(57)【要約】      （修正有）【課題】連続波ＨＦ帯磁気共鳴装置において、機械的に安定で磁界発生軸方向の直交性が確実に得られるＨＦ帯磁気共鳴装置検出器用プローブを提供する。【解決手段】左右一対の変調磁界用コイルボビンの壁面に断面が半円形の三つの溝を設ける。第一の溝は外周の両端に達し、第二の溝は第一の溝に直交し外周の片端より第一の溝に達し、第三の溝は反対側の外周の片端より上記壁面の途中までに設ける。一対の変調磁界用コイルボビンのそれぞに設けたホゾ、ホゾ孔によってボビンを一体化し、上記三種の溝が円筒状の空孔を形成する。第一の空孔に高周波コイルボビンを格納し両端をプローブ本体枠組みの上下部よりネジ込む金具により固定する。第二の空孔に高周波コイル引き出し線を通線する。第三の空孔に本体枠組みの先端部よりふれ止めピンネジ込む。上記本体枠組みの上部よりネジ込む金具には上記高周波コイルボビンに嵌合する如く試料管を挿入する開口部を設ける。【選択図】図１
2009271042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波コイルボビンとその内周部に挿入される試料管の外周部とを公差の範囲で嵌合させる構造を有するＨＦ帯磁気共鳴装置検出器用プローブ
【請求項２】
上記請求項１の構造を有するＨＦ帯磁気共鳴装置検出器用プローブにおいて、上記高周波コイルボビンは底部を半球状に封止した円筒状でその外周中央に高周波コイルが捲回され上記高周波コイルボビンの外周を上部及び下部固定金具の先端部に設けられる孔の内周に公差の範囲で嵌合させる構造を有し上記上部固定金具の上記試料管を挿入するための開口部を上記試料管の外周に公差の範囲で嵌合させる構造を有するＨＦ帯磁気共鳴装置検出器用プローブ
【請求項３】
上記請求項２の構造を有するＨＦ帯磁気共鳴装置検出器用プローブにおいて、上記高周波コイルボビンを収納するプローブ本体枠組みの中心面とそれに直交する平面との交線に上記高周波コイルボビンとそれに嵌合される上部及び下部固定金具の中心軸を一致させ上記上部及び下部固定金具は上記プローブ本体枠組みの上部及び下部よりねじ込み上記高周波コイルボビンと上記プローブ本体枠組みと一体化され、上記中心軸上で上記プローブ本体枠組の中心点に一致する如く高周波コイルが上記高周波コイルボビン中心点の上下対称に捲回される構造を有するＨＦ帯磁気共鳴装置検出器用プローブ
【請求項４】
上記請求項３の構造を有するＨＦ帯磁気共鳴装置検出器用プローブにおいて、プローブ本体は上記プローブ本体枠組み、一対の左右側板および背面板より成り、上記中心点を中心とし上記上部及び下部固定金具ネジ部先端面にて界される外径を有する左右一対の変調磁界用コイルボビンを収納する抜き孔を上記プローブ本体枠組みに有するＨＦ帯磁気共鳴装置検出器用プローブ
【請求項５】
上記請求項４の構造を有するＨＦ帯磁気共鳴装置検出器用プローブにおいて、上記左右一対の変調磁界用コイルボビンの内径は上記高周波コイルボビンに捲回される高周波コイルの外径より大きく、それぞれ片方の壁板の厚さは上記高周波コイルボビンの外半径より大きい。上記高周波コイルボビンの外半径より大きな厚さを有する中央側壁板とこれに対向し薄い厚さの側板側壁板と上記両壁板を連結する内周筒により上記変調磁界用コイルボビンが形成される。上記中央側壁板の外面には中心を通る直径線に沿い、上記高周波コイルボビンの外半径より公差の範囲で大きな半径の断面が半円の第一の溝を有する。第一の溝の中心軸線に直交し中心を通る直径線に沿い、外周より内周の空所までの間に第二の溝を有する。第二の溝と同一の直径線上に沿い反対側の外周より中央側壁板中央付近まで第三の溝を有する。中心を通り第一の溝と第二の溝に半直角で斜向する直径線に沿い中心振り分けで中央側壁板の中央付近に一対のホゾ、ホゾ孔を有する。左右変調磁界用コイルボビンそれぞれ中央側壁板の三個の溝および一対のホゾ、ホゾ孔は鏡面対称の位置にある。左右のボビンを重ねあわせ二対のホゾ、ホゾ孔によってボビンを一体化したとき、上記三種の溝が円筒状の空孔を形成する如き構造の変調磁界用コイルボビンが上記プローブ本体枠組みと同一の厚さを有するＨＦ帯磁気共鳴装置検出器用プローブ
【請求項６】
上記請求項５の構造を有するＨＦ帯磁気共鳴装置検出器用プローブにおいて上記左右変調磁界用コイルボビンの中央側壁板と側板側壁板間にある空所に変調磁界用コイルが捲回され上記一体化され本体枠組み抜き孔に格納され上記第一の溝により形成された貫通孔に上記高周波コイルボビンが格納され上記上部及び下部固定金具により上記本体枠組みに固定され上記第三の溝により形成された有底孔に本体枠組み先端面よりふれ止めピンをねじ込み上記変調磁界用コイルボビンの回転を拘束し上記一対の左右側板を本体枠組み両側側面にねじ止めして変調磁界用コイルボビンの軸方向への移動を拘束し上記背面板より高周波用同軸ケーブルおよび低周波用２芯ケーブルを本体枠組み内に導入し上記第二の溝により形成されたボビン内周部までの貫通孔より上記高周波コイルの端末線を引き出し上記高周波用同軸ケーブルに接続し上記２つの空所に捲回された一対の変調磁界用コイルの引き出し線を両者が加極性になる如く接続し、その両端末を上記低周波用２芯ケーブルに接続する如き構造を有するＨＦ帯磁気共鳴装置検出器用プローブ
【請求項７】
上記請求項６の構造を有するＨＦ帯磁気共鳴装置検出器用プローブにおいて、上記変調磁界用コイルに上記低周波用２芯ケーブルを通して直流電流および低周波正弦波電流を重畳通電し上記変調磁界用コイルの軸方向に同一の磁界電流変換係数にて静磁界および変調磁界を重畳発生せしめる如く使用されるＨＦ帯磁気共鳴装置検出器用プローブ
【請求項８】
上記請求項６の構造を有するＨＦ帯磁気共鳴装置検出器用プローブにおいて、上記上部及び下部固定金具が同一の形状を有し上記高周波コイルボビンの両端が開口し、両端開口の試験管を用いて流動試料の試験ができる如きＨＦ帯磁気共鳴装置検出器用プローブ
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は連続波ＨＦ帯磁気共鳴装置検出器用プローブに関わる。
【背景技術】
【０００２】  凝縮体の核磁気共鳴、ＮＭＲが第二次大戦直後にＰｕｒｃｅｌｌ、Ｂｌｏｃｈのグループより報告された。数年の間に、基本的な問題が理論、実験両面で解明された。電子スピン共鳴ＥＳＲも同様である。技術の進歩は分子構造を決定する化学研究の要求に沿ったものであった。
【非特許文献１】Ｅ．Ｍ．Ｐｕｒｃｅｌｌ，Ｈ．Ｃ．Ｔｏｒｒｅｙ  ａｎｄ  Ｒ．Ｖ．Ｐｏｕｎｄ，Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．，５３，３１８，１９４６．
【非特許文献２】Ｆ．Ｂｌｏｃｈ，Ｗ．Ｗ．Ｈａｎｓｅｎ  ａｎｄ  Ｍ．Ｐａｃｋａｒｄ，Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．，７０，４７４，１９４６．
【非特許文献３】Ｄ．Ｊ．Ｅ．Ｉｎｇｒａｍ，Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ  ａｔ  Ｒａｄｉｏ  ａｎｄ  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ  Ｂｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈ  Ｓｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎｓ，１９５５．
【０００３】  上記現象発見に用いられた検出器はＰｕｒｃｅｌｌらによるタンク回路のＱ値の共鳴吸収による低下を検出する高周波ブリッジ方式、Ｂｌｏｃｈらによる共鳴時に静磁界方向に直交する方向に生ずる誘導起電力を検出するクロスコイル方式を用いた連続波法によるもので、初期にはそれらを一部改良した各種のプローブが開発された。しかし上記化学研究には分光器としての高分解能が要求され、測定に長時間を要するので程へずしてパルス法が開発され、連続波法は磁場測定器、磁場安定器等の用途に限定使用されている。検出方式には上記Ｐｕｒｃｅｌｌらのブリッジ方式に代えて自励ＬＣマージナル発振器が開発され簡便性により汎用されている。上記限定された用途においては、装置の構成、ハードウエア、動作パラメータ、試料の種類等はこれらの目的に最も適するように選ばれ固定される。また使用される試料は密封される。
【非特許文献４】Ｗ．Ｋｅｍｐｆ，ＮＭＲ  ｉｎ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｍａｃｍｉｌｌａｎ  Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ，１９８６．
【特許文献５】特願  ２００７−３２７９９８
【特許文献６】特願  ２００８−６４８８４
【０００４】  しかしながら、磁気共鳴現象観測法としての連続波法は固有の利点を有し、特にＨＦ帯での電子スピン共鳴現象観測には、特殊で高価な電磁石を必要とせず現象観測のためのハードウエアも高度な技術を必要としないので、性能及び機能は限定されるとしても、安価で汎用性のある機器の構成が容易である（上記特許文献５，６）。そのためには装置全体は試料の性質を調べることを目的として構成、設計されなければならない。この目的に応ずる連続波ＨＦ帯磁気共鳴装置用自励ＬＣマージナル発振器方式の検出器に用いるプローブは、その目的に即した構造を有するように設計されなければならない。本発明は上記の要求を満たす連続波ＨＦ帯磁気共鳴装置検出器用のプローブを提供する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  本発明の課題は上記自励ＬＣマージナル発振器方式検出器と組み合わせて連続波ＨＦ帯磁気共鳴装置を構成する機械的に安定で磁界発生軸方向の直交性が確実に得られるプローブを得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  上記磁場測定器、磁場安定器等の限定された用途における磁気共鳴検出用プローブは高周波磁界と低周波の変調磁界を直交して発生し試料に印加するが変調磁界に重畳する静磁界は測定あるいは安定化されるべき対象として外部より変調磁界と平行な方向に印加される。上記３種の磁界は１つの磁界系を形成する。このような用途における試料は上記磁界系内に密封、固定されていて外部より上記磁界系へのアクセスを必要としない。一方本発明が対象とする磁気共鳴装置検出器用としてのプローブにおいては試験すべき種々の試料の外部より上記磁界系中心へのアクセスが必須である。また試料の性質に応じて上記検出器の各種動作パラメータを適宜に設定する必要がある。プローブの基本的形態は両者に共通しているが上記アクセスの必要性の有無により両者の具体的形態は大きく異なる。本発明では上記課題を解決して連続波ＨＦ帯磁気共鳴装置検出器用プローブの製作を可能とし、それを用いて連続波ＨＦ帯磁気共鳴装置が実現するように上記アクセスを可能とするためプローブのすべての要素を一体的、有機的に構成する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】  本発明によるプローブの基本図を図１に示す。以下の説明において同軸ケーブル９を上に、２芯ケーブル１０を下にしてケーブルがある側を背面、反対側を先端面、背面からみて右、左と呼ぶ。図１は完成したプローブの右の側板を紙面上に置いて左の側板を取り外したときの内部の模式図である。１はプローブの本体をなす枠組みで上記変調磁界用コイルボビン６ａ、６ｂを格納するための円形の抜き孔、高周波コイル５、変調磁界コイルの引き出し線を上記同軸ケーブル、２芯ケーブルに接続するための空所を作る角型の抜き孔、背面側に上記同軸ケーブル、２芯ケーブルを導入するための半円形断面の溝、先端面側にフレ止めピン用ネジ孔、両側面に側板を取り付けるためのネジ孔を有する。【０００８】  図１において２ａは左右両側板、２ｂは背面板で上記本体枠組み１にネジ止めされ内部に格納される部品類を機械的に保護するとともに電気的に遮蔽する。３ａは上部固定金具で先端部を上記本体枠組み１の上面よりネジ込み上記高周波コイルボビン４ａの上部に嵌合して突き当たり上記高周波コイルボビン４ａの上部を拘束する。３ｂは下部固定金具で先端部を上記本体枠組み１の下面よりネジ込み上記高周波コイルボビン４ａの下部に嵌合して突き当たり上記高周波コイルボビン４ａの下部を拘束する。５は上記高周波コイルで上記高周波コイルボビン４ａの中央部に捲き回されている。４ｂは右側の変調磁界コイルボビン６ａに設けられた第二の溝で上記高周波コイル引き出し線を通線するための空所を形成する。４ｃは上記右側の変調磁界コイルボビン６ａに設けられた第三の溝で変調磁界用コイルボビンふれ止めピン８の先端が入る。７ａ、７ｂは上記右側の変調磁界コイルボビン６ａに設けられたホゾおよびホゾ孔である。【０００９】  ６ｂは左側の変調磁界コイルボビンで上記右側の変調磁界コイルボビン６ａに紙面上部より重ね合わせ鏡像関係の位置にある一対のホゾおよびホゾ孔によって位置決めされ同じく鏡像関係の位置にある３つの溝によって円筒形の空孔が作られる。第一の溝による上記円筒形の空孔は上記高周波コイルボビン４ａのための空孔になる。第二の溝による上記円筒形の空孔は上記高周波コイル引き出し線を通線するための空孔になる。第三の溝による上記円筒形の空孔は上記左右変調磁界コイルボビンが一体化した変調磁界コイルボビンのふれ止めピン８の先端が入る空孔になる。上記左右一体化された変調磁界コイルの２対の引き出し線は発生磁界が加極性になるように直列に接続される。９は高周波用同軸ケーブルで上記高周波コイル引き出し線に接続される。１０は低周波用２芯ケーブルで上記直列に接続された変調コイル引き出し線端末に接続される。１１は側板２ａを上記本体枠組み１にネジ止めして完成したプローブ上部固定金具３ａの上部の開口部に挿入される試料管である。上記試料管は上記高周波コイルボビンの内周に同軸嵌合する。１２は上記試料管の底部にある試料の中心を上記磁界系の中心に合わせるために摺動固定される試料位置調整リングである。【００１０】  以上、本発明による上記プローブはその上記構成諸要素のもつ諸機能が上記説明のように有機的に結合し果たされていれば、それらの具体的形状、寸法は要求される仕様���よる技術的、経済的な理由に応じて適宜に変更されてよい。【００１１】  本発明による上記請求項６によるプローブを用いることにより上記自励ＬＣマージナル発振器を用いた検出器において周波数、発振レベルの可変性、安定性、雑音レベルなど連続波ＨＦ帯磁気共鳴装置用検出器として実用し得る機能、性能を有することが確認された（上記特許文献５，６）。【００１２】  本発明の上記請求項６によるプローブと上記請求項７によるプローブ使用法を用いた実施例を図２に示す。図の上方の正弦波は上記変調磁界コイル端の電圧で周波数３５０Ｈｚ、平均値５２４ｍＶ、ピーク値３５８ｍＶである。図の下方は１７ＭＨｚの電子スピン共鳴信号の観測例である。平均値は静磁界Ｈｏに対応し、ピーク値は変調磁界ピーク値Ｈｍに対応する。Ｈｏを共鳴磁界Ｈｒに設定すれば図示のように半周期毎に等間隔で信号が現れる。この信号はスプリアス除去平均化法によって得たものである（上記特許文献５）。１７ＭＨｚに対応する静磁界Ｈｏは約０．６ｍＴ  で、これをスケールとして算定すればＨｍは約０．４ｍＴである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明によるプローブの基本図である。
【図２】本発明によるプローブおよびその使用法を用いた磁気共鳴の観測例である。
【符号の説明】
【００１４】図１において
１      プローブ本体枠組み
２ａ    側板
２ｂ    背面板
３ａ    上部固定金具
３ｂ    下部固定金具
４ａ    第一の溝と高周波コイルボビン
４ｂ    第二の溝と高周波コイル引き出し線
４ｃ    第三の溝と変調磁界用コイルボビンふれ止めピン
５      高周波コイル
６ａ    左変調磁界コイルボビン
６ｂ    右変調磁界コイルボビン
７ａ    ホゾ
７ｂ    ホゾ孔
８      フレ止めピン用ネジ
９      同軸ケーブル
１０    ２芯ケーブル
１１    試料管
１２    試料位置調整リング
ｘ      水平軸
ｙ      垂直軸（高周波磁界軸）
ｚ      水平軸（静磁界および変調磁界軸）
Ｔ      プローブ厚
【図１】
2009271042.tif 000003
【図２】
2009271042.tif 000004