(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定試料を収容する耐圧セルと、該耐圧セル中の測定試料に圧力を伝達する圧力伝達チューブと、前記耐圧セルと圧力伝達チューブの結合を仲介する連結部と、前記耐圧セルをＮＭＲプローブに固定する支持部材とから成るＮＭＲ用高圧セルであって、
前記耐圧セルは、シール部材を挟んで前記連結部に着脱自在に取り付けられており、前記支持部材を交換することによって前記耐圧セルを任意のタイプのＮＭＲプローブに装着可能としたことを特徴とするＮＭＲ用高圧セル。
【請求項２】
前記耐圧セルは、所定の温度・圧力に耐え、かつ、非磁性な素材で作られていることを特徴とする請求項１記載のＮＭＲ用高圧セル。
【請求項３】
前記耐圧セルは、ＮＭＲの所定の観測領域においてバックグラウンド信号の発生が少ない素材で作られていることを特徴とする請求項１または２記載のＮＭＲ用高圧セル。
【請求項４】
前記耐圧セルは、セラミック又はサファイヤで作られていることを特徴とする請求項２または３記載のＮＭＲ用高圧セル。
【請求項５】
前記シール部材は、Ｏリング及びバックアップリングであることを特徴とする請求項１記載のＮＭＲ用高圧セル。
【請求項６】
測定試料を収容する耐圧セルと、該耐圧セル中の測定試料に圧力を伝達する圧力伝達チューブと、前記耐圧セルと圧力伝達チューブの結合を仲介する連結部とから成るＮＭＲ用高圧セルであって、
前記耐圧セルをＮＭＲ装置の測定部にセットしたまま、前記測定試料への印加圧力を可変できるようにしたことを特徴とする請求項１記載のＮＭＲ用高圧セル。
【請求項７】
測定試料を収容する耐圧セルと、該耐圧セル中の測定試料に圧力を伝達する圧力伝達チューブと、前記耐圧セルと圧力伝達チューブの結合を仲介する連結部とから成るＮＭＲ用高圧セルであって、
前記耐圧セルをＮＭＲ装置の測定部にセットしたまま、前記測定試料の温度を可変できるようにしたことを特徴とする請求項１記載のＮＭＲ用高圧セル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、広い温度範囲において、測定試料に高圧を印加することのできるＮＭＲ用高圧セルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
高圧下での物性の研究の進展に伴い、測定試料に高圧を印加した状態でＮＭＲ信号を観測したいという要望が増えている。ところが、一般のＮＭＲ装置では、測定試料を極度に均一性の高い静磁場中に設置しなければならず、しかも装置感度上の要請で、ＮＭＲ検出コイルと測定試料との距離をできる限り接近させる必要があるため、試料空間が極めて狭い。そこに高圧を発生させる圧力発生装置を設けることは、技術的に極めて困難であった。その結果、測定の際に試料に高圧を印加できるＮＭＲ用高圧セルは、従来、ほとんど存在しなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような条件下において、ＮＭＲ用高圧セルに求められる性能としては、
（１）測定の際に、ＮＭＲ装置の静磁場の均一性を乱さないこと、
（２）少なくとも数百気圧の圧力を試料に印加できること、
（３）試料に対する印加圧力をＮＭＲ測定時に可変・制御できること、
（４）試料に高圧を印加した際に、セルの継ぎ目からリークしないこと、
（５）試料の充填、試料の交換、セルの洗浄などを容易に行なえること、
（６）試料の温度を高圧下で可変・制御できること、
などが考えられる。
【０００４】
本発明の目的は、上述した諸点に鑑み、測定の際にＮＭＲ装置の静磁場の均一性を乱さず、少なくとも数百気圧の圧力を試料に印加でき、試料に対する印加圧力をＮＭＲ測定時に可変・制御でき、試料に高圧を印加した際にセルの継ぎ目からリークせず、試料の充填、試料の交換、セルの洗浄などを容易に行なえ、試料の温度を高圧下で可変・制御できるようなＮＭＲ用高圧セルを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明にかかるＮＭＲ用高圧セルは、
測定試料を収容する耐圧セルと、該耐圧セル中の測定試料に圧力を伝達する圧力伝達チューブと、前記耐圧セルと圧力伝達チューブの結合を仲介する連結部と、前記耐圧セルをＮＭＲプローブに固定する支持部材とから成るＮＭＲ用高圧セルであって、
前記耐圧セルは、シール部材を挟んで前記連結部に着脱自在に取り付けられており、前記支持部材を交換することによって前記耐圧セルを任意のタイプのＮＭＲプローブに装着可能としたことを特徴としている。
【０００６】
また、前記耐圧セルは、所定の温度・圧力に耐え、かつ、非磁性な素材で作られていることを特徴としている。
【０００７】
また、前前記耐圧セルは、ＮＭＲの所定の観測領域においてバックグラウンド信号の発生が少ない素材で作られていることを特徴としている。
【０００８】
また、前記耐圧セルは、セラミック又はサファイヤで作られていることを特徴としている。
【０００９】
また、前記シール部材は、Ｏリング及びバックアップリングであることを特徴としている。
【００１０】
また、測定試料を収容する耐圧セルと、該耐圧セル中の測定試料に圧力を伝達する圧力伝達チューブと、前記耐圧セルと圧力伝達チューブの結合を仲介する連結部とから成るＮＭＲ用高圧セルであって、前記耐圧セルをＮＭＲ装置の測定部にセットしたまま、前記測定試料への印加圧力を可変できるようにしたことを特徴としている。
【００１１】
また、測定試料を収容する耐圧セルと、該耐圧セル中の測定試料に圧力を伝達する圧力伝達チューブと、前記耐圧セルと圧力伝達チューブの結合を仲介する連結部とから成るＮＭＲ用高圧セルであって、前記耐圧セルをＮＭＲ装置の測定部にセットしたまま、前記測定試料の温度を可変できるようにしたことを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明にかかるＮＭＲ用高圧セルの一実施例を示したものである。図中１は、図示しない高圧発生器で発生させた圧力を、圧力媒体を介して測定試料に伝達する圧力伝達チューブである。圧力媒体には、フッ素樹脂系の油やケロシンなど、所定の観測領域にＮＭＲ信号を持たない液体、または空気などの気体が用いられる。
【００１３】
圧力伝達チューブ１の先端部には、テーパ面２が形成されている。そして、このテーパ面２は、スクリュ３の外周面とボディ４の内周面に彫られたネジ溝を螺合させてネジを締結することにより、スリーブ５の一端に設けられたテーパ面６に強く押圧され、高圧シールされる。また、ボディ４とスリーブ５の隙間は、Ｏリング７で高圧シールされている。
【００１４】
圧力伝達チューブ１から伝達された圧力は、スリーブ５の中心を貫いて設けられた細孔８を通り、スペーサリング９を介して、測定試料を収容する耐圧セル１０に伝達・印加される。ボディ４と耐圧セル１０の隙間は、Ｏリング１１及びバックアップリング１２によって高圧シールされる構造になっている。
【００１５】
高圧印加時、Ｏリング１１は大気側に向かってつぶれ、はみ出し現象を起こすので、Ｏリング１１による高圧シールをバックアップする目的で、バックアップリング１２を設けている。バックアップリング１２は、アルミニウムなどの軽金属、または銅、またはテフロンなどの合成樹脂で作られている。高圧部がＯリング１１で封止できる圧力を超えた場合、バックアップリング１２は、耐圧セル１０の上部外周に設けられたテーパ面１３に押圧され、変形を生じて密着し、高圧部をシールする。
【００１６】
耐圧セル１０の素材には、印加される温度・圧力に充分耐えられる強度を持ち、かつ、所定の観測領域においてＮＭＲのバックグラウンド信号の発生が少なく、ＮＭＲ装置の静磁場の均一性を乱さない非磁性な材料、例えば、ジルコニアなどのセラミック、またはサファイアが用いられる。本実施例の場合、およそ４００℃、５００気圧まで、耐圧セル１０に温度・圧力を印加することができる。
【００１７】
ボディ４の下端から露出した耐圧セル１０及びサポート１４の外形・寸法は、様々なＮＭＲプローブに挿入して使用することができるように設計されている。例えば、図２は、高温型のＮＭＲプローブに高圧セルを実装した様子を示したものである。サポート１４は、ＮＭＲプローブ１５の試料挿入口に嵌合し、高圧セルをＮＭＲプローブ１５に対して安定に装着させる役割を担っている。従って、高圧セルを取り付けるＮＭＲプローブ１５の種類によっては、サポート１４を異なった形状にする必要がある。本実施例では、サポート１４を交換することにより、任意のタイプのＮＭＲプローブに高圧セルを装着させることができる。
【００１８】
以上のような構成を採ることにより、本実施例では、いくつかのメリットを享受することができた。例えば、圧力伝達チューブ１と耐圧セル１０を仲介する部分、すなわち、スクリュ３、ボディ４、スリーブ５、スペーサリング９などから成る部分を総称して連結部１６と呼べば、この連結部１６は、Ｏリングとバックアップリングでシールするのみにしたので、連結部１６から耐圧セル１０を取り外すことが容易に行なえる。すなわち、耐圧セル１０の中に試料を詰めたり、耐圧セル１０を別のものと交換したり、耐圧セル１０を洗浄したりすることが簡単にでき、測定装置としてのメインテナンス性が極めて高い。
【００１９】
また、圧力伝達チューブ１をつないだ状態のまま、高圧セルをＮＭＲプローブ１５にセットすることができるので、ＮＭＲプローブ１５に測定試料を挿入したままの状態で、測定試料への印加圧力を可変・制御することができる。すなわち、本実施例では、圧力伝達チューブ１の途中に設けたストップバルブ（図示せず）を閉じて、耐圧セル内を一定の高圧に保った状態でＮＭＲの測定を行なわせることができるのみならず、ＮＭＲ測定時にストップバルブを開くこともできるので、必要に応じて、ＮＭＲを測定しながら、印加圧力を可変・制御することも可能である。
【００２０】
また、本実施例は、耐圧セル１０の外形が、既存の様々な試料温度可変装置と併用可能な寸法に設計されているので、もし、ＮＭＲプローブ１５に試料温度可変装置が予め組み込まれていれば、測定試料への印加圧力を可変・制御しつつ、温度可変用のガスを耐圧セル１０に直接吹きつけて、幅広い温度範囲で試料温度を可変・制御しながら、ＮＭＲ測定を行なわせることも可能である。このような実験条件の可変性は、例えば、高温・高圧の超臨界流体の測定には欠かせない要素の１つである。
【００２１】
また、耐圧セル１０の外形寸法が通常のＮＭＲセルと同じなので、図２に示すように、測定試料１７とＮＭＲ検出コイル１８との距離を、従来通り、できる限り接近させて配置することができる。測定試料１７とＮＭＲ検出コイル１８の距離が離れると、ＮＭＲの検出感度が極端に低下してしまうので、従来通りの距離が維持できることは極めて重要な要素である。
【００２２】
また、サポート１４の形状を変えてやることにより、種々なタイプのＮＭＲプローブに適合できるので、１台の高圧セルがあれば、様々な磁場、及び周波数での高圧ＮＭＲ測定ができる。すなわち、一部の核種に限定されない、多様な核種のＮＭＲ測定を、１台の高圧セルで行なわせることができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上述べたごとく、本発明のＮＭＲ用高圧セルによれば、耐圧セルが、耐圧セルと圧力伝達チューブの結合を仲介する連結部に、シール部材を挟んで着脱自在に取り付けられているので、測定時のメインテナンス性が高い。また、耐圧セルをＮＭＲプローブにセットしたまま、試料への印加圧力及び温度を可変させることができるので、超臨界流体の研究などに用いて好適である。また、様々なタイプのＮＭＲプローブに適用できるので、ＮＭＲセルとしての汎用性が高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるＮＭＲ用高圧セルの一実施例を示す図である。
【図２】本発明にかかるＮＭＲ用高圧セルをＮＭＲプローブに装着した様子を示す図である。
【符号の説明】
１・・・圧力伝達チューブ、２・・・テーパ面、３・・・スクリュ、４・・・ボディ、５・・・スリーブ、６・・・テーパ面、７・・・Ｏリング、８・・・細孔、９・・・スペーサリング、１０・・・耐圧セル、１１・・・Ｏリング、１２・・・バックアップリング、１３・・・テーパ面、１４・・・サポート、１５・・・ＮＭＲプローブ、１６・・・連結部、１７・・・測定試料、１８・・・ＮＭＲ検出コイル。
【図１】
0003886677.tif 000002
【図２】
0003886677.tif 000003