(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
十分に広い磁場強度範囲を掃引したときに得られる信号に基づいて正または負のピークの個数を検出し、正または負のピークが偶数個である場合には、最も小さい磁場強度の正のピークの磁場強度位置と、最も大きい磁場強度にある負のピークの磁場強度位置に基づいて磁場掃引範囲を設定し、正または負のピークが奇数個である場合には、真ん中の正のピークの極大値の位置と、その正のピークと対をなす負のピークの極小値の位置を求め、更にその極大値の位置と極小値の位置の中央の位置を中心磁場とし、その中心磁場から磁場強度の大きい方と小さい方へ、それぞれ、当該真ん中の対をなす正負のピークの半値幅を所定倍数した範囲を磁場掃引範囲として設定する処理を行う手段と、
一つのピークに着目し、磁場変調幅を順次変化させながら当該ピークの吸収量を検出し、前回の磁場変調幅の時の吸収量と、今回の磁場変調幅の時の吸収量が比例関係にあるか否かを判断し、比例関係が成り立たなくなる直前の磁場変調幅を最適値として設定する処理を行う手段と、
一つのピークに着目し、マイクロ波出力を順次変化させながら当該ピークの吸収量の極大値を検出し、前回のマイクロ波出力の時の吸収量と、今回のマイクロ波出力の時の吸収量が比例関係にあるか否かを判断し、比例関係が成り立たなくなる直前のマイクロ波出力を最適値として設定する処理を行う手段と、
一対の正負のピークに着目し、検出器より後段の回路の時定数を所定のステップで変化させながら、当該対のピークの半値幅を検出し、半値幅が一定である状態から外れる直前の時定数を最適な応答時間を与えるものとして設定する処理を行う手段と、
一つのピークに着目し、磁場掃引時間を順次変化させながら当該ピークの磁場強度位置を検出し、前回の磁場掃引時間の時の磁場強度位置と、今回の磁場掃引時間の時の磁場強度位置が誤差の範囲内で同じか否かを判断し、当該ピークの磁場強度位置が誤差の範囲内で一定である状態から外れる直前の磁場掃引時間を最適な値として設定する処理を行う手段と
を備えることを特徴とする電子スピン共鳴装置。
【請求項２】
十分に広い磁場強度範囲を掃引したときに得られる信号に基づいて正または負のピークの個数を検出し、正または負のピークが偶数個である場合には、最も小さい磁場強度の正のピークの磁場強度位置と、最も大きい磁場強度にある負のピークの磁場強度位置に基づいて磁場掃引範囲を設定し、正または負のピークが奇数個である場合には、真ん中の正のピークの極大値の位置と、その正のピークと対をなす負のピークの極小値の位置を求め、更にその極大値の位置と極小値の位置の中央の位置を中心磁場とし、その中心磁場から磁場強度の大きい方と小さい方へ、それぞれ、当該真ん中の対をなす正負のピークの半値幅を所定倍数した範囲を磁場掃引範囲として設定する処理を行う手段と、
一つのピークに着目し、磁場変調幅を順次変化させながら当該ピークの吸収量を検出し、前回の磁場変調幅の時の吸収量と、今回の磁場変調幅の時の吸収量が比例関係にあるか否かを判断し、比例関係が成り立たなくなる直前の磁場変調幅を最適値として設定する処理を行う手段と、
一つのピークに着目し、マイクロ波出力を順次変化させながら当該ピークの吸収量の極大値を検出し、前回のマイクロ波出力の時の吸収量と、今回のマイクロ波出力の時の吸収量が比例関係にあるか否かを判断し、比例関係が成り立たなくなる直前のマイクロ波出力を最適値として設定する処理を行う手段と、
一対の正負のピークに着目し、検出器より後段の回路の時定数を所定のステップで変化させながら、当該対のピークの半値幅を検出し、半値幅が一定である状態から外れる直前の時定数を最適な応答時間を与えるものとして設定する処理を行う手段と、
一対の正負のピークに着目し、磁場掃引時間を順次変化させながら当該対のピークの半値幅を検出し、半値幅が一定である状態から外れる直前の磁場掃引時間を最適な値として設定する処理を行う手段と
を備えることを特徴とする電子スピン共鳴装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子スピン共鳴装置（以下、ＥＳＲ（electron spin resonance）と称す）に係り、特に、ＥＳＲで測定する場合に必要となる、磁場掃引範囲、磁場変調幅、マイクロ波出力、検出器より後段の回路の応答時間（以下、単に応答時間と称す）、磁場掃引時間の５つのパラメータを自動的に最適値に設定するＥＳＲに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＥＳＲの構成は周知であるが、図６に、ＥＳＲの概略の構成を示す。図中、１は試料管、２は空洞共振器、３は電磁石、４はマイクロ波発生装置、５は磁場変調／掃引装置、６は検出器、７は増幅器、８はノイズフィルタ、９は制御装置を示す。
【０００３】
試料は試料管１に納められ、空洞共振器２の中に配置されている。空洞共振器２内にはマイクロ波発生装置４で発生されたマイクロ波が導波管により導かれている。また、空洞共振器２の外側には電磁石３が配置されており、その磁場は磁場変調／掃引装置５によって変調され、且つ磁場強度が掃引される。そして、検出器６で検出された信号は、増幅器７、ノイズをカットするためのノイズフィルタ８を介して図示しないＡ／Ｄ変換器によってデジタル化されて制御装置９に取り込まれ、ハードディスク等の記憶装置（図示せず）に記憶される。その後、モニタやプロッタ（何れも図示せず）に出力することによって、オペレータは測定されたスペクトルを観察することができることになる。なお、図６では増幅器７とノイズフィルタ８は別個なものとしているが、増幅器にノイズフィルタの機構を持たせるように構成することも可能である。
【０００４】
ＥＳＲで得られるスペクトルは、図７に示すように、ベースラインＢＬの上下にピークが現れる一次微分波形となることが知られている。スペクトルの横軸は磁場強度であり、縦軸はマイクロ波吸収量（以下、単に吸収量と称す）を示している。そして、図７の左側のピークのようにベースラインＢＬより上側に出るピークを正のピーク、図７の右側のピークのようにベースラインＢＬより下側に出るピークを負のピークということにすると、図７の△Ｈで示す、対をなす正のピークの極大値と、負のピークの極小値との間の磁場強度の幅を半値幅という。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
さて、ＥＳＲにより測定を行う場合、良好なスペクトルを得るためには、磁場掃引範囲、磁場変調幅、マイクロ波出力、応答時間、磁場掃引時間の５つのパラメータを最適に設定する必要がある。即ち、試料から得られる正負のピークは全て取得できなければならないことは当然である。従って、磁場掃引範囲を狭く設定してしまうと、全てのピークを取得できない可能性が生じる。これに対して、非常に広い範囲を磁場掃引すると全てのピークを取得することができるが、測定時間が無駄に長くなってしまう。従って、効率よく測定するためには、磁場掃引範囲を最適に設定する必要がある。
【０００６】
また、磁場変調幅を大きくする程感度が良く、スペクトルの正負のピークも強く、はっきり現れるが、あまり大きくするとスペクトルが歪んでしまうことが知られている。従って、スペクトルが歪まない範囲で磁場変調幅を大きく設定することが望まれる。
【０００７】
マイクロ波出力についても磁場変調幅と同様に、マイクロ波出力を大きくする程感度が良く、スペクトルの正負のピークも強く、はっきり現れるが、あまり大きくするとスペクトルが歪んでしまうことが知られている。従って、マイクロ波出力は、スペクトルが歪まない範囲で大きく設定することが望まれる。
【０００８】
また、検出器より後段の増幅器７やノイズフィルタ８の回路の応答時間は短い方が望ましい。応答時間が短ければスパイク状の鋭い波形の信号に対しても応答できるからである。しかし、応答時間があまりに短い場合にはスパイク状のノイズにも応答してしまうことになる。しかし、応答時間が長すぎるとスペクトルの正負のピークの波形が鈍ってくることが知られている。そこで、回路の応答時間は、スパイク状のノイズには応答せず、しかもスペクトルのピークの波形が歪まないように設定することが望まれる。
【０００９】
更に、上記の磁場掃引範囲が設定された場合、当該磁場掃引範囲をどのような時間で掃引するかが問題になる。勿論、設定された磁場掃引範囲を時間をかけてゆっくりと掃引すれば良好なスペクトルが得られるのであるが、作業効率を考えると、磁場掃引はできるだけ短時間で行うのが望まれる。しかし、磁場掃引をあまりに短時間で行うとスペクトルのピークが現れる磁場強度の位置が変わってくることが知られている。そこで、磁場掃引時間は、スペクトルのピークの磁場強度の位置が変わらない範囲で、できるだけ短いことが望まれる。
【００１０】
このように、ピークの波形の歪みのない良好なスペクトルを取得でき、しかも作業効率を良くするためには、磁場掃引範囲、磁場変調幅、マイクロ波出力、応答時間、磁場掃引時間という５つのパラメータを最適に設定する必要があるのであるが、従来においては、測定すべき試料を用いて、オペレータがこれらのパラメータ値を適宜に変更しながら何度か実際に測定し、得られたスペクトルを観察して、経験に基づいて最適と思われるパラメータ値を定めていたので、熟練を要するものであった。
【００１１】
そこで、本発明は、磁場掃引範囲、磁場変調幅、マイクロ波出力、応答時間、磁場掃引時間の５つのパラメータ値を、自動的に、最適に設定することができる電子スピン共鳴装置を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１記載の電子スピン共鳴装置は、十分に広い磁場強度範囲を掃引したときに得られる信号に基づいて正または負のピークの個数を検出し、正または負のピークが偶数個である場合には、最も小さい磁場強度の正のピークの磁場強度位置と、最も大きい磁場強度にある負のピークの磁場強度位置に基づいて磁場掃引範囲を設定し、正または負のピークが奇数個である場合には、真ん中の正のピークの極大値の位置と、その正のピークと対をなす負のピークの極小値の位置を求め、更にその極大値の位置と極小値の位置の中央の位置を中心磁場とし、その中心磁場から磁場強度の大きい方と小さい方へ、それぞれ、当該真ん中の対をなす正負のピークの半値幅を所定倍数した範囲を磁場掃引範囲として設定する処理を行う手段と、一つのピークに着目し、磁場変調幅を順次変化させながら当該ピークの吸収量を検出し、前回の磁場変調幅の時の吸収量と、今回の磁場変調幅の時の吸収量が比例関係にあるか否かを判断し、比例関係が成り立たなくなる直前の磁場変調幅を最適値として設定する処理を行う手段と、一つのピークに着目し、マイクロ波出力を順次変化させながら当該ピークの吸収量の極大値を検出し、前回のマイクロ波出力の時の吸収量と、今回のマイクロ波出力の時の吸収量が比例関係にあるか否かを判断し、比例関係が成り立たなくなる直前のマイクロ波出力を最適値として設定する処理を行う手段と、一対の正負のピークに着目し、検出器より後段の回路の時定数を所定のステップで変化させながら、当該対のピークの半値幅を検出し、半値幅が一定である状態から外れる直前の時定数を最適な応答時間を与えるものとして設定する処理を行う手段と、一つのピークに着目し、磁場掃引時間を順次変化させながら当該ピークの磁場強度位置を検出し、前回の磁場掃引時間の時の磁場強度位置と、今回の磁場掃引時間の時の磁場強度位置が誤差の範囲内で同じか否かを判断し、当該ピークの磁場強度位置が誤差の範囲内で一定である状態から外れる直前の磁場掃引時間を最適な値として設定する処理を行う手段とを備えることを特徴とする。
請求項２記載の電子スピン共鳴装置は、十分に広い磁場強度範囲を掃引したときに得られる信号に基づいて正または負のピークの個数を検出し、正または負のピークが偶数個である場合には、最も小さい磁場強度の正のピークの磁場強度位置と、最も大きい磁場強度にある負のピークの磁場強度位置に基づいて磁場掃引範囲を設定し、正または負のピークが奇数個である場合には、真ん中の正のピークの極大値の位置と、その正のピークと対をなす負のピークの極小値の位置を求め、更にその極大値の位置と極小値の位置の中央の位置を中心磁場とし、その中心磁場から磁場強度の大きい方と小さい方へ、それぞれ、当該真ん中の対をなす正負のピークの半値幅を所定倍数した範囲を磁場掃引範囲として設定する処理を行う手段と、一つのピークに着目し、磁場変調幅を順次変化させながら当該ピークの吸収量を検出し、前回の磁場変調幅の時の吸収量と、今回の磁場変調幅の時の吸収量が比例関係にあるか否かを判断し、比例関係が成り立たなくなる直前の磁場変調幅を最適値として設定する処理を行う手段と、一つのピークに着目し、マイクロ波出力を順次変化させながら当該ピークの吸収量の極大値を検出し、前回のマイクロ波出力の時の吸収量と、今回のマイクロ波出力の時の吸収量が比例関係にあるか否かを判断し、比例関係が成り立たなくなる直前のマイクロ波出力を最適値として設定する処理を行う手段と、一対の正負のピークに着目し、検出器より後段の回路の時定数を所定のステップで変化させながら、当該対のピークの半値幅を検出し、半値幅が一定である状態から外れる直前の時定数を最適な応答時間を与えるものとして設定する処理を行う手段と、一対の正負のピークに着目し、磁場掃引時間を順次変化させながら当該対のピークの半値幅を検出し、半値幅が一定である状態から外れる直前の磁場掃引時間を最適な値として設定する処理を行う手段とを備えることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明に係るＥＳＲの一実施形態の構成を示す図であり、図中、１０はキーボードやポインティングデバイスあるいは操作パネル等からなる入力装置を示す。なお、図１において図６に示す構成要素と同等なものについては同一の符号を付している。
【００１４】
このＥＳＲでは、マイクロ波発生装置４、磁場変調／掃引装置５、増幅器７、ノイズフィルタ８は制御装置９からの制御信号によって、それぞれ、マイクロ波出力、増幅率、時定数が制御可能となされている。また、制御装置９は、以下に説明する、磁場掃引範囲、磁場変調幅、マイクロ波出力、応答時間、磁場掃引時間の５つのパラメータ値を自動的に、最適に設定する処理を行うためのソフトウェアを搭載している。
【００１５】
なお、以下の説明においては、応答時間はノイズフィルタ８の時定数を調整することにより行うものとするが、検出器６や増幅器７のフィルタの時定数を調整することにより行ってもよい。要するに、検出器６より後段の回路の時定数を調整することで行うことが可能である。
【００１６】
以下、動作について説明する。
ある試料の測定を行う場合、オペレータは、試料を試料管１に納めて空洞共振器２の内部にセットし、入力装置１０を操作してパラメータ設定のメニューを選択する。これにより、制御装置９は５つのパラメータ値を自動的に設定する動作を開始する。５つのパラメータの設定順序は任意に定めることができるが、ここでは、制御装置９は、磁場掃引範囲、磁場変調幅、マイクロ波出力、応答時間、磁場掃引時間の順に最適値を設定する動作を行うものとする。
【００１７】
（１）磁場掃引範囲の設定の動作
制御装置９は、パラメータ設定のメニューが選択されたことを検知すると磁場変調／掃引装置５に対して、予め定められた掃引時間、変調幅で、予め定められた磁場強度の範囲を掃引するための制御信号を通知する。このときに掃引する磁場強度範囲は、十分に広い範囲、例えば当該ＥＳＲで測定可能な全磁場強度範囲とするように予め制御装置９に設定しておけばよい。また、このときには制御装置９は、マイクロ波発生装置４に対しては予め定められたマイクロ波出力とするための制御信号を、増幅器７に対しては予め定められた増幅率とするための制御信号を、ノイズフィルタ８に対しては予め定められた時定数とする制御信号をそれぞれ通知する。
【００１８】
磁場変調／掃引装置５は、制御信号に基づいて、指示された掃引時間、変調幅で、指示された磁場強度範囲を掃引する電流を生成して、電磁石３に供給する。そして制御装置９は、このとき検出器６で検出され、増幅器７、ノイズフィルタ８を介してデジタル化された信号を取り込む。
そして、制御装置９は、取り込んだ信号中の正のピークと負のピークを求める。この正負のピークを求める処理は、例えば、取り込んだ信号の各サンプル点の値の平均値及び標準偏差を求め、平均値から正負の方向に標準偏差の３倍以内にある信号はノイズと見なし、それを越える値、及びそれを下回る値の信号のみを有効とし、その有効な信号中の極大値を正のピーク、極小値を負のピークとするようにすればよい。
このようにして正負のピークを検出すると、制御装置９は次に正または負のピークの数を計数して、偶数個か奇数個かに応じて掃引する掃引する磁場強度範囲を決定する。ここでは正のピークの数を計数するものとする。
【００１９】
正のピークが偶数個である場合には、最も小さい磁場強度にある正のピークについて、磁場強度が小さい側にある最も値が小さい有効な信号の位置を求め、その位置から、磁場強度が小さくなる方向に所定のマージン幅を付加して、そのマージン幅の磁場強度が小さい方の磁場強度の位置を磁場掃引の一方の端点とする。図２（ａ）は上述した処理を説明するための図であり、Ｐmin は最も小さい磁場強度にある正のピークを示し、Ａは当該ピークＰmin の磁場強度が小さい方向にある最も値が小さい有効な信号の位置を示し、Ｍはマージン幅を示し、Ｓはマージン幅Ｍの磁場強度が小さい方の磁場強度の位置であり、磁場掃引の一方の端点となされる位置を示している。なお、マージン幅Ｍは実験や経験に基づいて適宜な値に設定しておけばよい。
また、制御装置９は、最も大きい磁場強度にある負のピークについて、磁場強度が大きい側にある最も値が大きい有効な信号の位置を求め、その位置から、磁場強度が大きくなる方向に所定のマージン幅を付加して、そのマージン幅の磁場強度が大きい方の磁場強度の位置を磁場掃引のもう一方の端点とする。図２（ｂ）は上述した処理を説明するための図であり、Ｐmax は最も大きい磁場強度にある負のピークを示し、Ｂは当該ピークＰmax の磁場強度が大きい方向にある最も値が大きい有効な信号の位置を示し、Ｍはマージン幅を示し、Ｅはマージン幅Ｍの磁場強度が大きい方の磁場強度の位置であり、磁場掃引のもう一方の端点となされる位置を示している。
そして、制御装置９は、上記の処理によって求めた二つの端点の範囲、即ち図２（ａ）のＳで示す位置から、図２（ｂ）のＥで示す位置までの範囲を最適な磁場掃引範囲として設定する。
【００２０】
以上が、正のピークが偶数個である場合であり、正のピークが奇数個である場合にも同じ処理によって磁場掃引範囲を設定することができるが、ここでは別な処理を説明する。
【００２１】
制御装置９は、まず、真ん中の正のピークの極大値の位置と、その正のピークと対をなす負のピークの極小値の位置を求め、更にその極大値の位置と極小値の位置の中央の位置を中心磁場とする。そして、その中心磁場から、当該真ん中の対をなす正負のピークの半値幅を第１の所定倍数して、その半値幅を第１の所定倍数した幅を、中心磁場から磁場強度の小さい方と大きい方へそれぞれ取り、その磁場強度範囲内に全ての正負のピークが入るか否かを判断する。その磁場強度範囲内に全ての正負のピークが入っていれば、その磁場強度範囲を磁場掃引範囲として設定するが、入っていない場合には、当該半値幅を第２の所定倍数して、その幅を中心磁場から磁場強度の小さい方と大きい方へそれぞれ取り、その磁場強度範囲内に全ての正負のピークが入るか否かを判断する処理を繰り返し、全ての正負のピークが入る範囲が求められたら、その磁場強度範囲を最適な磁場掃引範囲として設定する。なお、第１の所定倍数は、例えば１０倍とし、第２の所定倍数は１１倍、第３の所定倍数は１２倍というように、ある倍数から所定のステップで順次増加させていくようにすればよい。
【００２２】
図３に上記の処理の概念を示す。図３において、Ｐは真ん中の正のピーク、Ｐ′は正のピークＰと対をなす負のピーク、Ｐmax は最も大きい磁場強度にある負のピーク、Ｐmin は最も小さい磁場強度にある正のピークを示し、Ｔは正のピークＰの極大値の位置と負のピークＰ′の極小値の位置の中央の位置である中心磁場の位置を示し、△Ｈは、真ん中の正のピークＰと負のピークＰ′の半値幅を示している。この状態で、半値幅△Ｈをｍ倍して、その磁場強度幅ｍ×△Ｈを中心磁場Ｔから磁場強度の大きい方と小さい方へとったとき、図のＳからＥまでのＴ±ｍ×△Ｈの磁場強度の範囲内に、最も小さい磁場強度にある正のピークＰmin から、最も大きい磁場強度にある負のピークＰmax までの全ての正負のピークが含まれたとすると、制御装置９は、図３のＳからＥまでの磁場強度範囲を最適な磁場掃引範囲として設定するのである。
【００２３】
以上の処理によって、正のピークが偶数個の場合にも、奇数個の場合にも、自動的に最適な磁場掃引範囲が設定される。
そして、制御装置９は以上の処理によって、最適な磁場掃引範囲を設定して記憶すると、吸収量が最大である正のピークの磁場強度位置、及びその正のピークと対をなす負のピークの磁場強度位置を検出して記憶しておく。これらは後述するパラメータの最適設定のために用いられる。
【００２４】
（２）磁場変調幅の設定の動作
制御装置９は磁場掃引範囲の設定を終了すると、磁場変調幅の設定の動作を行う。ところで、ＥＳＲにおいては、スペクトルに現れる吸収量は磁場変調幅と関係があることが知られており、図４に示すように、磁場変調幅が小さいところでは吸収量は磁場変調幅と線形関係にあり、磁場変調幅が大きくなるにつれて、吸収量と磁場変調幅の線形性は崩れてくることが知られている。つまり、磁場変調幅が小さい範囲では、磁場変調幅をｎ倍すれば、吸収量もｎ倍になるのである。
【００２５】
さて、吸収量と磁場変調幅が図４に示すような関係にある場合、磁場変調幅をどのようにすれば望ましいかを考えると、検出器６の出力信号は大きい方が望ましい。検出器６の出力信号が大きければスペクトルの正負のピークは大きくなるので、スペクトルは見易いものとなり、またノイズの影響も受け難くなるからである。従って、磁場変調幅はできるだけ大きい方が望ましいことになるが、吸収量と磁場変調幅の関係が非線形になるのは望ましいことではない。そこで、ここでは、図４のＡで示すように、吸収量と磁場変調幅との線形性が崩れる直前の磁場変調幅を最適な磁場変調幅とする。
【００２６】
そして、このような、吸収量と磁場変調幅との線形性が崩れる直前の磁場変調幅を自動的に見出すための手法として、一つのピークに着目し、磁場変調幅を順次変化させながら当該ピークの吸収量を検出し、前回の磁場変調幅の時の吸収量と、今回の磁場変調幅の時の吸収量が比例関係にあるか否かを判断し、比例関係が成り立たなくなる直前の磁場変調幅を最適値として設定するという手法を用いる。
【００２７】
このときに着目するピークは、ノイズによる影響等を避けるためにも吸収量が最大の正のピークを用いればよい。そこで、上述したように磁場掃引範囲の設定の際に、吸収量が最大である正のピークの磁場強度位置を記憶するようにしたのであるが、この磁場変調幅の設定を行う時に、上記の磁場掃引範囲の設定で定められた最適磁場掃引範囲を掃引して、吸収量が最大の正のピークを探索するようにしても良いことは勿論である。
【００２８】
さて、制御装置９は、磁場変調／掃引装置５に対して、制御信号により、磁場変調幅を予め定められた第１の磁場変調幅とするように指示する。この第１の磁場変調幅は小さい値とする。このときの磁場掃引範囲は上記吸収量が最大である正のピークの極大値を含む所定の範囲だけでよい。具体的には、当該正のピークの極大値の磁場強度位置から磁場強度の小さい方と大きい方の両側に所定の磁場強度幅だけとればよい。また、掃引時間は適宜でよい。このような制御信号を磁場変調／掃引装置５に通知するのである。更に、このときには制御装置９は、マイクロ波発生装置４に対しては予め定められたマイクロ波出力とするための制御信号を、増幅器７に対しては予め定められた増幅率とするための制御信号を、ノイズフィルタ８に対しては予め定められた時定数とする制御信号をそれぞれ通知する。なお、この磁場変調幅の設定の処理において、磁場掃引範囲、掃引時間、マイクロ波出力及びノイズフィルタ８の時定数は一定値に維持される。
【００２９】
そして、制御装置９は、磁場変調／掃引装置５に対して磁場掃引を指示する。これによって、当該ピークの極大値を含む所定の範囲について磁場掃引が行われるが、制御装置９は、このときに取り込んだ当該ピークの極大値を記憶する。これが１回目の測定である。
次に、制御装置９は、磁場変調／掃引装置５に対して、制御信号により、磁場変調幅を前回の第１の磁場変調幅のｎ倍（ｎは正の実数）とするように指示すると共に、増幅器７に対して増幅率を前回の１／ｎ倍とする制御信号を通知する。そして、制御装置９は磁場変調／掃引装置５に磁場掃引を指示する。これによって、当該ピークの極大値を含む所定の範囲について磁場掃引が行われ、制御装置９は、このときに取り込んだ当該ピークの極大値を記憶する。これが２回目の測定である。
【００３０】
そして、１回目と２回目とで当該ピークの吸収量の極大値が線形関係にあるか否かを判断する。これは、前回の磁場変調幅の時の当該ピークの吸収量の極大値をＩ0 、今回の磁場変調幅の時、即ち磁場変調幅を前回の磁場変調幅のｎ倍としたときの当該ピークの吸収量の極大値をＩ1 としたとき、誤差範囲をδとして、
Ｉ0 −δ≦Ｉ1 ≦Ｉ0 ＋δ      …(1)
を満足する場合には、磁場変調幅と吸収量は線形関係にあると判断するようにすればよい。なお、誤差範囲δの値は実験や経験に基づいて定めればよい。
【００３１】
そして、制御装置９は、前回と今回とで当該ピークの吸収量の極大値が線形関係にあると判断すると、次に、磁場変調／掃引装置５に対して磁場変調幅を２回目のｎ倍とする制御信号を通知して磁場掃引を指示すると共に、増幅器７に対しては増幅率を２回目の１／ｎ倍とする制御信号を通知する。これによって、当該ピークの極大値を含む所定の範囲について磁場掃引が行われ、制御装置９は、このときに取り込んだ当該ピークの極大値を記憶する。これが３回目の測定である。
【００３２】
そして、制御装置９は、(1)式により、２回目と３回目とで当該ピークの吸収量の極大値が線形関係にあるか否かを判断する。(1)式のＩ0 は前回の測定における当該ピークの吸収量の極大値であるから、この場合にはＩ0 は２回目の測定時の吸収量であり、Ｉ1 は今回の３回目の測定時の吸収量となることは当然である。
【００３３】
このようにして、測定の度毎に磁場変調幅をｎ倍、増幅器７の増幅率を１／ｎ倍として着目する正のピークの吸収量の極大値を求め、前回の測定時の吸収量の極大値と、今回の測定時の吸収量の極大値とが線形関係にあるか否かを判断していくのである。そして、ｍ回目の測定時の吸収量の極大値と、（ｍ−１）回目の測定時の吸収量の極大値とで(1)式が成り立たなくなった場合には、制御装置９は線形性が崩れたと判断して、前回の測定時における磁場変調幅、即ちこの場合には（ｍ−１）回目の測定時における磁場変調幅を最適な値として設定して、当該磁場変調幅の設定の処理を終了する。
【００３４】
ところで、上記の処理において、測定の度毎に磁場変調幅をｎ倍、増幅器７の増幅率を１／ｎ倍とするのは次の理由による。図４に示すように、ある磁場変調幅の範囲では、磁場変調幅と吸収量とは線形関係にある、即ち比例するのであるから、線形関係にある範囲では磁場変調幅を前回の測定時のｎ倍にすると、吸収量はｎ倍になることになる。従って、Ｉ0 、Ｉ1 を(1)式と同じと定義すると、増幅器７の増幅率を固定とした場合には
Ｉ0 −δ≦ｎ×Ｉ1 ≦Ｉ0 ＋δ      …(2)
が成り立てば磁場変調幅と吸収量とは線形関係にあると判断することができる。しかし、測定の都度、吸収量の極大値をｎ倍して前回の吸収量の極大値と比較するのは面倒であるので、吸収量をｎ倍する代わりに、増幅器７の増幅率を１／ｎ倍しているのである。実際的にはｎ＝２とすればよい。
【００３５】
なお、上記の各測定時において、磁場掃引によって得られた吸収量のデータの値をそのまま用いると、(1)式が成り立つか否かを判断する際にノイズによって影響されることが考えられる。そこで、予め得られた吸収量のデータに対してスムージング処理等の適宜な処理を施して、ノイズによる影響を排除した後に、(1)式によって磁場変調幅と吸収量との線形関係の有無を判断するようにすればよく、これによって精度及び信頼性を向上させることができる。なお、スムージング処理は周知であるので詳細な説明は省略する。
【００３６】
以上の説明では磁場変調幅を小さい方から大きい方へ変化させていくものとしたが、大きい方から小さい方へ変化させるようにすることも可能である。その場合には、測定の度毎に磁場変調幅を１／ｎ倍、増幅器７の増幅率をｎ倍していき、最初に(1)式が成り立つ磁場変調幅の値を最適な磁場変調幅と設定するようにすればよい。
以上のようであるので、このＥＳＲによれば、磁場変調幅は、自動的に最適な値に設定される。
【００３７】
（３）マイクロ波出力の設定の動作
制御装置９は磁場変調幅の設定を終了すると、マイクロ波出力の設定の動作を行う。ところで、ＥＳＲにおいては、スペクトルに現れる吸収量はマイクロ波出力と関係があることが知られており、図５に示すように、吸収量の平方根と、マイクロ波出力とは、マイクロ波出力が小さいところでは線形関係にあり、マイクロ波出力が大きくなるにつれて、吸収量の平方根とマイクロ波出力の線形関係は崩れてくることが知られている。つまり、マイクロ波出力が小さい範囲では、マイクロ波出力をｎ2 倍すれば、吸収量はｎ倍になるのである。
【００３８】
さて、吸収量とマイクロ波出力が図５に示すような関係にある場合、マイクロ波出力をどのようにすれば望ましいかを考えると、検出器６の出力信号は大きい方が望ましいことは上述した通りである。従って、マイクロ波出力はできるだけ大きい方が望ましいことになるが、吸収量とマイクロ波出力の関係が非線形になるのは望ましいことではない。そこで、ここでは、図５のＢで示すように、吸収量とマイクロ波出力との線形性が崩れる直前のマイクロ波出力を最適なマイクロ波出力とする。
【００３９】
そこで、ここでは、吸収量の平方根とマイクロ波出力との線形性が崩れる直前のマイクロ波出力を最適なマイクロ波出力とする。そのために、一つのピークに着目し、マイクロ波出力を順次変化させながら当該ピークの吸収量の極大値を検出し、前回のマイクロ波出力の時の吸収量と、今回のマイクロ波出力の時の吸収量が比例関係にあるか否かを判断し、比例関係が成り立たなくなる直前のマイクロ波出力を最適値として設定するという手法を用いる。
【００４０】
このときに着目するピークは、ノイズによる影響等を避けるためにも吸収量が最大の正のピークを用いればよい。そこで、上述したように磁場掃引範囲の設定の際に、吸収量が最大である正のピークの磁場強度位置を記憶するようにしたのであるが、このマイクロ波出力の設定を行う時に、上記の磁場掃引範囲の設定で定められた最適磁場掃引範囲を掃引して、吸収量が最大の正のピークを探索するようにしても良いことは勿論である。
【００４１】
さて、制御装置９は、マイクロ波発生装置４に対して、制御信号により、予め定められた第１の出力とするように指示する。この第１の出力は小さい値とする。また、磁場変調／掃引装置５に対しては、磁場変調幅は上記の磁場変調幅の設定の処理で求めた最適な磁場変調幅とし、適宜な掃引時間で、吸収量が最大である正のピークの極大値を含む磁場強度範囲を掃引することを制御信号で指示する。この磁場掃引範囲は、磁場変調幅の設定の場合と同じ範囲でよい。更に、制御装置９は、増幅器７に対しては予め定められた増幅率とするための制御信号を、ノイズフィルタ８に対しては予め定められた時定数とする制御信号をそれぞれ通知する。なお、この磁場変調幅の設定の処理において、磁場変調幅、磁場掃引範囲、掃引時間、及びノイズフィルタ８の時定数は一定値に維持される。
【００４２】
そして、制御装置９は磁場変調／掃引装置５に対して磁場掃引を指示する。これによって、当該ピークの極大値を含む所定の範囲について磁場掃引が行われるが、制御装置９は、このときに取り込んだ当該ピークの極大値を記憶する。これが１回目の測定である。
次に、制御装置９は、マイクロ波発生装置４に対して、制御信号により、出力を前回の第１の出力のｎ2 倍（ｎは正の実数）とするように指示すると共に、増幅器７に対して増幅率を前回の１／ｎ倍とする制御信号を通知する。そして、制御装置９は磁場変調／掃引装置９に磁場掃引を指示する。これによって、当該ピークの極大値を含む所定の範囲について磁場掃引が行われ、制御装置９は、このときに取り込んだ当該ピークの極大値を記憶する。これが２回目の測定である。
【００４３】
そして、１回目と２回目とで当該ピークの吸収量の極大値が比例関係にあるか否かを判断する。これは、前回のマイクロ波出力の時の当該ピークの吸収量の極大値をＩ0 、今回のマイクロ波出力の時、即ちマイクロ波出力を前回のマイクロ波出力のｎ2 倍としたときの当該ピークの吸収量の極大値をＩ1 としたとき、誤差範囲をδとして、上記の(1)式を満足する場合には、マイクロ波出力と吸収量の平方根は線形関係にあると判断するようにすればよい。なお、この場合の誤差範囲δについても実験や経験に基づいて定めればよい。
【００４４】
そして、制御装置９は、前回と今回とで当該ピークの吸収量の極大値が比例関係、即ち線形関係にあると判断すると、次に、マイクロ波は装置４に対して出力を２回目の時のｎ2 倍とする制御信号を通知し、増幅器７に対しては増幅率を２回目の時の１／ｎ倍とする制御信号を通知する。そして磁場変調／掃引装置５に磁場掃引を指示する。これによって、当該ピークの極大値を含む所定の範囲について磁場掃引が行われ、制御装置９は、このときに取り込んだ当該ピークの極大値を記憶する。これが３回目の測定である。
【００４５】
そして、制御装置９は、(1)式により、２回目と３回目とで当該ピークの吸収量の極大値が線形関係にあるか否かを判断する。(1)式のＩ0 は前回の測定における当該ピークの吸収量の極大値であるから、この場合にはＩ0 は２回目の測定時の吸収量であり、Ｉ1 は今回の３回目の測定時の吸収量となることは当然である。
【００４６】
このようにして、測定の度毎にマイクロ波出力をｎ2 倍、増幅器７の増幅率を１／ｎ倍として着目する正のピークの吸収量の極大値を求め、前回の測定時の吸収量の極大値と、今回の測定時の吸収量の極大値とが線形関係にあるか否かを判断していくのである。そして、ｍ回目の測定時の吸収量の極大値と、（ｍ−１）回目の測定時の吸収量の極大値とで(1)式が成り立たなくなった場合には、制御装置９は線形性が崩れたと判断して、前回の測定時におけるマイクロ波出力、即ちこの場合には（ｍ−１）回目の測定時におけるマイクロ波出力を最適な値として設定して、当該マイクロ波出力の設定の処理を終了する。
【００４７】
上記の処理において、測定の度毎にマイクロ波出力をｎ2 倍、増幅器７の増幅率を１／ｎ倍とするのは次の理由による。図５に示すように、あるマイクロ波出力の範囲では、マイクロ波出力と吸収量の平方根とは線形関係にあり、線形関係にある範囲ではマイクロ波出力を前回の測定時のｎ2 倍にすると、吸収量はｎ倍になることになる。従って、Ｉ0 、Ｉ1 を(1)式と同じと定義すると、増幅器７の増幅率を固定とした場合には上記の(2)式が成り立てばマイクロ波出力と吸収量の平方根とは線形関係にあると判断することができる。しかし、測定の都度吸収量の極大値をｎ倍して前回の吸収量の極大値と比較するのは面倒であるので、吸収量をｎ倍する代わりに、増幅器７の増幅率を１／ｎ倍しているのである。実際的にはｎ＝２とすればよい。
【００４８】
なお、上記の各測定時において、磁場掃引によって得られた吸収量のデータの値をそのまま用いると、(1)式が成り立つか否かを判断する際にノイズによって影響されることが考えられる。そこで、予め得られた吸収量のデータに対してスムージング処理等の適宜な処理を施して、ノイズによる影響を排除した後に、(1)式によって磁場変調幅と吸収量との線形関係の有無を判断するようにすればよく、これによって精度及び信頼性を向上させることができる。
【００４９】
以上の説明ではマイクロ波出力を小さい方から大きい方へ変化させていくものとしたが、大きい方から小さい方へ変化させるようにすることも可能である。その場合には、測定の度毎にマイクロ波出力を１／ｎ2 倍、増幅器７の増幅率をｎ倍していき、最初に(1)式が成り立つマイクロ波出力の値を最適値と設定するようにすればよい。
以上のようであるので、このＥＳＲによれば、マイクロ波出力は、自動的に最適な値に設定される。
【００５０】
（４）応答時間の設定の動作
上述したように、ここでは応答時間はノイズフィルタ８の時定数によって決定されるものとする。ノイズフィルタ８の時定数を大きくする程応答時間は長くなり、小さくする程応答時間は短くなる。応答時間を短くすると検出器６の出力信号強度は大きくなるが、ノイズも大きくなる。これに対して、応答時間を長くするとスペクトルの正負のピークの波形が歪んでくる。従って、ノイズフィルタ８の時定数の最適値、即ち応答時間の最適値が存在する。
【００５１】
そして、この最適な応答時間を見出すために、ここでは、１対の正負のピークの半値幅に着目する。即ち、応答時間が短い範囲では、検出器６の出力信号に対して十分に追随できるので、当該対のピークの半値幅は一定であり、そこから応答時間を徐々に長くしていくと、検出器６の出力信号に徐々に追随できなくなり、対のピークの半値幅は次第に狭くなっていくと考えられる。
【００５２】
そこで、ここでは、１対の正負のピークに着目し、ノイズフィルタ８の時定数を所定のステップで変化させながら、当該対のピークの半値幅を検出し、半値幅が一定である状態から外れる直前のノイズフィルタ８の時定数を最適な応答時間を与えるものとして設定するという手法を用いる。
【００５３】
このときに着目する１対の正負のピークは、ノイズによる影響等を避けるためにも吸収量が最大の正のピークと、これと対をなす負のピークを用いればよい。そこで、上述したように磁場掃引範囲の設定の際に、吸収量が最大である正のピークの磁場強度位置、及びその正のピークと対をなす負のピークの磁場強度位置を記憶するようにしたのであるが、この応答時間の設定を行う時に、上記の磁場掃引範囲の設定で定められた最適磁場掃引範囲を掃引して、吸収量が最大の正のピーク及びそれと対をなす負のピークを探索するようにしても良いことは勿論である。
【００５４】
さて、制御装置９はマイクロ波出力の設定を終了すると、応答時間の設定の動作を行う。まず、制御装置９は、ノイズフィルタ８に対して、時定数を予め定められた第１の時定数とする制御信号を通知する。この第１の時定数は小さい値とする。また、磁場変調／掃引装置５に対しては、磁場変調幅は上記の磁場変調幅の設定の処理で求めた最適な磁場変調幅とし、適宜な掃引時間で、吸収量が最大である正のピークの極大値と、その正のピークと対をなす負のピークの極小値を含む磁場強度範囲を掃引することを制御信号で指示する。更に、制御装置９は、マイクロ波発生装置４に対しては上記のマイクロ波出力の設定の処理で求めた最適なマイクロ波出力とし、増幅器７に対しては予め定められた増幅率とするための制御信号を通知する。なお、この応答時間の設定の処理において、磁場変調幅、磁場掃引範囲、掃引時間、及びマイクロ波出力は一定値に維持される。
【００５５】
そして、制御装置９は、磁場変調／掃引装置５に対して磁場掃引を指示する。これによって、当該対のピークの極大値と極小値を含む所定の範囲について磁場掃引が行われるが、制御装置９は、このときに取り込んだ当該対のピークの極大値の磁場強度位置と極小値の磁場強度位置とから半値幅を求めて、この半値幅の値を記憶する。これが１回目の測定である。
次に、制御装置９は、ノイズフィルタ８に対して、制御信号により、時定数を、前回の第１の時定数より所定のステップ△ｓだけ大きな値とするように指示し、磁場変調／掃引装置５に対して磁場掃引を指示する。これによって、当該対のピークの極大値と極小値を含む所定の範囲について磁場掃引が行われ、制御装置９は、このときに取り込んだ当該対のピークの極大値の磁場強度位置と、極小値の磁場強度位置とから半値幅を求めて、この半値幅の値を記憶する。これが２回目の測定である。
【００５６】
そして、１回目と２回目とで当該対のピークの半値幅が誤差の範囲内で同じか否かを判断する。これは、前回の時定数の時の当該対のピークの半値幅を△Ｈ0 、今回の時定数の時、即ちノイズフィルタ８の時定数を前回の時定数より所定のステップ△ｓだけ大きな値としたときの当該対のピークの半値幅を△Ｈ1 としたとき、誤差範囲をδとして、
△Ｈ0 −δ≦△Ｈ1 ≦△Ｈ0 ＋δ      …(3)
を満足する場合には、両者の半値幅は誤差の範囲内で同じであると判断するようにすればよい。なお、誤差範囲δの値は実験や経験に基づいて定めればよい。
【００５７】
そして、制御装置９は、前回と今回とで当該対のピークの半値幅が誤差の範囲内で同じである判断すると、次に、ノイズフィルタ８に対して、時定数を２回目の時定数より△ｓだけ大きな値とする制御信号を通知し、磁場変調／掃引装置５に磁場掃引を指示する。これによって、当該対のピークの極大値と極小値を含む所定の範囲について磁場掃引が行われ、制御装置９は、このときに取り込んだ当該対のピークの極大値の磁場強度位置と極小値の磁場強度位置とから半値幅を求め、それを記憶する。これが３回目の測定である。
【００５８】
そして、制御装置９は、(3)式により、２回目と３回目とで当該対のピークの半値幅が誤差の範囲内で同じか否かを判断する。(3)式の△Ｈ0 は前回の測定における当該対のピークの半値幅であるから、この場合には△Ｈ0 は２回目の測定時の半値幅であり、△Ｈ1 は今回の３回目の測定時の半値幅となることは当然である。
【００５９】
このようにして、測定の度毎にノイズフィルタ８の時定数を所定のステップ△Ｓずつ増やしていきながら、着目する対のピークの半値幅を求め、前回の測定時の半値幅と、今回の測定時の半値幅が誤差の範囲内で同じであるか否かを判断していくのである。そして、ｍ回目の測定時の半値幅と、（ｍ−１）回目の測定時の半値幅とで(3)式が成り立たなくなった場合には、制御装置９は半値幅がずれたと判断して、前回の測定時におけるノイズフィルタ８の時定数、即ちこの場合には（ｍ−１）回目の測定時における時定数を、最適な応答時間を与えるものとして設定して、当該応答時間の設定の処理を終了する。
【００６０】
なお、上記の各測定時において、磁場掃引によって得られた吸収量のデータの値をそのまま用いると、(3)式が成り立つか否かを判断する際にノイズによって影響されることが考えられるので、上述したようにスムージング処理等の適宜な処理を施して、ノイズによる影響を排除するのが望ましい。これによって精度及び信頼性を向上させることができる。
【００６１】
以上の説明ではノイズフィルタ８の時定数を小さい方から大きい方へ変化させていくものとしたが、大きい方から小さい方へ変化させるようにすることも可能である。その場合には、測定の度毎に時定数を所定のステップずつ小さくしていき、最初に(3)式が成り立った時の半値幅△Ｈ0 が得られたときの時定数を、最適な応答時間を与えるものとして設定するようにすればよい。
【００６２】
以上、応答時間を制御装置９により自動的に設定する処理について説明したが、上記の処理はある程度の時間を要するので、熟練したオペレータにとってはその時間が作業効率上望ましくない場合がある。熟練したオペレータは、種々の条件で測定して得たスペクトルを観察することで、増幅器７の増幅率や、ノイズフィルタ８の時定数、即ち応答時間を設定することができるからである。そこで、所望の応答時間を容易に設定できる機能を搭載するようにするのが望ましい。以下、そのための構成について説明する。
【００６３】
ところで、応答時間は検出器６の出力信号中のノイズ成分を調整する機能を持つパラメータであり、しかもノイズ成分は増幅器７の増幅率と関係している。そこで、所定の範囲の増幅率について、所定のステップ毎の増幅率に対する最適なノイズフィルタ８の時定数を実験によって求めておく。そして、例えば、それらの各増幅率と、各増幅率に対するノイズフィルタ８の最適な時定数とを対応させたテーブルを作成して制御装置９に予め登録しておく。そして、入力装置１０より増幅率が入力された場合には、当該テーブルから、入力された増幅率に対応する時定数を求めて、入力された増幅率を増幅器７に指示し、求めた時定数をノイズフィルタ８に指示するようにすればよい。なお、入力された増幅率がテーブルに登録されている場合は、その増幅率に対応して書き込まれている時定数を読み出せばよく、入力された増幅率がテーブルに登録されていない場合には、当該入力された増幅率を挟む２つの増幅率と、それらの増幅率に対応する時定数を求め、適宜な補間演算によって、入力された増幅率に対応する時定数を求めるようにすればよい。
【００６４】
以上のようであるので、このＥＳＲによれば、応答時間は、自動的に最適な値に設定される。また、熟練したオペレータにとって手動により最適と思われる応答時間を簡単に設定できるようにすることもできるものである。
【００６５】
（５）磁場掃引時間の設定の動作
ＥＳＲにおいて、磁場掃引時間を長くすると、検出器６より後段の回路は検出器６の出力信号に追随できるので各正負のピークの磁場強度位置は正確であるが、測定時間が長くなるので作業効率上望ましいものとはいえない。これに対して、磁場掃引時間を短くすると作業効率上は望ましいが、検出器６より後段の回路は検出器６の出力信号に追随できなくなって、スペクトルの正負のピークの波形が歪んでくる。従って、作業効率上も問題なく、しかもスペクトルのピークの波形に歪みが無いようにする磁場掃引時間の最適値が存在することになる。
【００６６】
そして、この最適な磁場掃引時間を自動的に見出すために、ここでは、一つのピークに着目し、磁場掃引時間を順次変化させながら当該ピークの磁場強度位置を検出し、前回の磁場掃引時間の時の磁場強度位置と、今回の磁場掃引時間の時の磁場強度位置が誤差の範囲内で同じか否かを判断し、当該ピークの磁場強度位置が誤差の範囲内で一定である状態から外れる直前の磁場掃引時間を最適な値として設定するという手法を用いる。
【００６７】
このようにするのは、上述したように、磁場掃引時間が短くなるにつれてスペクトルのピークの波形は歪むのであるが、このときにはピークの磁場強度位置がずれてくると考えられるからである。
【００６８】
このときに着目するピークは、ノイズによる影響等を避けるためにも吸収量が最大の正のピークを用いればよい。そこで、上述したように磁場掃引範囲の設定の際に、吸収量が最大である正のピークの磁場強度位置を記憶するようにしたのであるが、この磁場掃引時間の設定を行う時に、上記の磁場掃引範囲の設定で定められた最適磁場掃引範囲を掃引して、吸収量が最大の正のピークを探索するようにしても良いことは勿論である。
【００６９】
さて、制御装置９は応答時間の設定を終了すると、磁場掃引時間の設定の動作を行う。まず、制御装置９は、磁場変調／掃引装置５に対して、予め定められた第１の掃引時間とする制御信号を通知する。この第１の掃引時間は大きな値とする。また、磁場変調／掃引装置５に対しては、磁場変調幅は上記の磁場変調幅の設定の処理で求めた最適な磁場変調幅とし、磁場掃引範囲としては、前記吸収量が最大の正のピークの極大値を含む磁場強度範囲を指示する。また、制御装置９は、マイクロ波発生装置４に対しては上記のマイクロ波出力の設定の処理で求めた最適な出力とする制御信号を通知し、増幅器７に対しては予め定められた増幅率とするための制御信号を、ノイズフィルタ８に対しては上記の応答時間の設定の処理で求めた最適な時定数とする制御信号をそれぞれ通知する。なお、この磁場掃引時間の設定の処理において、磁場変調幅、磁場掃引範囲、マイクロ波出力及びノイズフィルタ８の時定数は一定値に維持される。
【００７０】
そして、制御装置９は磁場変調／掃引装置５に対して磁場掃引を指示する。これによって、当該ピークの極大値を含む所定の範囲について磁場掃引が行われるが、制御装置９は、このときに取り込んだ当該ピークの極大値の磁場強度位置を記憶する。これが１回目の測定である。
次に、制御装置９は、磁場変調／掃引装置５に対して、制御信号により、磁場掃引時間を所定の時間ステップ幅△ｔだけ短い値とするように指示し、磁場変調／掃引装置５に対して磁場掃引を指示する。これによって、当該ピークの極大値を含む所定の範囲について磁場掃引が行われ、制御装置９は、このときに取り込んだ当該ピークの極大値の磁場強度位置を記憶する。これが２回目の測定である。
【００７１】
そして、１回目と２回目とで当該ピークの磁場強度位置が誤差の範囲内で同じであるか否かを判断する。これは、前回の磁場掃引時間の時の当該ピークの極大値の磁場強度位置を△Ｇ0 、今回の磁場掃引時間の時、即ち磁場掃引時間を前回より所定の時間ステップ幅△ｔだけ短くした時の当該ピークの極大値の磁場強度位置を△Ｇ1 としたとき、誤差範囲をδとして、
△Ｇ0 −δ≦△Ｇ1 ≦△Ｇ0 ＋δ      …(4)
を満足する場合には、両者の磁場強度位置は誤差の範囲内で同じであると判断するようにすればよい。なお、誤差範囲δの値は実験や経験に基づいて定めればよい。
【００７２】
そして、制御装置９は、前回と今回とで当該ピークの極大値の磁場強度位置が誤差の範囲内で同じである判断すると、次に、磁場変調／掃引装置５に対して、磁場掃引時間を２回目の磁場掃引時間より更に△ｔだけ短い値とする制御信号を通知し、磁場変調／掃引装置５に磁場掃引を指示する。これによって、当該ピークの極大値を含む所定の範囲について磁場掃引が行われ、制御装置９は、このときに取り込んだ当該ピークの極大値の磁場強度位置を求め、それを記憶する。これが３回目の測定である。
【００７３】
そして、制御装置９は、(4)式により、２回目と３回目とで当該ピークの極大値の磁場強度位置が誤差の範囲内で同じか否かを判断する。(4)式の△Ｇ0 は前回の測定における当該ピークの極大値の磁場強度位置であるから、この場合には△Ｇ0 は２回目の測定時の磁場強度位置であり、△Ｇ1 は今回の３回目の測定時の磁場強度位置となることは当然である。
【００７４】
このようにして、測定の度毎に磁場掃引時間を、前回の測定時より所定の時間ステップ幅△ｔずつ短くしていきながら、着目するピークの極大値の磁場強度位置を求め、前回の測定時の磁場強度位置と、今回の測定時の磁場強度位置が誤差の範囲内で同じであるか否かを判断していくのである。そして、ｍ回目の測定時の磁場強度位置と、（ｍ−１）回目の測定時の磁場強度位置とで(4)式が成り立たなくなった場合には、制御装置９は磁場強度位置がずれたと判断して、前回の測定時における磁場掃引時間、即ちこの場合には（ｍ−１）回目の測定時における磁場掃引時間を最適な値として設定して、当該磁場掃引時間の設定の処理を終了する。
【００７５】
なお、上記の各測定時において、磁場掃引によって得られた吸収量のデータの値をそのまま用いると、(4)式が成り立つか否かを判断する際にノイズによって影響されることが考えられるので、上述したようにスムージング処理等の適宜な処理を施して、ノイズによる影響を排除するのが望ましい。これによって精度及び信頼性を向上させることができる。
【００７６】
以上の説明では磁場掃引時間を長い方から短い方へ変化させていくものとしたが、短い方から長い方へ変化させるようにすることも可能である。その場合には、測定の度毎に磁場掃引時間を所定の時間ステップ幅ずつ長くしていき、最初に(4)式が成り立った時の磁場強度位置△Ｇ0 が得られたときの磁場掃引時間を最適な値として設定するようにすればよい。
【００７７】
以上、一つの正のピークの極大値の磁場強度位置に着目して最適な磁場掃引時間を自動的に設定する処理について説明したが、以下にもう一つの処理について説明する。
上記の応答時間の設定の処理においても述べたが、スペクトルのピークの波形の歪みは、対をなす正負のピークの半値幅にも現れる。そこで、１対の正負のピークの半値幅に着目し、測定の度毎に磁場掃引時間を、前回の測定時より所定の時間ステップ幅△ｔずつ短くしていきながら、着目する対のピークの半値幅を求め、前回の測定時の半値幅と、今回の測定時の半値幅が誤差の範囲内で同じであるか否かを判断していく処理を行うことによっても最適な磁場掃引時間を見出すことができる。
この処理は、上述した応答時間の設定の処理と同様であるので詳細は省略する。ただし、上記の応答時間の設定の処理ではノイズフィルタ８の時定数を所定のステップ△ｓずつ変化させながら、着目する対のピークの半値幅を比較したが、磁場掃引時間の設定を行う場合には、磁場掃引時間を所定の時間ステップ幅△ｔずつ短く変化させながら着目する対のピークの半値幅を比較していくのである。そして、ｍ回目の測定時の半値幅と、（ｍ−１）回目の測定時の半値幅とで(3)式が成り立たなくなった場合には、制御装置９は半値幅がずれたと判断して、前回の測定時における磁場掃引時間を最適な値と設定する。なお、この場合にも、磁場掃引時間を短い方から長い方へ順次変化させるようにすることも可能であることは当然である。
以上のようであるので、このＥＳＲによれば、磁場掃引時間を自動的に最適な値に設定することができる。
【００７８】
そして、制御装置９は、このようにして５つのパラメータの値を設定すると、磁場変調／掃引装置５に対しては設定した磁場掃引範囲、磁場変調幅、磁場掃引時間を制御信号により通知し、マイクロ波発生装置４に対しては設定したマイクロ波出力を制御信号により通知し、ノイズフィルタ８に対しては設定した時定数を制御信号により通知する。これによって当該ＥＳＲは、当該試料に対して最適な条件に設定され、その状態で実際の測定が行われることになるので、良好な測定を行うことができる。
【００７９】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上記の説明では、磁場変調幅、マイクロ波出力、及び磁場掃引時間の設定の処理に際しては正のピークを用いるものとしたが、負のピークを用いてもよいことは当然である。その場合には、上記の記載の中の極大値を極小値と読み替えればよい。
【００８０】
【発明の効果】
以上のようであるので、本発明によれば、磁場掃引範囲、磁場変調幅、マイクロ波出力、応答時間、及び磁場掃引時間という５つのパラメータの値を、自動的に、最適に設定することができる。従って、熟練者でなくとも容易に良好な測定を行うことが可能となる。また、無人自動測定の一助とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＥＳＲの一実施形態の構成を示す図である。
【図２】ピークが偶数個の場合の磁場掃引範囲の設定の処理の例を説明するための図である。
【図３】ピークが奇数個の場合の磁場掃引範囲の設定の処理の例を説明するための図である。
【図４】最適な磁場変調幅を説明するための図である。
【図５】最適なマイクロ波出力を説明するための図である。
【図６】ＥＳＲの概略の構成を示す図である。
【図７】ＥＳＲで得られるスペクトルを説明する図である。
【符号の説明】
１…試料管、２…空洞共振器、３…電磁石、４…マイクロ波発生装置、５…磁場変調／掃引装置、６…検出器、７…増幅器、８…ノイズフィルタ、９…制御装置、１０…入力装置。
【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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