(57)【要約】【課題】高周波での感度低下を抑制でき、使い勝手のよいＮＭＲ・ＥＳＲアンテナを提供する。【解決手段】ＮＭＲ・ＥＳＲアンテナ１０４は、静磁場を発生させるマグネット装置１０３に挿入され、試料に電磁波を照射し、試料から発生する信号を検出する。ＮＭＲ・ＥＳＲアンテナ１０４は試料管２０１と、ＮＭＲ用ソレノイド型コイル２０２と、ＥＳＲ用マイクロ波キャビティ２０３と、マイクロ波導入部２０６を有する。ソレノイド型コイル２０２の中心軸とＥＳＲ用マイクロ波キャビティの中心軸は同軸上で、マグネット装置１０３による主磁場の方向２０８に対し直交する。ＥＳＲ用マイクロ波キャビティ２０３により電子スピンの偏極を核スピンの偏極に移し、それをＮＭＲ用ソレノイドコイル２０２で測定するため、試料を移し替える必要がない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料に電磁波を照射し、前記試料から発生される信号を検出するＮＭＲ・ＥＳＲアンテナにおいて、
一対の反射体の対向によりＥＳＲ用マイクロ波キャビティを構成し、試料管を挿入するための貫通孔を一方の反射体に、マイクロ波を導入するマイクロ波導入部を他方の反射体にそれぞれ設け、前記キャビティ内にＮＭＲ用ソレノイド型コイルを配置し、前記ＥＳＲ用マイクロ波キャビティの中心軸と前記ＮＭＲ用ソレノイド型コイルの中心軸が同一となるように、かつ前記中心軸が静磁場の方向と直交するように設けることを特徴とするＮＭＲ・ＥＳＲアンテナ。
【請求項２】
請求項１において、前記試料管は前記ＥＳＲ用マイクロ波キャビティの中心軸に配置されることを特徴とするＮＭＲ・ＥＳＲアンテナ。
【請求項３】
請求項１において、前記マイクロ波導入部は前記一方の反射体の中心に穴を設け、その部分でマイクロ波導入用のホーンアンテナと結合してなることを特徴とするＮＭＲ・ＥＳＲアンテナ。
【請求項４】
請求項１において、前記反射体は放物面鏡または球面鏡を用いることを特徴とするＮＭＲ・ＥＳＲアンテナ。
【請求項５】
静磁場を発生するマグネット装置に挿入されると、試料に電磁波を照射し、前記試料から発生される信号を検出するＮＭＲ・ＥＳＲアンテナにおいて、
一対の反射体の対向により構成されるＥＳＲ用マイクロ波キャビティと、一方の反射体にマイクロ波を導入するためのマイクロ波導入部と、前記キャビティ内の中心軸上にＮＭＲ用ソレノイド型マイクロコイルを実装する基板を設け、前記基板内に液状の試料が溜まる液溜めを持つ微小流路を備えることを特徴とするＮＭＲ・ＥＳＲアンテナ。
【請求項６】
請求項５において、前記ＮＭＲ用ソレノイド型マイクロコイルの中心軸と前記微小流路の液溜めの中心が同一であり、かつ前記ＮＭＲ用ソレノイド型マイクロコイルの中心軸が主磁場の方向と直交していることを特徴とするＮＭＲ・ＥＳＲアンテナ。
【請求項７】
請求項５において、前記基板の平面が前記ＥＳＲ用マイクロ波キャビティの光軸に対し垂直となるように配置し、かつ前記基板が前記光軸の方向に移動できる調整機構を備えていることを特徴とするＮＭＲ・ＥＳＲアンテナ。
【請求項８】
静磁場を発生するマグネット装置と、前記マグネット装置に挿入されて試料に対し電磁波を照射すると共に、試料から発生される信号を検出するＮＭＲ・ＥＳＲプローブと、前記プローブに電気的に接続される電磁波送受信装置を備える分析装置であって、
前記ＮＭＲ・ＥＳＲプローブは、請求項１に記載のＮＭＲ・ＥＳＲアンテナを用いることを特徴とする分析装置。
【請求項９】
静磁場を発生するマグネット装置と、前記マグネット装置に挿入されて試料に対し電磁波を照射すると共に、試料から発生される信号を検出するＮＭＲ・ＥＳＲプローブと、前記プローブに電気的に接続される電磁波送受信装置を備える分析装置であって、
前記ＮＭＲ・ＥＳＲプローブは、請求項５に記載のＮＭＲ・ＥＳＲアンテナを用いることを特徴とする分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、核磁気共鳴（以下、ＮＭＲ）および電子スピン共鳴（以下、ＥＳＲ）のアンテナ及びそれを用いた分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＮＭＲおよびＥＳＲ装置は、静磁場下に置かれた試料に数マイクロ秒周期のラジオ波やマイクロ波等の電磁波を照射し、試料から発生する自由減衰信号を受信することで試料の構造を特定する装置である。
【０００３】
近年、ダイナミック核磁気偏極（Dynamic Nuclear Polarization，ＤＮＰ）の原理を用いて検出感度を向上させる方法やＥＳＲ装置を用いた顕微鏡などが開発されている。ＤＮＰを利用した感度向上の方法は、極低温で固体状態の試料の電子スピンをＥＳＲ装置で偏極させておき、その偏極を核スピンへ移してＮＭＲ装置で計測するという手法を用いる。
【０００４】
ＮＭＲとＥＳＲを同時計測できる装置であれば、はじめにＥＳＲ装置を使って偏極させ、後にＮＭＲ装置で測定するため、試料を移し替える必要がない。また、画像が取得できるＥＳＲ装置を使っている場合、ＥＳＲ装置で試料の画像を取得しながら同時にＮＭＲ装置で試料のスペクトルの情報を得ることができる。このように、ＮＭＲとＥＳＲの同時計測は、一方を計測する場合に比べて装置が複雑になるが多くの情報を取得でき、試料の分子構造やダイナミクス、電子状態の情報を得ることができる。
【０００５】
ＮＭＲとＥＳＲを同時計測する際には、磁場中に置かれた試料に対してＮＭＲ、ＥＳＲ両方の共鳴周波数に対応したアンテナを配置する。特に磁場が７テスラ程度の高磁場領域になると、ＥＳＲ共鳴周波数が１９６GHzの高周波になり、「高磁場ＥＳＲ」と呼ばれる分野になる。
【０００６】
高磁場ＥＳＲを構成する際の問題点は１００GHz以上のマイクロ波を取り扱うことが難しいことである。周波数が１００GHz以上になると標準的な周波数発振源を購入することが難しく、同軸ケーブルや導波管でマイクロ波を伝達するのにもロスが大きくなる。また、試料空間に集中的にマイクロ波を照射するアンテナの構成方法も難しくなる。
【０００７】
高磁場ＥＳＲ装置を構成するためには、周波数源としてＧＵＮＮ発振器やその逓倍波、マグネトロンを用いる。マグネット内部にマイクロ波を導入する方法としてオーバーサイズの導波管を用いるか、準光学的にガウス型のビームに形成したマイクロ波を空中伝播させて導入したりする。
【０００８】
また、試料とのカップリングを形成するアンテナの構成方法としては、非特許文献１に記載の円筒形キャビティや、非特許文献２に記載のファブリペロー型と呼ばれるキャビティが用いられている。また、片面がメッシュのハーフミラーによるファブリペロー型キャビティが既に２００GHz以上の高磁場ＥＳＲ装置で実現されている（非特許文献３）。
【０００９】
【非特許文献１】J．Mag．Resonance，140，293−299(1999)
【非特許文献２】Rev．Sci．Instrum．69，3924−3937(1998)
【非特許文献３】Rev．Sci．Instrum．70，3681−3683(1999)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
円筒形のキャビティを用いる場合、試料試験管はその中心軸に設置することになるが、通常その直径は１ミリ以下であり、使用できるサンプル量が少ない。また、キャビティの効率は周波数が高くなるほど低下する。２００GHz以上の高周波では、円筒形のキャビティはファブリペロー型に比べて効率が悪くなることが指摘されている。
【００１１】
一方、非特許文献３に記載されている、片面がメッシュのハーフミラーによるファブリペロー型キャビティの場合は、試料の配置場所が放物面ミラー上という制約があるため、試料交換のたびにミラーを洗浄する必要がある。また、２重共鳴スペクトルを取る際に、試料とＮＭＲ検出コイルとのカップリングが悪いなどの問題もある。
【００１２】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、試料とＮＭＲ信号検出コイル、ＥＳＲマイクロ波キャビティとのカップリングを向上させ、効率よくＮＭＲ，ＥＳＲスペクトルを取得できるＮＭＲ・ＥＳＲアンテナ、及びそれを用いた分析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するための本発明は、試料に電磁波を照射し、前記試料から発生される信号を検出するＮＭＲ・ＥＳＲアンテナにおいて、一対の反射体の対向によりＥＳＲ用マイクロ波キャビティを構成し、試料管を挿入するための貫通孔を一方の反射体に、マイクロ波を導入するマイクロ波導入部を他方の反射体にそれぞれ設け、前記キャビティ内にＮＭＲ用ソレノイド型コイルを配置し、前記ＥＳＲ用マイクロ波キャビティの中心軸と前記ＮＭＲ用ソレノイド型コイルの中心軸とが同一となるように、かつ前記中心軸が静磁場の方向と直交するように設けることを特徴とする。前記ＥＳＲ用マイクロ波キャビティは２つの対向した球面鏡または放物面鏡により構成される。
【００１４】
あるいは、本発明のＮＭＲ・ＥＳＲアンテナは、一対の反射体の対向により構成されるＥＳＲ用マイクロ波キャビティと、一方の反射体にマイクロ波を導入するためのマイクロ波導入部と、前記キャビティ内の中心軸上にＮＭＲ用ソレノイド型マイクロコイルを実装する基板とを設け、前記基板内に液状の試料が溜まる液溜めを持つ微小流路を備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明のＮＭＲ・ＥＳＲアンテナをＮＭＲ・ＥＳＲ装置のプローブとして適用し、ＥＳＲ用マイクロ波キャビティを用いて電子スピン偏極を核スピン偏極へ移し、ＮＭＲソレノイド型コイルを用いて前記核スピン偏極を測定する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の構成を採用することにより、高周波でのＮＭＲ及びＥＳＲスペクトルを効率よく取得でき、かつ、試料の交換が簡便になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。本発明は実施形態に開示する技術的思想を利用して種々の変更が可能であり、本明細書に記載の実施例だけに限定されるものではない。
【００１８】
ＮＭＲ装置は試料中の原子核スピンの信号を検出するのに対して、ＥＳＲ装置は電子常磁性共鳴装置（ＥＰＲ装置）とも呼ばれ、試料中の電子スピンの信号を検出する。一般に、同じ強度の磁場中に置かれた試料の場合、ＮＭＲ信号の共鳴周波数に比べてＥＳＲ信号の共鳴周波数は約６７０倍も高くなる。
【００１９】
高磁場ＥＳＲ装置を構成するためには、周波数源としてＧＵＮＮ発振器やその逓倍波、マグネトロンを用いる。また、マグネット内部にマイクロ波を導入する方法としてオーバーサイズの導波管を用いるか、準光学的にガウス型のビームに形成したマイクロ波を空中伝播させて導入する。また、試料とのカップリングを形成するアンテナの構成方法としては、球面または放物面のレンズを対向させたファブリペロー型キャビティアンテナを採用する。
（実施形態１）
本発明の第一の実施形態について説明する。図２は、本発明による２重共鳴分析装置のＮＭＲ・ＥＳＲ装置を示す構成図である。（ａ）はＮＭＲ・ＥＳＲ装置を側面から見た断面図、（ｂ）は（ａ）におけるマグネット装置を上部からみた平面図、（ｃ）は（ａ）におけるマグネット装置をプローブ挿入方向からみた側面図を示している。
【００２０】
本実施例のＮＭＲ・ＥＳＲ装置は、試料に対し静磁場を印加する超電導マグネット１０１を低温容器１０２とともにマグネット装置１０３に備えている。超電導マグネット装置１０３に挿入され、試料に対してラジオ波、マイクロ波などの電磁波を送信する送信コイルと、試料から発せられる自由減衰信号を受信する受信コイルとを有するＮＭＲ・ＥＳＲプローブ１０４を備える。送信コイルと受信コイルは兼用であってもよい。
【００２１】
ＮＭＲ・ＥＳＲ装置は、ＮＭＲ・ＥＳＲプローブ１０４に接続され、送信コイルから照射される電磁波を作成し、受信コイルからの自由減衰信号に基づいて信号処理を行うＮＭＲ・ＥＳＲ送受信回路１０５を有している。さらに、送受信回路１０５の出力に応じて種々の情報処理を行う情報処理装置１０６を有して構成される。
【００２２】
マグネット装置１０３は低温容器１０２と、その内部に配置される超伝導マグネット１０１とを有している。低温容器１０２内には液体窒素、液体ヘリウムなどの冷媒が注入され、超伝導マグネット１０１を冷却する。超伝導マグネット１０１は水平方向に巻き軸を有し、一対に配置された超伝導コイルであり、この一対の超伝導コイルの中間には試料を挿入する試料挿入空間１０７を形成している。試料は試料挿入空間１０７の上部から試料管によって挿入される。
【００２３】
また、超伝導マグネット１０１を構成する各超伝導コイルは、本実施例においては説明の簡略化のため単層のマグネットで示されている。しかし、複数層の超伝導コイルを用いることは各超伝導コイル間の調整を必要とするものの、磁場の均一性を高める上で有用である。また、超伝導コイルの水平方向の巻き軸を貫くように空間が形成されており、低温容器１０２もその空間に対応して形成されている。
【００２４】
ＮＭＲ・ＥＳＲプローブ１０４は超伝導マグネット１０１及び低温容器１０２のプローブ挿入空間１０８に沿って挿入される。詳細な図示を省略しているが、ＮＭＲ・ＥＳＲプローブ１０４は試料を鉛直方向から挿入するため、垂直方向に試料空間を有するコイルを採用しており、コイルはソレノイド型である。
【００２５】
以上の構成により、本実施形態にかかるＮＭＲ・ＥＳＲ装置は、静磁場下に置かれた試料に数マイクロ秒程度の電磁波を照射し、その電磁波に基づき試料から発生する自由減衰信号を受信し、信号処理を行い、ＮＭＲ、ＥＳＲ計測を行うことができる。
【００２６】
図１はＮＭＲ・ＥＳＲプローブアンテナの構成を示している。本実施例のＮＭＲ・ＥＳＲプローブアンテナ１０４は、試料管２０１、ＮＭＲ用ソレノイド型ラジオ波コイル２０２、ＥＳＲ用マイクロ波キャビティ２０３、マイクロ波導入部２０６を有している。なお、試料管２０１は試料の分析時にアンテナに挿入、組み込まれる。
【００２７】
試料管２０１はマイクロ波キャビティ２０３の上部反射体２０３−１の中心を貫通している。マイクロ波キャビティ２０３の上部反射体は中心部分の電場強度が強く、その部分に穴があるとマイクロ波キャビティとしての効率が落ちる。そのため貫通する試験管の直径はなるべく小さい方がよい。
【００２８】
試料管２０１は、一例として直径が３ミリ程度のガラス管で構成している。一方、使用する試料管はサンプルの量と感度が比例するために大きい管を使用したいという要求がある。効率と感度の妥協点を取って３ミリ程度の試料管が適当である。
【００２９】
マイクロ波キャビティ２０３は、上部反射体と対向する下部反射体との間隔が２センチ程度で、共鳴周波数は２００GHz程度のものを使用している。その場合、電磁波の波長は１．５ミリ程度なので、鏡面の面精度はその１００分の１程度の１５ミクロン以下となる。なお、上部、下部反射体には放物面鏡を用いるが、球面鏡でもよい。
【００３０】
マイクロ波キャビティ２０３の反射体の一方はキャビティの軸方向に可動式に構成される。すなわち、入射するマイクロ波の波長にあわせてキャビティ内に定在波を効率よく立たせるために、ミラーの片面をピエゾ素子などで可動させ、キャビティ軸長を数ミクロン単位で制御する。
【００３１】
図１には、キャビティ２０３の軸を中心として立つ電磁波の定在波２０４を示している。実施例１のような試料管２０１を用いた構成は水以外のマイクロ波の吸収係数が低い有機溶媒を用いる試料に関しては有効である。
【００３２】
しかし、試料管２０１に入る内容物によっては、うまく定在波が立たなくなる可能性もある。特に、水はマイクロ波をよく吸収するので、直径３ミリの試料管では水量が多すぎて、キャビティの効率が低下することがある。その場合は、より直径の小さい試験管を用いるか、試料を入れる容器の形状を変える必要がある（実施形態２で説明する）。
【００３３】
本実施例では従来と異なり、主磁場の方向２０８と直交して、マイクロ波キャビティ２０３の主軸と試料管２０１の主軸を配置している。この場合におけるＮＭＲ・ＥＳＲ装置への適用例を説明する。
【００３４】
図３はＮＭＲ・ＥＳＲ装置にＮＭＲ・ＥＳＲアンテナをプローブとして配置した配置構成を示している。ＮＭＲ・ＥＳＲアンテナはプローブ１０４の筐体に包まれて、マグネット１０１のプローブ挿入孔１０８に挿入され、マグネットの試料挿入空間１０７にキャビティ２０３の軸方向が合わされる。その後、上部から試料の入った試料管２０１が挿入され、下部からマイクロ波導入部２０６が設置される。
【００３５】
この配置構成により、従来方式に比べて以下のような特徴がある。まず、ＮＭＲ用ラジオ波ソレノイド型コイルが採用できる。図１では、ＮＭＲコイル２０２は４重のソレノイド（螺旋）コイルの断面を示しているが、コイルの巻き数は周波数などによって最適値が異なる。ＮＭＲコイル２０２の作る交流磁場の方向は主磁場２０８と直交する必要がある。また、一般にソレノイド型のコイルは鞍方のコイルに比べてフィリングファクター（充填率）が高く取れる場合が多く、その結果としてソレノイド型のコイルの方が鞍型よりも感度が高い。よって、ソレノイド型コイル２０２を使用することは大きな特徴となる。
【００３６】
図１には、マイクロ波キャビティ２０３に入射するマイクロ波の電場の偏光方向２０７が示されている。主磁場２０８の方向に対して入射する電磁波の磁場の偏極は直交している必要があるため、電場偏光方向２０７は図示のように紙面に沿う方向となる。
【００３７】
マイクロ波導入部２０６は下部の放物面ミラーに穴を設け、その部分でマイクロ波導入用の角型のホーンアンテナと結合している。たとえば、周波数２２０〜３２５GHzに対応する角型導波管の導波路の内寸は０．８６ミリ×０．４３ミリである。したがって、放物面ミラーにおけるマイクロ波導入部２０６の導入孔の大きさは周波数によって変わるが、上記内寸を基準にして少し大き目とする。ただし、マイクロ波導入孔が３ミリ以下の場合は、この導入孔からの試料管２０１の導入が困難になるので、その場合は試料管をキャビティ２０３の側面から導入し、固定する構成となる。
【００３８】
マイクロ波導入部２０６は角型のホーンアンテナのほかに、丸型のコルゲートタイプのホーンアンテナが偏光の向きが変わらなければ使用可能である。また、マイクロ波キャビティ２０３とマイクロ波導入部２０６の接続部は、キャビティと入射波、検出波とのカップリングの効率を考えて設計する必要がある。一般的に結合部が大きければ入射波の電力が大きく取れるが、キャビティとしての効率（Ｑ値）は下がる。Ｑ値が下がれば結果的に検出感度や励起効率が落ちるので好ましくない。それらのトレードオフを考えて適切な接合を設計する必要がある。
【００３９】
マイクロ波をマイクロ波導入部２０６へ伝播する手段としては、空気中を光学的に伝播させる方法が効率の面から最も好ましい。一般に、周波数にして４０ＧＨｚ以下の電磁波ならば減衰率の少ない同軸ケーブルや導波管が存在する。しかし、４０ＧＨｚを超えると、ケーブルや導波管での減衰率が大きくなり、電波を空中伝播させた方が、減衰は少なくなる。
【００４０】
電波を空中伝播させる場合、同軸ケーブルのように曲げたりすることができず、取り回しの自由度は減少する。一般的にはガウシアン光学系と呼ばれる電磁波のビームをガウス型の伝播波と近似した光学系を用いて設計し、テフロン（登録商標）などのレンズやミラー、メッシュ型の偏光ミラーなどを用いて、適切にマイクロ波導入部２０６にマイクロ波を外部から導入する。
【００４１】
本実施例によるＮＭＲ・ＥＳＲアンテナは、図２の水平式ＮＭＲ・ＥＳＲ装置のマグネット装置１０３に挿入されるＮＭＥ・ＥＳＲプローブ１０４として適用される。試料は上方に設置される試料管２０１から供給され、マイクロ波は反対側のマイクロ波導入部２０６から投入される。ＥＳＲ用マイクロ波キャビティ２０３は試料から発生する電子スピンを核スピンへ移すので、ＮＭＲ用ソレノイド型コイル２０２で計測することが可能になる。
【００４２】
ＥＳＲ・ＮＭＲ２重共鳴測定は、本実施例の構成に外部磁場コイルを設ければ実現できる分光法である。ＥＳＲのスペクトルを連続波モード（continuous wave mode）で磁場を掃引しながら測定し、測定途中にＮＭＲ信号に相当するラジオ波を試料に照射してスペクトルの変化を見る。
【００４３】
ダイナミック核磁気偏極（dynamic nuclear polarization）を用いた高感度ＮＭＲ計測は、本実施例の構成に冷却装置などを追加して実現できる。試料を極低温に冷却し、試料にＥＳＲ共鳴マイクロ波を照射し、試料中の電子スピンを偏極させる。電子スピン偏極は固体効果などの相互作用を通じて核スピンの偏極へ移動し、固化していた試料溶媒を急速に解凍した後に高感度のＮＭＲ測定が可能になる。
【００４４】
ＥＳＲイメージングとＮＭＲ分光同時測定は、本実施例に画像情報取得のための傾斜磁場コイルを追加して実現できる。核磁気共鳴信号を利用した画像取得装置としては医療用ＭＲＩ装置が有名である。近年、電子スピン共鳴信号を利用した画像取得の技術の発展が著しく、現在では１０ミクロン角の分解能で画像イメージの取得が可能になっている。本実施例を適用すれば、ＥＳＲシステムで植物組織などの画像情報を取得しながらタンパク質等のＮＭＲ信号の時間変化を追跡できる。
（実施形態２）
次に他の実施例を説明する。図４は、試料部分とＮＭＲアンテナコイルの形状を変えたＮＭＲ・ＥＳＲプローブアンテナの構成を示す。（ａ）はＮＭＲ・ＥＳＲプローブの概略構成、（ｂ）はマイクロコイル及び微小流路のプレートの平面図、（ｃ）は（ｂ）の側面図を示している。
【００４５】
本実施例によるＮＭＲ・ＥＳＲプローブ３００は、マイクロコイルおよび微小流路を備えたプレート３０１、上下ミラーの対によるＥＳＲ用マイクロ波キャビティ３０２、マイクロ波導入部３０４を有している。マイクロ波が導入されると、キャビティ内に電磁波の定在波３０３が発生する。プレート３０１には、ＮＭＲ用ソレノイド型マイクロコイル３０９と、液溜め３０７を持つ微小流路３０８を設けている。主磁場の方向３０６を示す矢印とマイクロ波偏光の向き３０５は図１の場合と同様である。
【００４６】
試料が水溶媒の際はマイクロ波の減衰率が大きいために試料の量が制限される。その場合、実施例１のような構成にすると、円筒形の試料管２０１の直径を１ミリ程度以下にする必要があり、ＮＭＲ用ラジオ波コイルからの距離が大きくなり、感度低下が問題になる。
【００４７】
それを避けるために、本実施形態では試料を平面の基板中に形成した微小流路３０８の液溜まり３０７に保持し、その液溜まりに近接して設置されたマイクロコイル３０９でＮＭＲ信号を取得する。
【００４８】
液体試料の交換は、微小流路３０８の入口から出口へと液体を流し込むことで行う。プレート３０１は厚さ１ミリ程度であり、平面がマイクロ波キャビティ３０２の光軸と垂直になるように設置される。
【００４９】
この構成で、マイクロ波キャビティ３０２の内部に立つ電磁波の定在波の節と腹の部分のうち、腹の部分に試料部分が設置された場合が最も感度が高い。そのため、プレート３０１はマイクロ波キャビティ３０２の光軸方向にミクロン単位で移動調整する機構を持つことが望ましい。その他の応用例などは実施例１と同様である。
【００５０】
本実施例によるＮＭＲ・ＥＳＲアンテナは、図２のマグネット装置１０３に挿入されるＮＭＥ・ＥＳＲプローブ１０４として適用される。水平型のＮＭＲ・ＥＳＲ装置では、試料は上方のプローブ挿入空間１０８あるいは試料挿入空間１０７から微小流路３０８を通じて供給され、マイクロ波は挿入空間１０７からマイクロ波導入部２０６より投入される。
【００５１】
なお、実施形態１，２のＮＭＲ・ＥＳＲ装置における超伝導マグネット装置は水平方向に巻き軸を有する超伝導マグネットである。しかし、本実施形態の電磁波送受信装置を用いる限りにおいて、垂直方向に巻き軸を有する超伝導マグネット等のＮＭＲ装置に対しても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施形態１に係るＮＭＲ・ＥＳＲアンテナの構成図。
【図２】実施形態１に係るＮＭＲ・ＥＳＲ装置の概要を示す構成図。
【図３】実施形態１のＮＭＲ・ＥＳＲアンテナをＮＭＲ・ＥＳＲ装置のプローブに適用した配置図。
【図４】本発明の実施形態２に係るＮＭＲ・ＥＳＲアンテナの構成図。
【符号の説明】
【００５３】
１０１…超伝導マグネット、１０２…低温容器、１０３…マグネット装置、１０４…ＮＭＲ・ＥＳＲプローブ、１０５…ＮＭＲ・ＥＳＲ送受信回路、１０６…情報処理装置、２０１…試料管、２０２…ＮＭＲ用ソレノイドコイル、２０３…マイクロ波キャビティアンテナ、２０４…電磁波の定在波、２０６…マイクロ波導入部（ホーンアンテナ）、２０７…マイクロ波の偏光面、２０８…マグネットの主磁場方向、３０１…プレート、３０２…マイクロ波キャビティアンテナ、３０３…電磁波の定在波、３０４…マイクロ波導入部（ホーンアンテナ）、３０５…マイクロ波の偏光面、３０６…マグネットの主磁場方向、３０７…液溜め、３０８…微小流路、３０９…ＮＭＲ用マイクロコイル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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