１２０９、１２０５からなる第２のコイルは、いずれもコイル面の法線は水平方向であり、鉛直方向および静磁場方向に直交するように配置している。また、これら第１および第２の２つのコイルの間に受信用コイル１１を配置している。試料管は試料空間１５を通って、プローブコイル内に挿入、引出される。静磁場は水平方向に印加し、受信用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。
【００２０】
本実施例では、高い感度を得るため、受信用コイルは、サドルコイルではなくソレノイドコイルとした。中心軸が鉛直方向のソレノイドコイルを受信用コイルとして用いるため、静磁場を水平方向に印加する必要があり、このため、分割した２つのコイルから構成されるスプリット型超電導磁石を用いた。受信用ソレノイドコイルは、円状の超電導薄膜コイルを複数枚積層し、超電導薄膜コイル間を導電性金属により接続して形成した。磁場分布を乱さないように、第1に、超電導薄膜の面と磁場は交わらないように配置した。本実施例では、さらに磁場分布を乱さないように、第２に、超電導薄膜コイルを形成した基板の形状は角ではなく円とし、中央に試料を設置するように中央に穴を開け、中空円板とした。角型の形状部は磁場の乱れを引き起こす。本実施例のように、基板の形状を中空円板とすることにより、磁場分布の乱れを抑えることができる。また、超電導薄膜コイルを形成した基板の間には、中空円板のスペーサを挿入した。さらに、第3に、中空円板の基板および中空円板のスペーサは、静磁場の方向である水平軸に関して対称となるように、形状および配置を定めた。
【００２１】
本実施例では、超電導体として酸化物超電導薄膜ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７を用いたが、超電導薄膜を形成する基板は、磁場均一性を確保するために非磁性材料を用いる必要がある。さらに、超電導薄膜の冷却を確保するために熱伝導率の高い材料を用いる必要がある。本実施例では両者の条件を満足する基板として、サファイア基板を用い、スペーサもサファイア製とした。
【００２２】
受信用コイル１１は、表面に超電導薄膜コイルを形成した中空円板のサファイア基板を積層して形成した。基板の法線は鉛直方向である。サファイア基板には、中央に穴が開いており、この穴を通じて試料管３を挿入する。受信用コイル１１は、共振器を形成しており、共振器から生成した信号は、信号を伝達する手段であるセミリジッドケーブル１３により、プローブ１の本体を通って外部に取り出される。
【００２３】
図６は、実施例１の受信用コイル１１を形成する超電導薄膜コイルの構成を説明する図である。図６（ａ）は上面図である。１７はサファイア（Ａｌ２Ｏ３）基板であり、表面に酸化物超電導体ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７からなる超電導薄膜１８を成膜し、リングを形成している。１９は開口であり、試料管３が挿入される部分である。図６（ｂ）は、図６（ａ）のＥ−Ｅ位置で矢印方向に見た断面図である。サファイア基板１７の表面に超電導薄膜１８が形成され、中央には開口１９が形成されている。
【００２４】
図６（ａ）−（ｂ）に示す超電導薄膜１８からなるコイルは、以下のようにして作製した。
【００２５】
まず、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）基板１７の上にバッファ層として膜厚１００ｎｍのＣｅＯ２を成膜し、次に酸化物超電導体ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７からなる超電導薄膜１８を成膜した。ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７薄膜の膜厚は、磁場侵入長の１００ｎｍより大きい値とした。但し、膜厚が１μｍ以上に厚くなるとＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７薄膜の表面の凹凸が大きくなるので、ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７薄膜の膜厚は、１００ｎｍ以上１μｍ以下が適当であり、実施例１では１５０ｎｍとした。次に、レジスト塗布、ホトリソグラフィ、Ａｒエッチングの通常の作製プロセスにより、ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７薄膜を加工し、円状のパターンを形成した。
【００２６】
次に、サファイア基板１７に穴あけ加工を行い、試料管用の穴１９を開け、図６に示す超電導薄膜コイルを作製した。
【００２７】
図２および図３において、送信用コイル１２は、並列接続された２つのコイルから構成された銅製のサドルコイルであり、この２つのコイル面の法線は水平方向であり、この２つのコイルの間に上記受信用コイルを配置する。
【００２８】
入力信号は、外部からプローブ１の本体を通って、信号を伝達する手段であるセミリジッドケーブルによりサドルコイルへ伝える。送信用コイル１２にはセミリジッドケーブルを介して送信回路から大きなパルス電流を印加し、受信用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コイルにより受信する。
【００２９】
磁場均一性を向上させるために、本実施例では、上記のように、超電導薄膜コイルのコイル面は磁場と交わらないように配置し、超電導薄膜コイルを形成した基板の形状は中空円板とし、中空円板の基板の形状や配置は、静磁場の方向である水平軸に関して対称となるように定めた。さらに、図２および図３において、コイル支持部材についても、磁場分布の乱れを抑え、磁場均一性を向上させるため、以下の点を考慮して、形状や配置を定めた。
【００３０】
コイル支持部材は、図２および図３に示すように、第１に、本体１３１と本体の上下に配置した２枚のオサエ板１３２、１３３から構成し、これらはサファイア製とした。コイル支持部材を構成する部品点数をできるだけ減らし、複数の異種材料を用いず、同一部材から構成することにより、構成部品の接続部や、異種材料を用いた場合の磁化率の違いにより生じる磁場分布の乱れを抑えた。コイル支持部材は、絶縁体でありながら、良好な冷却性を得るために熱伝導率が高く、かつ非磁性であるサファイアから作製した。
【００３１】
第2に、コイル支持部材の本体１３１は、側面図を図４（ａ）に、上面図を図４（ｂ）に、図４（ｂ）におけるＤ−Ｄの断面図を図４（ｃ）に示すように、２つの平行な平面と２つの平面を結ぶ２つの曲面とを有し、中央に受信用コイルを入れるための穴を形成した。コイル支持部材の本体１３１の角型の形状部は磁場の乱れを引き起こすので、形状を円または楕円とすることにより、磁場均一性を向上させた。
【００３２】
第３に、本体１３１とオサエ板１３２、１３３の接続部においては、接続面の法線が鉛直方向となるようにし、接続面が磁場と交わらないように配置した。これより、たとえ同じ部材から構成されているといえども、接続部の不連続面により生じる、磁場の乱れを抑制した。
【００３３】
第４に、静磁場の方向である水平方向の軸に関して、対称性を保つように、形状および配置を定め、オサエ板は本体の上下に設けた。
【００３４】
以上のように、コイル支持部材の形状や配置を定めることにより、磁場分布の乱れを抑え、磁場均一性を向上させることができた。
【００３５】
本実施例では、水平方向に静磁場を印加し、水平方向に延伸したプローブを用いて核磁気共鳴装置を構成し、コイル面の法線が鉛直方向の超電導薄膜コイルを積層して、ソレノイド型受信用コイルを構成した。超電導薄膜コイルを形成した基板は中空円板とし、静磁場の方向である水平軸に関して対称となるように、中空円板の基板の形状や配置を定め、さらに、受信用コイルと送信用コイルは、コイル支持部材を用いて固定し、プローブの先端に配置したが、コイル支持部材は、磁場分布の乱れを抑えるように考慮して、構成や形状、配置を定めた。これより、磁場均一性を向上させることができ、高い感度を得られる核磁気共鳴装置を実現できた。
＜実施例２＞
実施例２は、実施例１とは異なる形状の受信用コイルおよびコイル支持部材を用いた例である。実施例２のプローブコイルの概略図を図７に示す。図７に示すように、プローブコイルは、試料の出力信号を検出する受信用コイル１１と、試料に高周波数の信号を送信する送信用コイル１２と、コイル支持部材とからなる。
【００３６】
中空円板のサファイア基板上に形成したＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７薄膜コイル１１０１、１１０２、１１０３、１１０４と中空円板のサファイアスペーサ１１１１、１１１２、１１１３、１１１４、１１１５を交互に積層し、これらをサファイア製円筒パイプ２０に通して、受信用コイル１１を形成した。ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７薄膜コイル１１０１、１１０２、１１０３、１１０４は、実施例1と同様に銅箔配線（図示しない）を用いて接続した。サファイア製円筒パイプ２０の上部および下部は、サファイア製の板１３１１、１３１２に通し、受信用コイル１１を固定した。
【００３７】
コイル支持部材は、サファイア製の板１３１１、１３１２、１３１３、１３１４と上部オサエ板１３２と下部オサエ板１３３とからなる。板１３１１、１３１２が、受信用コイル１１と送信用コイル１２を固定し、板１３１３、１３１４が、側面から板１３１１、１３１２を支える。さらに、上部オサエ板１３２と下部オサエ板１３３によりこれらを挟んで全体を固定し、プローブコイルを形成する。
【００３８】
本実施例では、円状の基板、スペーサおよび円筒形状のサファイア製パイプ２０を用いて受信用コイルを形成したので、試料近傍の領域は、対称性が良く、磁場均一性の乱れを抑えることができる。また、サファイア製の板１３１１、１３１２を用い、サファイア製円筒パイプ２０の上部および下部を固定することにより受信用コイルを支持したので、 試料近傍の領域は、基板、スペーサおよび円筒形状のサファイア製パイプ２０以外に部材は存在せず、これより、部品点数をできるだけ減らし、複数の異種材料を用いず、構成部品の接続部や、異種材料を用いた場合の磁化率の違いにより生じる磁場分布の乱れを抑えることができる。
【００３９】
以上より、コイル支持部材の形状や配置を定めることにより、磁場分布の乱れを抑え、磁場均一性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１の実施例の核磁気共鳴装置の全体構成の概略図。
【図２】本発明の第１の実施例のプローブコイルの概略図。
【図３】本発明の第１の実施例のプローブコイルの構成図。
【図４】本発明の第１の実施例のコイル支持部材の本体の構成図。
【図５】本発明の第１の実施例の受信用コイルを形成する超電導薄膜コイルを接続する配線の構成図。
【図６】本発明の第１の実施例の受信用コイルを形成する超電導薄膜コイルの構成図。
【図７】本発明の第２の実施例のプローブコイルの概略図。
【符号の説明】
【００４１】
１…プローブ、
２…プローブコイル、
３…試料管、
４１,４２…ソレノイドコイル（内周）、
５１,５２…ソレノイドコイル（外周）、
６…タンク（内側）、
７…タンク（外側）、
８…液体ヘリウム、
１１…受信用コイル、
１２…送信用コイル、
１５…試料空間、
１６…銅箔配線、
１７…サファイア基板、
１８…超電導薄膜、
１９…開口、
１３１,１３２,１３３…コイル支持部材。
【図１】
2008145228.tif 000003
【図２】
2008145228.tif 000004
【図３】
2008145228.tif 000005
【図４】
2008145228.tif 000006
【図５】
2008145228.tif 000007
【図６】
2008145228.tif 000008
【図７】
2008145228.tif 000009