(57)【要約】【課題】ＮＭＲ測定時にプローブのチューニングを容易に取ることができるようなＮＭＲ装置を提供する。【解決手段】ＮＭＲプローブに対して高周波のチューニングを行なう際の指標として、ＮＭＲプローブに印加した高周波の反射信号に関する情報を表示させる表示部を備えたＮＭＲ装置において、現在ＮＭＲプローブからの反射信号が最小である周波数位置と、計算により求めた同調周波数位置を同時に前記表示部に表示させるようにした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＮＭＲプローブに対して高周波のチューニングを行なう際の指標として、ＮＭＲプローブに印加した高周波の反射信号に関する情報を表示させる表示部を備えたＮＭＲ装置において、
現在ＮＭＲプローブからの反射信号が最小である周波数位置と、計算により求めた同調周波数位置を同時に前記表示部に表示させるようにしたことを特徴とするＮＭＲ装置。
【請求項２】
前記表示部に表示される周波数範囲は、ＮＭＲプローブに入力される発振器の出力周波数の掃引幅を可変することにより、任意に変化させられるようにしたことを特徴とする請求項１記載のＮＭＲ装置。
【請求項３】
前記チューニングの調整とともに、マッチングの調整を同じ表示部を用いて行なえるように構成され、表示の切り替えによりチューニングに関する情報とマッチングに関する情報を同じ表示装置上に表示させるようにしたことを特徴とする請求項１記載のＮＭＲ装置。
【請求項４】
チューニングパラメータを表示する表示装置を備えたＮＭＲ装置であって、
該表示装置上に、現在のチューニング位置を示すパラメータを、計算により求めた理想的なチューニング位置を示すパラメータとともに表示し、該表示された現在のチューニング位置を示すパラメータをチューニングつまみにより変化させると、該パラメータの表示がリアルタイムで変化して、前記計算により求めた理想的なチューニング位置を示すパラメータとの相対的な関係がリアルタイムで表示されるようにしたことを特徴とするＮＭＲ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＮＭＲ装置に関し、特に、ＮＭＲプローブのチューニング操作の効率を高めるようにしたＮＭＲ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＮＭＲ装置は、試料に強力な静磁場を印加して、試料中の核スピンを持った原子核の磁気モーメントに静磁場方向を軸とする歳差運動を惹起させた上で、静磁場方向に直交する向きの高周波磁場を送信・印加して、原子核の磁気モーメントの歳差運動を励起し、その後、原子核の磁気モーメントの歳差運動が励起状態から基底状態に戻る際に放出されるＮＭＲ信号を、試料に固有な周波数を持った高周波磁界として受信・観測する装置である。
【０００３】
従来のＮＭＲプローブと、静磁場を発生する超伝導磁石との位置関係を、図１に示す。図中、Ａは超伝導磁石である。超伝導磁石Ａの内部には、超伝導線により、主コイルＢが巻回されている。主コイルＢは、通常、液体ヘリウム等を蓄えることができる図示しない断熱容器中に置かれ、極低温に冷却されている。ＮＭＲプローブＣは、このような磁石の外側に配置される鍔状のベース部４０と、磁石の内側に挿入される筒状部４１とで構成され、筒状部４１は、通常、この超伝導磁石Ａの中心軸に沿って貫通された筒状の穴Ｄの内部に向けて、下側の開口部から上方向に向けて挿入される。
【０００４】
次に、従来のＮＭＲプローブのチューニング機構を図２に示す。ＮＭＲ装置が測定モードからチューニングモードに切り替わると、ＲＦ制御回路２は、発振器１の出力周波数を観測核の周波数にするためのパルスシーケンスを書く。発振器１から出力された高調波信号は、パワーアンプ３で増幅され、方向性結合器４を経てプローブ８の端子に入力される。そして、プローブ８の端子で反射された高調波信号は、再び方向性結合機を経て別の方向に取り出される。方向性結合器４で取り出された反射信号は、検波回路５でＤＣに変換され、アンプ６で増幅される。その信号の大きさがレベルメータ７に表示される。
【０００５】
レベルメータ７は、ＬＥＤバー９で反射信号の大きさを示している。ＬＥＤバー９の横軸は、反射電力の値である。プローブ８からの反射が大きい場合、つまりチューニングが取れていないときは、ＬＥＤバー９は右に振り切れ、プローブ８からの反射が小さい場合、つまりチューニングが取れているときは、ＬＥＤバー９はほとんど点灯しない。測定者は、レベルメータ７で反射信号のレベルを確かめながら、プローブ８付属のチューニングダイヤル１０を回してプローブ８の周波数のチューニングを取る。その後さらにマッチングダイヤル１１を回してインピーダンスの整合を取ることで、プローブ８の反射を最小にするのである。
【０００６】
【特許文献１】登録実用新案第３００１５０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このようなチューニング機構において、もしある観測核でチューニングを行ない、その観測核からチューニングが大きく外れている場合、プローブ８付属のチューニングダイヤル１０を左右どちらに回しても、レベルメータ７のＬＥＤバー９はｍａｘの位置に振り切ったまま動かないという現象が起きる。その場合のチューニングの取り方として、次の２通りが考えられる。
【０００８】
（１）測定者はわざわざその観測核のダイヤル値が書かれているプローブファイルを用意し、その値に合うようにダイヤル値を回さなければならない。その後さらに微調整でチューニングダイヤル１０をＬＥＤバー９が最小になるまで回す。その後、マッチングダイヤル１１を回してインピーダンスの整合を取ることで、プローブ８の反射を最小にする。
【０００９】
（２）まず左右どちらか一方にチューニングダイヤル１０を回してみる。チューニングダイヤル１０を回し切るまで回してもＬＥＤバー９のレベルが動かなければ、チューニングダイヤル１０を逆方向に回す。左右どちらかでＬＥＤバー９のレベルが最小になったところで、マッチングダイヤル１１を回してインピーダンスの整合を取ることで、プローブ８の反射を最小にする。
【００１０】
どちらの方法も、とても面倒な作業だと言える。
【００１１】
さらに、（１）や（２）の方法でチューニングを取った場合、もしマッチングダイヤル１１が観測核の条件から大きく外れている場合、チューニングを合わせていても、あまりＬＥＤバー９のレベルは動かないということもあり、その場合は、マッチングダイヤル１１を回しながらチューニングダイヤル１０を合わせるという困難な作業になってしまう。
【００１２】
また、（２）の方法でチューニングを取った場合においては、チューニングのポイントから外れているのに少しチューニングが取れてしまうという現象が起こり得る。その場合、測定者は、そのポイントがチューニングポイントだと勘違いして、反射が大きい状態のまま測定を行なってしまうということが起こり得る。
【００１３】
本発明の目的は、上述した点に鑑み、ＮＭＲ測定時にプローブのチューニングを容易に取ることができるようなＮＭＲ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この目的を達成するため、本発明にかかるＮＭＲ装置は、
ＮＭＲプローブに対して高周波のチューニングを行なう際の指標として、ＮＭＲプローブに印加した高周波の反射信号に関する情報を表示させる表示部を備えたＮＭＲ装置において、
現在ＮＭＲプローブからの反射信号が最小である周波数位置と、計算により求めた同調周波数位置を同時に前記表示部に表示させるようにしたことを特徴としている。
【００１５】
また、前記表示部に表示される周波数範囲は、ＮＭＲプローブに入力される発振器の出力周波数の掃引幅を可変することにより、任意に変化させられるようにしたことを特徴としている。
【００１６】
また、前記チューニングの調整とともに、マッチングの調整を同じ表示部を用いて行なえるように構成され、表示の切り替えによりチューニングに関する情報とマッチングに関する情報を同じ表示装置上に表示させるようにしたことを特徴としている。
【００１７】
また、チューニングパラメータを表示する表示装置を備えたＮＭＲ装置であって、
該表示装置上に、現在のチューニング位置を示すパラメータを、計算により求めた理想的なチューニング位置を示すパラメータとともに表示し、該表示された現在のチューニング位置を示すパラメータをチューニングつまみにより変化させると、該パラメータの表示がリアルタイムで変化して、前記計算により求めた理想的なチューニング位置を示すパラメータとの相対的な関係がリアルタイムで表示されるようにしたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のＮＭＲ装置によれば、
ＮＭＲプローブに対して高周波のチューニングを行なう際の指標として、ＮＭＲプローブに印加した高周波の反射信号に関する情報を表示させる表示部を備えたＮＭＲ装置において、
現在ＮＭＲプローブからの反射信号が最小である周波数位置と、計算により求めた同調周波数位置を同時に前記表示部に表示させるようにしたので、
ＮＭＲ測定時にプローブのチューニングを容易に取ることができるようなＮＭＲ装置を提供することが可能となる。
【００１９】
また、チューニングパラメータを表示する表示装置を備えたＮＭＲ装置であって、
該表示装置上に、現在のチューニング位置を示すパラメータを、計算により求めた理想的なチューニング位置を示すパラメータとともに表示し、該表示された現在のチューニング位置を示すパラメータをチューニングつまみにより変化させると、該パラメータの表示がリアルタイムで変化して、前記計算により求めた理想的なチューニング位置を示すパラメータとの相対的な関係がリアルタイムで表示されるようにしたので、
ＮＭＲ測定時にプローブのチューニングを容易に取ることができるようなＮＭＲ装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。図２と同じ構成要素に対しては、図２と同じ番号を付して説明する。
【実施例１】
【００２１】
図３は、本発明にかかるＮＭＲ装置の一実施例である。ＮＭＲ装置が測定モードからチューニングモードに切り替わると、ＲＦ制御回路２は、発振器１の出力周波数を観測核の周波数にするためのパルスシーケンスを書く。発振器１から出力された高調波信号は、パワーアンプ３で増幅され、方向性結合器４を経てプローブ８の端子に入力される。そして、プローブ８の端子で反射された高調波信号は、再び方向性結合機を経て別の方向に取り出される。方向性結合器４で取り出された反射信号は、検波回路５でＤＣに変換され、アンプ６で増幅される。その信号の大きさがレベルメータ７に表示される。
【００２２】
レベルメータ７は、ＬＥＤバー９で反射信号の大きさを示している。ＬＥＤバー９の横軸は、反射電力の値である。プローブ８からの反射が大きい場合、つまりチューニングが取れていないときは、ＬＥＤバー９は右に振り切れ、プローブ８からの反射が小さい場合、つまりチューニングが取れているときは、ＬＥＤバー９は点灯しない。測定者は、レベルメータ７で反射信号のレベルを確かめながら、プローブ８付属のチューニングダイヤル１０を回してプローブ８の周波数のチューニングを取る。その後さらにマッチングダイヤル１１を回してインピーダンスの整合を取ることで、プローブ８の反射を最小にするのである。
【００２３】
このとき、ＲＦ制御回路２が発振器１の出力周波数を観測核の周波数にするためのパルスシーケンスを書くのと同時に、ユニット２０内のＣＰＵ１４のＲＡＭ１５に、ＢＵＳ変換器１２を介して、掃引される出力周波数のｍｉｎ周波数およびｍａｘ周波数、さらにチューニングポイントとなる周波数の値を書く。ＬＥＤバー１９の横軸は、高周波の周波数の値である。ＣＰＵ１４は、ＲＡＭ１５に書かれた周波数のデータから理想的なチューニングポイントとなるＬＥＤ素子がＬＥＤバー１９の右もしくは左から何番目になるかを計算し、そのＬＥＤ素子を点灯させる。このとき点灯されるＬＥＤ素子を図４には「ＬＥＤ＿ａ」と表記する。
【００２４】
さらに、ＲＦ制御回路２は、パルスシーケンスの掃引幅の範囲で等間隔に新レベルメータ１８のＬＥＤの数だけ出せるような同期信号を作り、カウンタ１３のクロックに入力させる。ＣＰＵ１４は、カウンタ１３の値が０、１、・・・、Ｎの間、プローブ８から反射される信号をＡＤＣ１７でＡ／Ｄ変換したデータの最小値を調べる。ＬＥＤバー１９には、カウンタ１３の値が０〜Ｎの間で反射信号が最小だった場所のＬＥＤ素子を点灯させる。このとき点灯されるＬＥＤ素子を図４には「ＬＥＤ＿ｂ」と表記する。
【００２５】
新しいレベルメータ１８の状態遷移を図４に示す。以下、図４に基づいて、チューニングの合わせ方を説明する。
【００２６】
まず、ＮＭＲ装置が測定モードからチューニングモードに切り替わったとき、レベルメータ１８のＬＥＤバー１９の表示が図４の（ａ）のような状態になっているとする。チューニングダイヤル１０を回すとプローブ８の同調周波数が変化するため、その変化を反映して、ＬＥＤ＿ｂの位置が移動する（図４の（ｂ）の状態）。その移動するＬＥＤを計算上の理想的なチューニングポイントが表示されているＬＥＤ＿ａに重ねることで、チューニングを合わせることができる（図４の（ｃ）の状態）。この状態で、発振器１の周波数掃引幅を狭めれば、ＬＥＤ＿ａとＬＥＤ＿ｂが重なり合っている付近が拡大して表示される（図４の（ｄ）の状態）。そこで、再びチューニングダイヤル１０を回して、ＬＥＤバー１９上でＬＥＤ＿ａとＬＥＤ＿ｂを重ね合わせるようにする（図４の（ａ）〜（ｃ））。
【００２７】
このように図４の（ａ）から（ｄ）までの操作を何回も繰り返すことにより、精度の高い同調を取ることができる。
【００２８】
チューニングを合わせた後は、従来通りマッチングダイヤル１１を回してインピーダンスの整合を取ることにより、プローブ８の反射を最小にする。
【００２９】
以上述べてきた発振器１の出力周波数掃引時（チューニング動作時）のＮＭＲ装置側の流れ図を図５に、また、測定者側のチューニング作業の流れ図を図６にそれぞれ示す。ＮＭＲ装置が測定モードからチューニングモードに切り替わり、チューニングが開始されると、発振器１の出力周波数の掃引は、チューニング作業終了まで永遠に繰り返される。
【実施例２】
【００３０】
図７は、本発明にかかるＮＭＲ装置の別の実施例である。チューニングの動作は実施例１の場合と同じである。実施例１と異なっている点は、チューニング操作のときの表示とマッチング操作のときの表示をスイッチ２０で切り替えて、１つのレベルメータ２１で両操作が行なえるようになっている。チューニングの調整は、新しいレベルメータ２１の表示をＬＥＤバー１９にした状態で行なう。その後、マッチングの調整は、新しいレベルメータ２１の表示をＬＥＤバー９にした状態で行なう。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
ＮＭＲ装置に広く利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】従来のＮＭＲ装置を示す図である。
【図２】従来のＮＭＲ装置のチューニング機構を示す図である。
【図３】本発明にかかるＮＭＲ装置の一実施例を示す図である。
【図４】本発明のチューニング動作を示す図である。
【図５】チューニング動作時のＮＭＲ装置側の流れ図である。
【図６】測定者側のチューニング作業の流れ図である。
【図７】本発明にかかるＮＭＲ装置の別の実施例を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
Ａ：超伝導磁石、Ｂ：主コイル、Ｃ：ＮＭＲプローブ、Ｄ：穴、１：発振器、２：ＲＦ制御回路、３：パワーアンプ、４：方向性結合器、５：検波回路、６：アンプ、７：レベルメータ、８：ＮＭＲプローブ、９：ＬＥＤバー、１０：チューニングダイヤル、１１：マッチングダイヤル、１２：ＢＵＳ変換器、１３：カウンタ、１４：ＣＰＵ、１５：ＲＡＭ、１６：ＲＯＭ、１７：Ａ／Ｄ変換器、１８：新レベルメータ、１９：ＬＥＤバー、２０：スイッチ、２１：新レベルメータ
【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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