(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料に高周波磁界を照射するとともに、試料から放出されるＮＭＲ信号を検出する送受信コイルと、
絶縁体で作られ、送受信コイルを巻き付けるコイルの巻き枠と、
前記送受信コイルから引き出された２本のリード部と、
前記巻き枠の内側に設けられ、巻き枠を介して、前記リード部との間にコンデンサを形成するシールド部材と、
絶縁体で作られ、送受信コイルとリード部を外側から覆うコイルカバーと、
コイルカバーの外側に設けられ、コイルカバーを介し、２本のリード部間を跨いでコンデンサを形成する電極部材と
を備えたことを特徴とするＮＭＲプローブ。
【請求項２】
前記電極部材は、コイルカバーの外側に巻回された導線、またはコイルカバーの上から２本のリード部間を跨いで配置された導体箔であることを特徴とする請求項１記載のＮＭＲプローブ。
【請求項３】
試料に高周波磁界を照射するとともに、試料から放出されるＮＭＲ信号を検出する送受信コイルと、
絶縁体で作られ、送受信コイルを巻き付けるコイルの巻き枠と、
前記送受信コイルから引き出された２本のリード部と、
前記巻き枠の内側に設けられ、巻き枠を介して、前記リード部との間にコンデンサを形成するシールド部材と、
絶縁体で作られ、送受信コイルとリード部を外側から覆うコイルカバーと
を備えたＮＭＲプローブの調整方法であって、
コイルカバーの外側に、コイルカバーを介し、２本のリード部間を跨いでコンデンサを形成するような電極部材を設けることにより、ＮＭＲプローブの同調周波数の調整を行なわせることを特徴とするＮＭＲプローブの調整方法。
【請求項４】
前記電極部材は、コイルカバーの外側に巻回された導線、またはコイルカバーの上から２本のリード部間を跨いで配置された導体箔であることを特徴とする請求項３記載のＮＭＲプローブの調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＮＭＲ装置に用いられるＮＭＲプローブと、その同調周波数の調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＮＭＲ装置では、送受信コイル及び送受信回路等を備えたＮＭＲプローブを強磁場中に配置し、プローブ内の試料に高周波磁界を照射している。この送受信回路内には、測定核の共鳴周波数に同調する同調回路やトラップ用の共振回路等が存在するが、これらの回路の同調周波数あるいは共振周波数は微調整する必要があり、そのために周波数可変素子が使用される。
【０００３】
一般に、周波数可変素子としては、可変コンデンサ及び可変インダクタが知られているが、従来の可変インダクタは、コイル中にフェライトコアを挿脱してインダクタンスを可変しており、強磁場内に配置され、高い磁場均一度を乱さないことが要求されるＮＭＲプローブには使用できない。そこで、従来は、周波数可変素子として可変コンデンサが使用されてきたが、超電導磁石を使用し、共鳴周波数が数百ＭＨｚにも上昇してきた近年では、リード線部分がインダクタンスを持ち、ＬＣ共振モードを作ってしまうため、同調をとる目的に可変コンデンサだけを使用したのでは、適用範囲が狭められてしまうという問題があった。また、共振回路のキャパシタンスとしての役割を外付けの可変コンデンサに頼ると、共振回路全体のＱ値が低下してしまうという問題があった。
【０００４】
そこで、最近では、可変コンデンサは、ＮＭＲプローブの共振周波数の微調整用に用い、ＮＭＲプローブの共振周波数の大まかな設定には、可変コンデンサではなく、リード線とシールド部材が作るキャパシタンスを利用することが一般的に行なわれている。図１は、このような最近のＮＭＲプローブの構造を模式的に表わしたものである。図中、１は送受信コイルである。送受信コイル１は、試料に高周波磁界を照射するとともに、試料から放出されるＮＭＲ信号を検出する役割を担っている。また、送受信コイル１は、ガラスなどの絶縁体で作られた円筒状の巻き枠（コイルボビン）４の外側に巻き付けられていると共に、更にその外側から、絶縁体で作られた円筒状のコイルカバー５で覆われている。
【０００５】
送受信コイル１の下端からは、同調回路７に向けて、２本のリード部２が引き出されている。この２本のリード部２は、共振する高周波の電圧振幅が互いに逆位相で最大となる箇所であり、絶縁体の巻き枠４を間に介して、導電体でできた円筒状のシールド部材３と対向している。これにより、リード部２と巻き枠４とシールド部材３は、リード部２とシールド部材３をそれぞれ電極とし、巻き枠４自体を誘電体部分とするＱ値の高いコンデンサを形成する。このような構成のコンデンサは、外部コンデンサを半田でじか付けした場合よりも損失が少ないので、Ｑ値の高い共振回路を得ることができる。
【０００６】
このような共振回路を等価回路として図示したのが図２である。図２のうち、（ａ）は、不平衡回路でＬＣ共振回路を構成した例、（ｂ）は、平衡共振回路でＬＣ共振回路を構成した例を示している。リード部２とシールド部材３をそれぞれ電極とし、巻き枠４自体を誘電体部分とするＱ値の高いコンデンサＣ１は、同調バリコンＣ２〜Ｃ４と並列に配置され、送受信コイルＬ１と共に、ＬＣ並列共振回路を構成している。そして、ＬＣ並列共振回路の主なキャパシタンスの役割は、コンデンサＣ１に負わせ、同調バリコンＣ２〜Ｃ４は、共振周波数の微調節用に設けられているに過ぎない。尚、図の中で、Ｃ５は、外部の高周波源とＬＣ共振回路との整合を取るための整合バリコンである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このような構成において、ＬＣ共振回路全体の共振周波数を所定の周波数に同調させるために、同調バリコンが用意されていることは、すでに述べたが、この同調バリコンの可変範囲を超えて、ＬＣ共振回路全体の共振周波数が所定の周波数からずれている場合は、所定の周波数に同調させることができないという問題があった。
【０００８】
このような場合、周波数を上げる方向に調整が必要な場合は、送受信コイル１の一部、あるいは送受信コイル１から引き出され、シールド部材３とコンデンサを形成しているリード部２の一部を切り取って面積を減らし、ＬＣ共振回路のインダクタンス成分、またはキャパシタンス成分を小さくすることにより、周波数の微調整を行なっていた。
【０００９】
ところが、このような微調整の際に、送受信コイル１の一部、あるいはリード部２の一部を切り取り過ぎると、共振回路のインダクタンス成分、またはキャパシタンス成分が小さくなり過ぎて、共振周波数が上がり過ぎ、今度は目標の水準まで下げることが困難になり、新たに送受信コイル１を作り直さなければならなかった。あるいは、逆に、周波数を下げる方向に調整が必要な場合などは、送受信コイル１やリード部２の面積を増やすことができないため、効率の悪い固定コンデンサをＬＣ共振回路に追加する処置が必要になり、ＬＣ共振回路全体のＱ値の低下を招くという問題があった。
【００１０】
本発明は、上述した点に鑑み、共振回路の共振周波数がもともと高すぎる場合や、送受信コイル、またはリード部を切り取り過ぎて、共振周波数が高くなった場合などに、高いＱ値を維持したままで共振周波数を低減させたＮＭＲプローブ、及び、高いＱ値を維持したままで共振周波数を低減させるＮＭＲプローブの調整方法を提供することにある。
【００１１】
【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プローブ及びＮＭＲプローブの調整方法は、
試料に高周波磁界を照射するとともに、試料から放出されるＮＭＲ信号を検出する送受信コイルと、
絶縁体で作られ、送受信コイルを巻き付けるコイルの巻き枠と、
前記送受信コイルから引き出された２本のリード部と、
前記巻き枠の内側に設けられ、巻き枠を介して、前記リード部との間にコンデンサを形成するシールド部材と、
絶縁体で作られ、送受信コイルとリード部を外側から覆うコイルカバーと、
コイルカバーの外側に設けられ、コイルカバーを介し、２本のリード部間を跨いでコンデンサを形成する電極部材と
を備えたことを特徴としている。
【００１２】
また、前記電極部材は、コイルカバーの外側に巻回された導線、またはコイルカバーの上から２本のリード部間を跨いで配置された導体箔であることを特徴としている。
【００１３】
また、試料に高周波磁界を照射するとともに、試料から放出されるＮＭＲ信号を検出する送受信コイルと、
絶縁体で作られ、送受信コイルを巻き付けるコイルの巻き枠と、
前記送受信コイルから引き出された２本のリード部と、
前記巻き枠の内側に設けられ、巻き枠を介して、前記リード部との間にコンデンサを形成するシールド部材と、
絶縁体で作られ、送受信コイルとリード部を外側から覆うコイルカバーと
を備えたＮＭＲプローブの調整方法であって、
コイルカバーの外側に、コイルカバーを介し、２本のリード部間を跨いでコンデンサを形成するような電極部材を設けることにより、ＮＭＲプローブの同調周波数の調整を行なわせることを特徴としている。
【００１４】
また、前記電極部材は、コイルカバーの外側に巻回された導線、またはコイルカバーの上から２本のリード部間を跨いで配置された導体箔であることを特徴としている。
【００１５】
【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３は、本発明にかかるＮＭＲプローブの一実施例を示している。図３において、図１と同一部分には、同一符号を付している。
【００１６】
図中、１は送受信コイルである。送受信コイル１は、試料に高周波磁界を照射するとともに、試料から放出されるＮＭＲ信号を検出する役割を担っている。また、送受信コイル１は、ガラスなどの絶縁体で作られた円筒状の巻き枠（コイルボビン）４の外側に巻き付けられていると共に、更にその外側から、絶縁体で作られた円筒状のコイルカバー５で覆われている。
【００１７】
送受信コイル１の下端からは、同調回路７に向けて、２本のリード部２が引き出されている。この２本のリード部２は、共振する高周波の電圧振幅が互いに逆位相で最大となる箇所であり、絶縁体の巻き枠４を間に介して、導電体でできた円筒状のシールド部材３と対向している。これにより、リード部２と巻き枠４とシールド部材３は、リード部２とシールド部材３をそれぞれ電極とし、巻き枠４自体を誘電体部分とするＱ値の高いコンデンサを形成する。このような構成のコンデンサは、外部コンデンサを半田でじか付けした場合よりも損失が少ないので、Ｑ値の高い共振回路を得ることができる。
【００１８】
このような構成において、共振回路全体の共振周波数を、図示しない外付けの同調バリコンによって、観測核の共鳴周波数に同調できるようにするためには、共振回路全体の共振周波数が、予め所定の規格内に入っていなければならない。もし、所定の規格範囲を超え、共振回路全体の共振周波数が低すぎて、外付けの同調バリコンによっては、共振回路全体の共振周波数を、観測核の共鳴周波数に同調させることができないような場合、すなわち、共振回路全体の共振周波数を上げる方向に調整が必要な場合は、送受信コイル１の一部、あるいは送受信コイル１から引き出され、シールド部材３とコンデンサを形成しているリード部２の一部を切り取って面積を減らし、ＬＣ共振回路のインダクタンス成分、またはキャパシタンス成分を小さくすることにより、周波数を上げる方向へ、周波数の微調整を行なう。
【００１９】
ところが、このような微調整の際に、送受信コイル１の一部、あるいはリード部２の一部を切り取り過ぎると、共振回路のインダクタンス成分、またはキャパシタンス成分が小さくなり過ぎて、共振周波数が上がり過ぎ、今度は目標の水準まで下げることが困難になり、新たに送受信コイル１を作り直さなければならなかった。あるいは、逆に、所定の規格範囲を超え、共振回路全体の共振周波数が高すぎて、外付けの同調バリコンによっては、共振回路全体の共振周波数を、観測核の共鳴周波数に同調させることができないような場合、すなわち、共振回路全体の共振周波数を下げる方向に調整が必要な場合などは、送受信コイル１やリード部２の面積を増やすことができないため、効率の悪い固定コンデンサをＬＣ共振回路に追加する処置が必要になり、ＬＣ共振回路全体のＱ値の低下を招くという問題があった。
【００２０】
このような問題を解決するために、本発明では、絶縁体で作られ、送受信コイル１とリード部２を外側から覆うコイルカバー５の外側に、０．５ｍｍφ以下の導線６、より好ましくは、０．２〜０．３ｍｍφの導線６を、１ターンないし３ターンほど巻回するようにした。これにより、コイルカバー５を介し、２本のリード部２を跨いで、外付けの固定コンデンサと同等の働きをするコンデンサが形成されるため、効率の悪い外付けの固定コンデンサの増設が不要になる。
【００２１】
この新たに形成されたコンデンサは、導線６と２本のリード部２を電極とし、コイルカバー５自体を誘電体部分とするＱ値の高いコンデンサであり、２本のリード部２の間を、コイルカバー５を挟んで導線６で橋かけする構造になっている。これは、１本のリード部２と導線６とで、第１のコンデンサを形成するとともに、もう１本のリード部２と導線６とで、第２のコンデンサを形成し、これら２つのコンデンサ間を、導線６が直列に接続していることを意味する。
【００２２】
このような本発明の共振回路を等価回路として図示したのが図４である。図４のうち、（ａ）は、不平衡回路でＬＣ共振回路を構成した例、（ｂ）は、平衡共振回路でＬＣ共振回路を構成した例を示している。リード部２とシールド部材３をそれぞれ電極とし、巻き枠４自体を誘電体部分とするＱ値の高いコンデンサＣ１は、同調バリコンＣ２〜Ｃ４と並列に配置され、送受信コイルＬ１と共に、ＬＣ並列共振回路を構成している。そして、ＬＣ並列共振回路の主なキャパシタンスの役割は、コンデンサＣ１に負わせ、同調バリコンＣ２〜Ｃ４は、共振周波数の微調節用に設けられているに過ぎない。尚、図の中で、Ｃ５は、外部の高周波源とＬＣ共振回路との整合を取るための整合バリコンである。
【００２３】
今回、１つのリード部２と導線６とで形成された第１のコンデンサは、Ｃ６に相当し、もう１つのリード部２と導線６とで形成された第２のコンデンサは、Ｃ７に相当する。そして、これら２つのコンデンサＣ６、Ｃ７間は、コイルカバー５を巻回された導線６で、直列に接続されている。これらのコンデンサのキャパシタンス成分は比較的小さいが、損失も少ないので、Ｑ値を落とすことなく、共振回路全体の共振周波数を下げる微調整が必要な場合に、その微調整を行なわせることができる。
【００２４】
尚、上記実施例では、導線６をコイルカバー５の外側に巻回させたが、導線６の代わりに、図５のように、幅０．５ｍｍ程度の導体箔８を、コイルカバー５の上から、２本のリード部２の間を跨いで配置するようにしても良い。この場合は、リード部２と導体箔８とが重なっている領域（斜線部分）がコンデンサとなり、それ以外の部分の導体箔８は、リード部２と導体箔８とが重なっている領域同士を直列に接続する導線の役割を果たす。尚、この場合の導体箔８は、コイルカバー５の全周に巻回させる必要はない。
【００２５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のＮＭＲプローブ及びＮＭＲプローブの調整方法は、試料に高周波磁界を照射するとともに、試料から放出されるＮＭＲ信号を検出する送受信コイルと、絶縁体で作られ、送受信コイルを巻き付けるコイルの巻き枠と、前記送受信コイルから引き出された２本のリード部と、前記巻き枠の内側に設けられ、巻き枠を介して、前記リード部との間にコンデンサを形成するシールド部材と、絶縁体で作られ、送受信コイルとリード部を外側から覆うコイルカバーと、コイルカバーの外側に設けられ、コイルカバーを介し、２本のリード部間を跨いでコンデンサを形成する電極部材とを備えたので、共振回路の共振周波数がもともと高すぎる場合や、送受信コイル、またはリード部を切り取り過ぎて、共振周波数が高くなった場合などに、高いＱ値を維持したままで共振周波数を低減させたＮＭＲプローブ、及び、高いＱ値を維持したままで共振周波数を低減させるＮＭＲプローブの調整方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のＮＭＲプローブを示す図である。
【図２】従来のＮＭＲプローブの等価回路を示す図である。
【図３】本発明にかかるＮＭＲプローブの一実施例を示す図である。
【図４】本発明にかかるＮＭＲプローブの等価回路の一実施例を示す図である。
【図５】本発明にかかるＮＭＲプローブの別の実施例を示す図である。
【符号の説明】
１・・・送受信コイル、２・・・リード部、３・・・シールド部材、４・・・巻き枠、５・・・コイルカバー、６・・・導線、７・・・同調回路、８・・・導体箔、Ｌ１・・・送受信コイル、Ｃ１・・・コンデンサ、Ｃ２〜Ｃ４・・・同調バリコン、Ｃ５・・・整合バリコン、Ｃ６・・・第１のコンデンサ、Ｃ７・・・第２のコンデンサ。
【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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