JP4394716B2 - Ｎｍｒ計測用プローブ - Google Patents

Description

本発明は、核磁気共鳴装置（以下、ＮＭＲ装置と表記する）用プローブに係り、特に、均一磁場中に置かれた試料に対して所定の共鳴周波数で高周波信号を送信、および／もしくは自由誘導減衰信号（ＦＩＤ信号）を受信するために用いるプローブアンテナの回路構成および実装構造に特徴を有するＮＭＲ計測用プローブに関する。

核磁気共鳴（ＮＭＲ）分光計測は、物質の原子レベルの情報を得ることができ、化合物の構造を知るために優れた計測手法である。計測の基本原理は、均一な静磁場中に置かれた試料に高周波磁場を照射し、励起された原子核スピンからの応答信号を受信、解析する。ＮＭＲ装置は、化合物の構造を原子レベルで解析でき、かつ固体試料から溶液試料まで測定できるため、現在、低分子化合物の構造解析をはじめタンパク質の構造や機能解析にも用いられている。

ＮＭＲ装置を用いた分析においては、複数の核種からの信号を同時に計測する場合がある。そのような計測に用いられるプローブには、同時に複数の核種に対応した周波数の信号を送受信できる機能が必要となる。例えば、タンパク質計測用のＮＭＲプローブには一般的に、Ｈ、Ｄ、Ｃ、Ｎの４核種を同時計測できるアンテナおよびアンテナ回路が搭載される。このような多核計測用プローブでは、一般に一つのアンテナを複数の周波数で共振（多重共振）させて使用する。すなわち、アンテナの共振特性を各核種の共鳴周波数に同調し、かつ、それぞれの共振周波数でのインピーダンスを特定の値（一般的には５０Ω）に整合する。多核計測を可能とする２重共振回路の構成の例は、特許文献１（特開２００３―３０２４５２号）や、特許文献２（特開２００５―１４０６５１号）に示されている。

ＮＭＲ計測感度はアンテナ回路のＱ値に依存する。Ｑ値はアンテナ回路内における抵抗損失の大小に依存するファクタであり、抵抗損失が小さいほどＱ値が高く、より高い検出感度が得られる。特許文献１や特許文献２に示されている従来のアンテナ回路は、図１に示す回路を基本として構成されている。この回路構成の場合には、整合用コンデンサ４４、４６のキャパシタンスが大きく、回路内の抵抗損失が増大する問題がある。一般的なプローブアンテナの材料と形状を想定すると、そのキャパシタンス値は数十〜百ｐＦとなる。アンテナ回路に通常用いるチップコンデンサの場合、部品の特性としてキャパシタンスが大きくなると誘電損失に起因した抵抗４３、４７が増大する。よって、このようなキャパシタンスの大きい部品を使用すると、アンテナ回路全体の抵抗損失の増大にともなうＱ値の低下により、検出効率が低下する。

この問題はアンテナコイルの抵抗を低減させる場合により顕著に現れる。アンテナ回路のＱ値向上のためには、アンテナコイルを冷却して抵抗を低減するか、もしくは、超電導体など低抵抗な材料の適用が有効である。しかし、アンテナコイルの抵抗が低減すると、インピーダンスを整合するために、整合用コンデンサ４４の値をさらに大きくする必要がある。そのため、アンテナコイルが本来高いＱ値（低い抵抗損失）を持っている場合でも、コンデンサの損失を低減できないため回路全体のＱ値を充分に向上できない課題があった。

この課題を解決できるために発明されたアンテナ回路構成を図２Ａに示す（特許文献３：特願２００６―３０４０００号）。この回路では、アンテナコイル５０のほぼ中点から信号線を引出し、アンテナコイル５０の両端に容量値可変のトリマコンデンサ４０、４１が接続される。抵抗５２はアンテナコイルの寄生抵抗、抵抗４２、４３はトリマコンデンサの誘電損失に起因した抵抗損失を表す。図２Ａの等価回路図をより理解しやすいように書き直したのが図２Ｂである。アンテナコイル５０の中点から信号線を引出しているため、信号線の接続点からみるとアンテナコイル５０のインダクタンスが２つのインダクタ５０−１、５０−２に分割される構成となる。ここでは簡単のため、インダクタンス５０−１、５０−２間の相互インダクタンスは無視して説明する。抵抗５２−1、５２−２は、それぞれインダクタ５０−１、５０−２の寄生抵抗である。よって、このアンテナ回路は信号線の接続点からみて、インダクタ５０−１、トリマコンデンサ４０、抵抗５２−１、４２からなる直列共振回路９０と、インダクタ５０−２、トリマコンデンサ４１、抵抗５２−２、４３からなる直列共振回路９１とが並列に接続された共振回路となる。

図２Ｃに本アンテナ回路における共振特性を示す。図２Ｃからわかるように、この回路は、直列共振回路９０の共振周波数Ｆ_Ａと、直列共振回路９１の共振周波数Ｆ_Ｂがあり、Ｆ_ＡとＦ_Ｂの間の周波数に直列共振回路９０および直列共振回路９１によって構成される並列共振回路の共振周波数Ｆ_０が現れる共振特性を示す。さらに、共振周波数Ｆ_０の並列共振ピークはＦ_ＡとＦ_Ｂの値によってそのインピーダンスを変化させることができる。Ｆ_ＡとＦ_Ｂの周波数間隔が広がる程、並列共振ピークのインピーダンスは増大し、逆にＦ_ＡとＦ_Ｂの周波数間隔が狭まる程、並列共振ピークのインピーダンスは低下する。したがって、トリマコンデンサ４０、４１の容量値を調整して直列共振周波数Ｆ_Ａ、Ｆ_Ｂを制御するだけで、並列共振周波数Ｆ_０を所望の周波数に同調し、かつインピーダンスを特定の値、例えば５０Ωに整合した共振特性を得ることができる。そのため、アンテナコイルの抵抗が極めて低い場合でも、同調整合用のトリマコンデンサ４０、４１の値を大幅に増大させることなく共振特性を同調整合できる。すなわち、コンデンサの損失４２、４３を抑制できるため、アンテナコイルが本来有する高いＱ値を低下させないプローブアンテナを実現できる。

図２Ａに示したアンテナ回路を基本構成とする２重共振回路を図３に示す。アンテナコイル５０のほぼ中点から信号線６０を引出し、アンテナコイル５０の端部にトリマコンデンサ４０、４１が接続される。さらに、アンテナコイル５０の端部にはインダクタ９２−１とキャパシタ９３−１からなるトラップ回路５６−１と、トリマコンデンサ９４が直列に接続される。トラップ回路５６−１とトリマコンデンサ９４と同じ構成は、もう一方のアンテナコイル端部にも形成される。

この２重共振回路の２つの共振周波数をＦ_１、Ｆ_２とする（ただしＦ_１＞Ｆ_２）。トリマコンデンサ４０、４１は、共振周波数Ｆ_１の共振ピークを同調整合するために用いる。一方、トリマコンデンサ９４、９５は共振周波数Ｆ_２の共振ピークを同調整合するために用いる。トラップ回路５６−１は、共振周波数Ｆ_１の高周波信号を遮断するための要素回路であり、周波数Ｆ_１においてインダクタ９２−１とキャパシタ９３−１が並列共振し、極めて高いインピーダンスを示す。トラップ回路５６−２も同様の動作を示す。

周波数Ｆ_１においては、トラップ回路５６−１、５６−２があるために、破線で囲った要素回路９７−１、９７−２は無視でき、実質的にアンテナコイル５０、トリマコンデンサ４０、４１だけで構成した回路となる。そのため、トリマコンデンサ９４、９５の容量値を変化させた場合でも、共振周波数Ｆ_１における共振特性は影響を受けない。

一方、周波数Ｆ_２においては、トラップ５６−１、５６−２はインダクタとしてふるまう。そのインダクタンス成分と、アンテナコイル５０、トリマコンデンサ４０、４１、９４、９５で回路が構成される。よって、本アンテナ回路では、はじめにトリマコンデンサ４０、４１の容量値を調整して周波数Ｆ_１の共振特性を５０Ω整合し、その後トリマコンデンサ９４、９５の容量値を調整して周波数Ｆ_２の共振特性を５０Ω整合する。以上の手順により共振周波数Ｆ_１、Ｆ_２の２つの共振特性を同調整合できる。

特開２００３―３０２４５２号公報 特開２００５―１４０６５１号公報 特願２００６―３０４０００号

ＮＭＲ計測における信号検出感度は計測の原理上、核種の共鳴周波数に依存する。低い共鳴周波数を有する核種の計測感度は、高い共鳴周波数の核種に比べて潜在的に低い。２重共振回路を構成する場合、単独共振の回路にさらに回路素子が付加される。付加された素子の抵抗損失はアンテナ回路全体の損失を増大（Ｑ値を低下）させるため、低い共鳴周波数を有する核種の計測感度は、より低下する。

図３に示す回路構成の場合、図２Ａに示す基本回路に加え、２重共振回路の構成に必要なインダクタ素子９２−１、９２−２が付加されるため、上述した理由で検出効率が低下する課題があった。

本発明の目的は、多核計測用ＮＭＲプローブに用いる多重共振アンテナ回路について、アンテナコイルが本来有する高いＱ値を低下させることなく複数の周波数で共振特性の同調整合を実現し、かつ、低い共鳴周波数を有する核種に対しても高い送受信効率を有する回路構成および実装方法を提供することである。

目的のアンテナ回路を実現するために、本発明では、以下の構成を用いる。

２つの核種からの信号検出を行う２重共振アンテナ回路において、アンテナコイルにおけるターン部の両端からのびる第１の引出し線と第４の引出し線の先端に第１のコンデンサ（Ｃ１）と第４のコンデンサ（Ｃ４）を接続し、アンテナコイル両端部から内側にある所定の箇所から第２の引出し線と第３の引出し線がのび、その先端に第２のコンデンサ（Ｃ２）と第３のコンデンサ（Ｃ３）を接続する。Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４の他方の電極はグラウンドに設地する。さらに、第１の引出し線と第２の引出し線の間とを第５のコンデンサ（Ｃ５）を介して接続し、同様に、第３の引出し線と第４の引出し線の間とを第６のコンデンサ（Ｃ６）を介して接続する。さらに、アンテナコイル上において第２の引出し線と第３の引出し線の接続点の間に第５の引出し線が接続され、第５の引出し線の先端は高周波信号を送受信するための信号線の芯線に接続される。信号線はプローブの後方で二つに分岐され、一方は周波数Ｆ_１の帯域を通過させるフィルタを介して周波数Ｆ_１送受信系に接続され、一方は周波数Ｆ_２の帯域を通過させるフィルタを介して周波数Ｆ_２送受信系に接続される。Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４には容量値可変のトリマコンデンサを用いるが、容量値の調整が不要の場合、Ｃ１、Ｃ４のいずれか、およびＣ２とＣ３のいずれかは容量値固定のコンデンサを適用できる。また、Ｃ５とＣ６も容量値可変のトリマコンデンサを用いるが、容量値の調整が不要の場合は容量値固定のコンデンサを適用できることは言うまでもない。

以降、アンテナコイルにおいて、第１の引出し線と第２の引出し線の間にある領域をアンテナコイル要素１（Ｌ１）とする。また、第２の引出し線と第３の引出し線の間にある領域をアンテナコイル要素２（Ｌ２）とする。また、第３の引出し線と第４の引出し線の間にある領域をアンテナコイル要素３（Ｌ３）とする。

二つの共振周波数Ｆ_１、Ｆ_２のうち、高い方の共振周波数をＦ_１、低い方の周波数をＦ_２とする。周波数Ｆ_１では、Ｌ１とＣ５からなる要素回路、およびＬ３とＣ６からなる要素回路は高インピーダンスとなるため、実質的に見えなくなる。その結果、共鳴周波数Ｆ_１を有する核種の信号は、Ｌ１、Ｌ３の間に挟まれたアンテナコイル要素２（Ｌ２）と、第２および第３の引出し線と、Ｃ２およびＣ３とで構成されるアンテナ回路で検出する。

周波数Ｆ_２では、Ｌ１、Ｌ３はインダクタとして機能するため、共鳴周波数Ｆ_２を有する核種の信号は、アンテナコイル全体と、それに付随する全ての引出し線およびコンデンサで構成されるアンテナ回路で検出する。

本発明のアンテナ回路では、２重共振を実現するために必要なインダクタ素子を、アンテナコイル要素１（Ｌ１）、アンテナコイル要素３（Ｌ３）として用いている。すなわち、図３に示した従来の回路のように、電気回路の構成素子でしかなかったトラップ回路のインダクタを周波数Ｆ_２での信号検出に寄与させることにより、周波数Ｆ_２における信号検出効率を向上させることが大きな特徴である。同様の観点で低い周波数の核種の信号検出効率を向上させる構成は特許文献２にも示されているが、回路の構成において本発明とは大きく異なる。

また、本アンテナの構成を基本として、より多数の周波数で共振させる回路（３重共振回路、４重共振回路など）を実現することも可能である。その場合、アンテナコイル要素１（Ｌ１）と、第１の引出し線と、第１のコンデンサ（Ｃ１）と、第５のコンデンサ（Ｃ５）からなる要素回路と同じ構成の要素回路を、アンテナコイルの両側に追加していけばよい。

本発明により、多重共振回路構成のためのインダクタ素子をアンテナコイルとしても兼用できるため、低い共鳴周波数の核種に対して高周波信号の送受信効率を向上できる。さらに、極低温に冷却した常伝導金属や超電導体など、抵抗損失が極めて小さいアンテナコイルを用いたプローブにおいても、アンテナコイルが本来有する高いＱ値を低下させない多重共振アンテナ回路を実現することが可能となる。

以下に、本発明の実施例を、図面を用いて詳細に説明する。

本発明による２重共振アンテナ回路の等価回路図を図４Ａに示す。アンテナコイル５０のほぼ中点から信号線が引き出され、アンテナコイルの両端部および、その内側から４本の引出し線がのびる。アンテナコイル５０を３つの領域に分けて説明する。Ａ点からＢ点の間の領域をアンテナコイル要素１（Ｌ１）とする。Ｂ点からＣ点の間の領域をアンテナコイル要素２（Ｌ２）とする。Ｃ点からＤ点の間の領域をアンテナコイル要素３（Ｌ３）とする。図４Ａの等価回路をより理解しやすいように書き直したのが図４Ｂの等価回路である。この図からわかるように、電気回路としては図３に示した従来の２重共振アンテナ回路と等価となる。以下、本回路の動作を図４Ｂに基づいて詳細に説明する。

本アンテナ回路は二つの周波数Ｆ_１、Ｆ_２で共振する。高い方の共振周波数をＦ_１、低い方の共振周波数をＦ_２とする。まず、周波数Ｆ_１での動作を説明する。図５Ａは、周波数Ｆ_１における回路の状態を模式的に示した図である。要素回路５６−１は、図４Ｂに示したＬ１とＣ５からなる回路であり、要素回路５６−２は、Ｌ３とＣ６からなる回路である。周波数Ｆ_１において、Ｃ５はＬ１と並列共振するようにキャパシタンス値が設定されている。同様に、Ｃ６はＬ３と周波数Ｆ_１で並列共振するようにキャパシタンス値が設定されている。したがって、周波数Ｆ_１において、要素回路５１−１、５１−２のインピーダンスは極めて高くなる。その結果、Ｌ２からみてＢ点、Ｃ点から先の回路は高インピーダンスのため見えなくなり、この回路はＬ２とＣ２とＣ３のみで構成される回路と等価となる。つまり、周波数Ｆ_１近傍の共振特性はＣ１、Ｃ４の値に干渉されないため、二つのトリマコンデンサＣ２、Ｃ３のみの調整で共振特性を同調整合できる。

次に、低い方の共振周波数Ｆ_２における動作について説明する。図５Ｂは、周波数Ｆ_２における回路の状態を示した図である。周波数Ｆ_２においては、図５Ａに示したＬ１とＣ５からなるトラップ回路５６−１は、図５Ｂに示すようにインダクタＬ１'として働く。同じく、Ｌ３とＣ６からなるトラップ回路５６−２は、インダクタＬ３'として働く。Ｌ１’とＣ１の直列回路、およびＬ３’とＣ４の直列回路は、合成されて全体としてはキャパシタとして働く。すなわち、アンテナコイル要素２（Ｌ２）の端部に４つのキャパシタが接続される構成となる。Ｃ２やＣ３と並列にキャパシタが接続される形になるため、Ｌ２とＣ２とＣ３からなる回路の共振周波数Ｆ_１よりも、より低い周波数Ｆ_２で共振することとなる。周波数Ｆ_２近傍の共振特性は、Ｃ１、Ｃ４だけでなく、Ｃ２、Ｃ３のキャパシタンス値にも影響をうける。一方、上述したように、周波数Ｆ_１近傍の共振特性は、Ｃ１、Ｃ４の影響は受けない。したがって、本２重共振回路において、Ｆ_１、Ｆ_２で共振特性を同調整合するための手順としては、まず、周波数Ｆ_１での共振特性をＣ２、Ｃ３を調整して同調整合する。続いて、Ｃ２とＣ３の値は固定したまま、Ｃ１とＣ４の値を調整して周波数Ｆ_２での共振特性を同調整合する。以上の方法により、二つの核種の共鳴周波数Ｆ_１、Ｆ_２において、アンテナ回路のインピーダンスを所定の値（一般的には５０Ω）に整合することが可能となる。

図４Ａ、４Ｂに示すように信号線６０後方にある分岐点の先にはフィルタ１、フィルタ２が設置されている。フィルタ１は周波数Ｆ_１のバンドパスフィルタであり、フィルタ２は周波数Ｆ_２のバンドパスフィルタである。アンテナで受信した周波数Ｆ_１、Ｆ_２の高周波信号は信号線６０を伝達し後方の分岐点で分配されるが、これらフィルタにより一方の分岐先には周波数Ｆ_１の信号のみ、もう一方の分岐先には周波数Ｆ_２の信号のみが伝達される。この構成により、フィルタ後段にある信号検出器に異なる周波数の漏れ信号が混入するのを防ぐ。

なお、図５Ｂに示すように、周波数Ｆ_２において要素回路５１−１、５１−２はインダクタとして機能する。また、図４Ａに示すように、本発明では、要素回路内のＬ１、Ｌ３の一部をアンテナコイルとして試料の周囲に配置しているため、共鳴周波数Ｆ_２の核種に対して高周波信号の送受信に寄与させることができる。その結果、従来は２重共振回路を構成するための要素素子でしかなかったインダクタＬ１、Ｌ３でも信号を検出できるため、共鳴周波数Ｆ_２の核種に対する信号検出感度を向上できる。

以下に、本発明の実施例を示す。
＜実施例1＞
図６Ａは、本発明の対象であるＮＭＲ装置の主要構成部の概略と配置を示す斜視図である。２つに分割された超電導マグネット１０−１、１０−２により、一点鎖線で示す中心線に沿って均一磁場（静磁場）を発生させる。これを矢印Ｂ_０で示す。試料管３０は内部に試料３１を収納して、静磁場に対して垂直な方向（図中ｘ軸方向）から挿入される。試料３１からの信号を検出するソレノイド型のプローブアンテナ２５を実装したプローブ２０は、静磁場と同じ方向から挿入されている。プローブ２０は、プローブアンテナ２５と、それらを収納するプローブ筐体２３により構成される。また、計測器３５は信号線６０を介してプローブアンテナ２５に高周波信号を送信し、試料３１からの高周波信号を受信・解析し、測定結果を表示器３６に表示する。また、図示していないが、プローブアンテナ２５の外側には、試料空間において傾斜磁場を生成するための傾斜磁場コイルが配置される。

図６Ｂは、本発明の対象であるＮＭＲ装置の主要構成部をより詳細に示した模式図である。超電導マグネット１０は、液体ヘリウムが充填されたクライオスタット８０内に設置され、その外側に静磁場の補正を行うための超電導シムコイル８１が設置される。マグネットのクライオスタット内には十字型のボア８３が設けられ、内側に常温シムコイル８２が設けられる。また、ボア８３の垂直方向からは試料管回転機構８４が設置され、その内側に試料菅３０を保持したスピナー８５が挿入される。試料管回転機構８４は、スピナー８５にガスを噴きつけ試料管３０を回転させる。また、ボアの下側からは温調ガスを流して試料の温度を調整するための試料温調機構８６が設置される。

図７は、実施例１のソレノイド型プローブアンテナの構成を模式的に示した図である。本実施例では、８ターンのソレノイド型アンテナコイルを用いた。アンテナコイルの材質としては、Ｃｕ線を用いた。アンテナコイル５０のほぼ中点からのびる第５の引出し線７５に信号線６０が接続される。アンテナコイル５０のターン部両端からのびる第１の引出し線７１と、第４の引出し線７４の先に容量値可変のトリマコンデンサＣ１、Ｃ４が接続される。さらに、アンテナコイル５０のターン部にあるＢ点、Ｃ点からのびる第２の引出し線７２と、第３の引出し線の先端に容量値可変のトリマコンデンサＣ２、Ｃ３が接続される。各トリマコンデンサ（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４）の他方の電極はグラウンドに接地する。第１の引出し線と第２の引出し線の間はコンデンサＣ５を介して接続され、第３の引出し線と第４の引出し線の間にコンデンサＣ６を介して接続される。

信号線６０後方にある分岐点の先にはフィルタ１、フィルタ２が設置されている。フィルタ１は周波数Ｆ_１のバンドパスフィルタであり、フィルタ２は周波数Ｆ_２のバンドパスフィルタである。アンテナで受信した周波数Ｆ_１、Ｆ_２の高周波信号は信号線６０を伝達し後方の分岐点で分配されるが、これらフィルタにより一方の分岐先には周波数Ｆ_１の信号のみ、もう一方の分岐先には周波数Ｆ_２の信号のみが伝達される。この構成により、フィルタ後段にある信号検出器に異なる周波数の漏れ信号が混入するのを防ぐ。

以上の回路構成を、Ｈ核とD核の計測用アンテナ回路として適用し、共振特性を評価した結果を図８に示す。図８は、信号線６０からアンテナ側を見た入力インピーダンスの反射特性（Ｓ_１１）である。各共鳴周波数（Ｈ核：Ｆ_１＝３００ＭＨｚ、Ｄ核：Ｆ_２＝４６ＭＨｚ）において、Ｓ_１１反射のディップが確認され二つの周波数で５０Ω整合がとれていることがわかる。よって、１つのアンテナコイルを用いた２重共振回路の正常動作が確認された。

本実施例では、アンテナコイル５０のＡ点とＢ点の間の領域（アンテナコイル要素Ｌ１）のうち、およそ半分のインダクタンスに対応する分を試料の周囲に配置し、残りの領域Ｌｔ−１を第１の引出し線７１上に残した。同じように、アンテナコイル５０のＣ点とＤ点の間の領域（アンテナコイル要素Ｌ３）のうち、およそ半分のインダクタンスに対応する分を試料の周囲に配置し、残りの領域Ｌｔ−２を第４の引出し線７４上に残した。この構成でＮＭＲ信号を計測した結果、Ｄ核の信号検出感度を約１．５倍に向上できた。
＜実施例２＞
実施例２は、実施例１と同じく、ソレノイド型プローブアンテナを備えた多核計測用プローブを提案するものである。実施例２のプローブアンテナの構成を図９に示す。本実施例では、９ターンのソレノイド型アンテナコイルを用いた。アンテナコイルの材質としては、Ｃｕ線を用いた。アンテナコイル５０のＢ点、Ｃ点に挟まれたアンテナコイル要素Ｌ２を２ターンと３ターンに分割する位置に第５の引出し線７５を接続し、その先端を信号線６０の芯線に接続する。その他の、引出し線の構成、トリマコンデンサの配置などは、実施例１と同様である。

以上の回路構成を、Ｈ核とD核の計測用アンテナ回路として適用し、共振特性を評価した結果、各計測核種の共鳴周波数（Ｈ核：Ｆ_１＝３００ＭＨｚ、Ｄ核：Ｆ_２＝４６ＭＨｚ）においてインピーダンスの５０Ω整合を確認できた。

本実施例では、アンテナコイル５０のＡ点とＢ点の間の領域（アンテナコイル要素Ｌ１）のうち、およそ半分のインダクタンスに対応する分を試料の周囲に配置し、残りの領域Ｌｔ−１を第１の引出し線７１上に残した。同じように、アンテナコイル５０のＣ点とＤ点の間の領域（アンテナコイル要素Ｌ３）のうち、およそ半分のインダクタンスに対応する分を試料の周囲に配置し、残りの領域Ｌｔ−２を第４の引出し線７４上に残した。この構成でＮＭＲ信号を計測した結果、Ｄ核の信号検出感度を約１．５倍に向上できた。
＜実施例３＞
実施例３は、サドル型のプローブアンテナコイルを適用した構成を提案するものである。サドル型プローブアンテナコイルは、円筒型マグネットを用いて垂直方向の静磁場（Ｂ_０）を発生させるＮＭＲ装置に適用できる。図１０Ａに、垂直方向の静磁場を発生させるＮＭＲ装置の構成を示す。円筒型の超電導マグネット１０により、一点鎖線で示した中心線に沿って均一磁場を発生させる。プローブ２０および内部に試料３１を収納した試料管３０は、静磁場と同じ方向（図中ｚ軸方向）から挿入される。プローブ２０は、プローブアンテナ２５と、プローブ先端ステージ２６と、それらを収容するプローブ筐体２３により構成される。また、計測器３５は信号線６０を介してプローブアンテナ２５に高周波信号を送信し、試料３１からの高周波信号を受信・解析し、測定結果を表示器３６に表示する。また、図示していないが、プローブアンテナ２５の外側には、試料空間において傾斜磁場を生成するための傾斜磁場コイルが配置される。

図１０Ｂは、本発明の対象であるＮＭＲ装置の主要構成部をより詳細に示した模式図である。超電導マグネット１０は、液体ヘリウムが充填されたクライオスタット８０内に設置され、その外側に静磁場の補正を行うための超電導シムコイル８１が設置される。マグネットのクライオスタットの中央にはボア８３が設けられ、内側に常温シムコイル８２が設けられる。また、ボア８３内にはガスによって試料菅を回転させ、かつ温調ガスで試料温度を制御するための、試料管回転・試料温調機構８７が設置される。試料管回転・試料温調機構８７の内側にスピナー８５に保持されて試料菅３０が挿入される。

図１１は、実施例３のサドル型アンテナを実装する形態を模式的に示した斜視図である。アンテナコイルは２ターン×２のサドルコイル形状である。アンテナコイルの材質としては、Ｃｕ線を用いた。実施例１、実施例２で示したソレノイド型アンテナコイルと同様に、試料菅３０を取り囲むターン部から５本の引出し線がのび、その先端が、トリマコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４および、信号線６０の芯線に接続される。本実施例は、アンテナの形状が異なるのみで、等価回路とその動作は、実施例１、実施例２で示したアンテナ回路と同様である。二つの共振周波数のうち、高い方の周波数Ｆ_１においては、Ｂ点とＣ点の間のアンテナコイル要素Ｌ２と、Ｃ２、Ｃ３からなる回路として働く。また、低い方の周波数Ｆ_２においては、Ａ点とＢ点の間のアンテナコイル要素Ｌ１と、Ｃ点とＤ点の間のアンテナコイル要素Ｌ３も試料からの信号を検出するアンテナコイルとして働く。

以上の回路構成を、Ｈ核とD核の計測用アンテナ回路として適用し、共振特性を評価した結果、各計測核種の共鳴周波数（Ｈ核：Ｆ_１＝３００ＭＨｚ、Ｄ核：Ｆ_２＝４６ＭＨｚ）においてインピーダンスの５０Ω整合を確認できた。

本実施例では、アンテナコイル５０のＡ点とＢ点の間の領域（アンテナコイル要素Ｌ１）のうち、およそ半分のインダクタンスに対応する分を試料の周囲に配置し、残りの領域Ｌｔ−１を第１の引出し線７１上に残した。同じように、アンテナコイル５０のＣ点とＤ点の間の領域（アンテナコイル要素Ｌ３）のうち、およそ半分のインダクタンスに対応する分を試料の周囲に配置し、残りの領域Ｌｔ−２を第４の引出し線７４上に残した。この構成でＮＭＲ信号を計測した結果、Ｄ核の信号検出感度を約１．５倍に向上できた。
＜実施例４＞
実施例４は、アンテナコイル５０に用いる材料の磁化を制御することにより、試料近傍の磁場均一度を向上し、より高い計測感度が得られるプローブを提案するものである。図１２に、実施例４で用いるアンテナコイル用の金属線の断面構造を模式的に示す。この線は、常磁性金属５４と反磁性金属５５の二種類の金属からなる複合金属線である。常磁性金属５４と反磁性金属５５を複合することにより両者の磁化を相殺し、線材全体の磁化を小さくできる。本実施例では、常磁性金属５４としてＡｌを、反磁性金属５５としてＣｕを用いた。常磁性金属（Ａｌ）５４と反磁性金属（Ｃｕ）５５の磁化を相殺するため、両者金属の低温での磁化率を考慮し、常磁性金属（Ａｌ）５４の直径は０．３８ｍｍ、複合金属線全体の直径は１ｍｍとした。
本実施例のアンテナコイル用線材は、実施例１、２、３に具体的構成を示したソレノイド型プローブアンテナを備えたＮＭＲ装置、サドル型プローブアンテナを備えたＮＭＲ装置に適用可能である。アンテナコイル５０の線材構造が異なるのみで、アンテナ回路の構成と実装方法は実施例１、２、３に示したものと同様である。実施例４のプローブでは、アンテナコイル全体の磁化を低減できるため、試料近傍の磁場均一度を向上できる。その結果、単一の金属（Ｃｕ）を用いた実施例１、２、３のプローブに比べて、より計測感度を向上できる。

実施例４では、アンテナコイル線材の常磁性金属５４の材料として、Ａｌ以外の金属（Ｔａ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｒｈなど）を用いた場合にも、同様の構成が可能であることは明らかである。また、アンテナコイル線材の反磁性金属５５の材料として、Ｃｕ以外の金属（Ａｇ、Ａｕなど）を用いた場合にも、同様の構成が可能であることは明らかである。また、実施例４では常磁性金属５４と反磁性金属５５がそれぞれ１層ずつ複合された２層構造の線材を示したが、常磁性金属５４と反磁性金属５５をより多層に複合した線材（４層構造、５層構造など）も構成可能であることは言うまでもない。
＜実施例５＞
実施例５は、アンテナコイル５０を低温に冷却し、アンテナのＱ値を高めることにより、より高い計測感度が得られるプローブを提案するものである。図１３は、実施例５におけるＮＭＲ装置の主要構成部の概略と配置を示す斜視図である。基本的な構成は図６に示した実施例１、２のＮＭＲ装置と同様であるが、プローブアンテナ２５を冷却するために、Ｈｅガスを冷却する冷凍機２９があり、プローブ２０の内部には冷熱源となる冷凍機先端部の熱交換器２２と、冷凍機２９で冷却されたＨｅガスを循環させ熱交換器を冷却する冷却ガスライン３７が設置される。熱交換器２２によりプローブ先端ステージ２６が冷却され、そこからの伝熱でプローブアンテナ２５が冷却される。

図１４は、本実施例のプローブアンテナ２５の実装形態を模式的に示した斜視図である。２つの支持板２７−１、２７−２の間に円筒ボビン６１が固定され、その周りにアンテナコイル５０が配置される。支持板２７−１、２７−２と円筒ボビン６１はサファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）で作製する。アンテナコイルの材質としては、Ｃｕ線を用いた。プローブ先端ステージ２６は、図示していないが冷熱源となる冷凍機先端部の熱交換器と熱的に接続され、極低温に冷却される。さらに、プローブ先端ステージ２６と支持板２７−１、２７−２と円筒ボビン６１も互いに熱的に接続されている。よって、アンテナコイル５０は円筒ボビン６１、支持板２７−１、２７−２を介した伝熱で極低温に冷却される。支持板２７−１、２７−２、および円筒ボビン６１を除き、基本的な構成は実施例１と同様である。

実施例１と同様に、図１４の構成をＨ核とD核の計測用アンテナとして適用し、共振特性を評価した結果、各計測核種の共鳴周波数（Ｈ核：Ｆ_１＝３００ＭＨｚ、Ｄ核：Ｆ_２＝４６ＭＨｚ）においてインピーダンスの５０Ω整合を確認できた。また、アンテナコイル５０の冷却により、周波数Ｆ_１、Ｆ_２におけるＱ値を、室温動作のプローブに比べ約４倍に向上できた。

本実施例では、アンテナコイル５０のＡ点とＢ点の間の領域（アンテナコイル要素Ｌ１）のうち、およそ半分のインダクタンスに対応する分を試料の周囲に配置し、残りの領域Ｌｔ−１を第１の引出し線７１上に残した。同じように、アンテナコイル５０のＣ点とＤ点の間の領域（アンテナコイル要素Ｌ３）のうち、およそ半分のインダクタンスに対応する分を試料の周囲に配置し、残りの領域Ｌｔ−２を第４の引出し線７４上に残した。この構成でＮＭＲ信号を計測した結果、Ｄ核の信号検出感度を、従来のアンテナ回路を搭載した室温動作のプローブに比べ約３倍に向上できた。

実施例５では、アンテナコイル線材の材料としてＣｕを用いたが、Ｃｕ以外の反磁性金属（Ａｇ、Ａｕなど）もしくは常磁性金属（Ａｌ、Ｔａ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｒｈなど）を用いた場合にも、同様の構成が可能であることは明らかである。また、支持板２７−１、２７−２や円筒ボビン６１にはサファイアを用いたが、代わりに窒化アルミ（ＡｌＮ）を用いた場合でも、同様の結果が得られることは明らかである。
＜実施例６＞
実施例６は、アンテナコイルの材料に超電導体を適用し、さらに高い検出感度を得るためのプローブを提案するものである。図１５に、実施例６で用いるアンテナコイル用線材の断面構造を模式的に示す。線材は母材となる金属線６５と超電導層９８からなる二層構造を有する。金属線６５の材料はＣｕであり、それをソレノイド型のアンテナコイルに成型した後、表面に厚さ１μｍの超電導二硼化マグネシウム（ＭｇＢ_２）薄膜を蒸着法により形成した。

図１５に示す線材を用いて構成するプローブアンテナの実装形態、およびアンテナの回路構成は、実施例５と同様である。超電導体を被覆した線材で構成されるアンテナコイル５０は、伝熱により低温に冷却される。本実施例のプローブアンテナは、信号検出時に高周波電流が集中して流れるアンテナコイル線材の表面に低抵抗の超電導薄膜を配置するため、低温に冷却された常伝導体のアンテナコイルと比べより抵抗損失を低減できる。その結果、従来の常伝導金属を用いたアンテナと比べ、Ｑ値を２〜４倍に向上できた。この構成のプローブアンテナをＮＭＲ装置に用いることにより、計測感度の大幅な向上が実現できる。

実施例６では、アンテナコイル線材の超電導層９８にＭｇＢ_２薄膜を用いた。同様の構成において、超電導材料に、Ｎｂ合金（Ｎｂ_３Ｓｎなど）もしくは、ＹＢＣＯなどの酸化物高温超電導体を用いた場合でも同様の結果が得られることは明らかである。また、アンテナコイル線材の金属線６５の材料として、Ｃｕ以外の反磁性金属（Ａｇ、Ａｕなど）もしくは常磁性金属（Ａｌ、Ｔａ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｒｈなど）を用いた場合にも、同様の構成が可能であることは明らかである。また、実施例６では、支持板２７−１、２７−２や円筒ボビン６１にはサファイアを用いたが、代わりに窒化アルミ（ＡｌＮ）を用いた場合でも、同様の結果が得られることは明らかである。
＜実施例７＞
実施例７は、実施例１と同じく、ソレノイド型プローブアンテナを備えた多核計測用プローブを提案するものである。図１６に、実施例７のプローブアンテナを実装する形態を模式的に示す。基本的な構成は実施例１と同様であるが、周波数Ｆ_２の信号検出に関与するインダクタの配置についてのみ実施例１とは異なる。本実施例では、実施例１とは異なり、アンテナコイル５０のＡ点とＢ点の間の領域（アンテナコイル要素Ｌ１）のうち、ほぼ全てのインダクタンスに対応する分を試料の周囲に配置した。同じように、アンテナコイル５０のＣ点とＤ点の間の領域（アンテナコイル要素Ｌ３）のうち、ほぼ全てのインダクタンスに対応する分を試料の周囲に配置した。この構成でＮＭＲ信号を計測した結果、Ｄ核の信号検出感度を約１．８倍に向上できた。
＜実施例８＞
実施例８は、１つのアンテナコイルを用いて異なる３つの共振周波数の高周波信号を送信、受信できる多重共鳴プローブアンテナを提案するものである。実施例８は、Ｈ、Ｄ、Ｃ核に対応する多重共鳴プローブアンテナとして使用できる回路構成である。アンテナの実装形態を模式的に図１７に示す。基本的な構成は実施例１と同様であるが、実施例８のアンテナ回路ではアンテナコイル５０のターン数をさらに増やし、さらに多数の引出し線とトリマコンデンサを配置することにより、３つの共振周波数において５０Ω整合した共振ピークを得ることができる。

フィルタ１、フィルタ２、フィルタ３はそれぞれ、３００ＭＨｚ、４６ＭＨｚ、７５ＭＨｚのバンドパスフィルタであり、これらフィルタにより実施例１と同様、後段の信号検出器に異なる周波数の漏れ信号が混入するのを防ぐ。信号線６０からアンテナ側を見た入力インピーダンスの周波数依存性を評価した結果、３００ＭＨｚ、４６ＭＨｚ、７５ＭＨｚにおいて、インピーダンスを５０Ωに整合した共振ピークが得られた。

本実施例では、アンテナコイル５０のＡ点とＢ点の間の領域（アンテナコイル要素Ｌ１）のうち、およそ半分のインダクタンスに対応する分を試料の周囲に配置し、残りの領域Ｌｔ−１を第１の引出し線７１上に残した。同じように、アンテナコイル５０のＣ点とＤ点の間の領域（アンテナコイル要素Ｌ３）のうち、およそ半分のインダクタンスに対応する分を試料の周囲に配置し、残りの領域Ｌｔ−２を第４の引出し線７４上に残した。同じように、アンテナコイル５０のＥ点とＦ点の間の領域（アンテナコイル要素Ｌ４）のうち、およそ半分のインダクタンスに対応する分を試料の周囲に配置し、残りの領域Ｌｔ−３を第６の引出し線７６上に残した。同じように、アンテナコイル５０のＧ点とＨ点の間の領域（アンテナコイル要素Ｌ５）のうち、およそ半分のインダクタンスに対応する分を試料の周囲に配置し、残りの領域Ｌｔ−４を第７の引出し線７７上に残した。本実施例の構成を適用したプローブでＮＭＲ信号を計測した結果、Ｄ核、Ｃ核の信号検出感度を約１．５倍に向上できた。
＜実施例９＞
実施例９は、比誘電率の大きい試料の計測に適した２重共振アンテナ回路を提案するものである。実施例１（図７）で示したように、本発明では、Ａ点からＢ点の領域にあるアンテナコイル要素Ｌ１とＣ５が第１の核種の共鳴周波数Ｆ_１で並列共振するようにパラメータが設定される。また、Ｃ点からＤ点の領域にあるアンテナコイル要素Ｌ３とＣ６についても同様である。しかし、比誘電率が高い試料３１がアンテナコイル５０内に挿入されると、アンテナコイル５０に寄生容量が付加される。その結果、Ｌ１とＬ３の実効的なインダクタンスが変わるため、Ｌ１とＣ５からなるトラップ回路５６−１の並列共振周波数およびＬ３とＣ６からなるトラップ回路５６−2の並列共振周波数がＦ_１から外れる。実施例９では、試料挿入によりＦ_１から外れた並列共振周波数をＦ_１に再調整するための構成を有する。

図１８に、実施例９のアンテナ回路の実装の形態を模式的に示した図である。基本的な回路構成は実施例１と同じであるが、実施例９では、第５のコンデンサＣ５に調整用のトリマコンデンサＣａ−１を並列に接続する。同様に、第６のコンデンサＣ６に調整用のトリマコンデンサＣａ−２を並列に接続する。Ｃａ−１とＣａ−２は、プローブ先端ステージ２６上に設置される絶縁体の台座６２−１、６２−２の上に設置される。そのため、アースであるプローブ先端ステージ２６とは電気的に浮いた状態となる。その状態でＣａ−１の両端部の電極をそれぞれ、Ｃ５の両端部の電極に接続する。同様に、Ｃａ−２の両端部の電極をそれぞれ、Ｃ６の両端部の電極に接続する。図示はしていないが、プローブの後方から先端ステージ２６に延びるトリマコンデンサ調整用のシャフトによって、Ｃａ−１とＣａ−２のキャパシタンスを変化させる。

試料３１をアンテナコイル５０に挿入した後、Ｃ１とＣａ−１を動かしながら周波数Ｆ_１近傍の共振ピークを観察するとＣａ−１の値によって、共振ピークがＣ１の値に依存して変化するかどうかを確認できる。Ｆ_１近傍の共振ピークがＣ１の値に影響されない状態が、Ｌ１とＣ５の並列共振周波数がちょうどＦ_１となったときであるため、Ｃａ−１のキャパシタンス値の調整をその状態で固定する。続いて、Ｃａ−２についても同様に、Ｃ４とＣａ−２を動かしながらＦ_１近傍の共振ピークを観察し、共振ピークがＣ４に影響されない状態となるよう、Ｃａ−２の調整を行う。以上の事前調整により、周波数Ｆ１の共振ピークがＣ１とＣ４に干渉されない状態にでき、Ｃ２とＣ３の調整によるＦ_１の共振ピークの５０Ω整合と、Ｃ１とＣ４の調整によるＦ_２の共振ピークの５０Ω整合を実現できる。

以上の回路構成を、Ｈ核とD核の計測用アンテナ回路として適用し、共振特性を評価した結果、各計測核種の共鳴周波数（Ｈ核：Ｆ_１＝３００ＭＨｚ、Ｄ核：Ｆ_２＝４６ＭＨｚ）においてインピーダンスの５０Ω整合を確認できた。

本実施例では、アンテナコイル５０のＡ点とＢ点の間の領域（アンテナコイル要素Ｌ１）のうち、およそ半分のインダクタンスに対応する分を試料の周囲に配置し、残りの領域Ｌｔ−１を第１の引出し線７１上に残した。同じように、アンテナコイル５０のＣ点とＤ点の間の領域（アンテナコイル要素Ｌ３）のうち、およそ半分のインダクタンスに対応する分を試料の周囲に配置し、残りの領域Ｌｔ−２を第４の引出し線７４上に残した。この構成でＮＭＲ信号を計測した結果、Ｄ核の信号検出感度を約１．５倍に向上できた。

従来のプローブアンテナにおける等価回路の例を示す図である。 従来のプローブアンテナの等価回路の例を示す図である。 図２Ａをより理解しやすいように書き直した等価回路図である。 図２Ａの回路インピーダンスの周波数依存性を示した図である。 従来のプローブアンテナにおける２重共振回路の等価回路の例を示す図である。 本発明の２重共振アンテナ回路の等価回路を示す図である。 図４Ａをより理解しやすいように書き直した等価回路図である。 本発明の２重共振アンテナ回路について、共振周波数Ｆ_１における回路の状態を模式的に示す図である。 本発明の２重共振アンテナ回路について、共振周波数Ｆ_２における回路の状態を模式的に示す図である。 水平方向に均一磁場を発生させるＮＭＲ装置の主要構成部の概略と配置を示す斜視図である。 図６Ａに示すＮＭＲ装置の主要構成部をより詳細に示した模式図である。 実施例１の２重共振アンテナ回路の実装の形態を模式的に示す図である。 実施例１の２重共振アンテナ回路のＳ_１１反射特性を示す図である。 実施例２の２重共振アンテナ回路の実装の形態を模式的に示す図である。 垂直方向に均一磁場を発生させるＮＭＲ装置の主要構成部の概略と配置を示す斜視図である。 図１０Ａに示すＮＭＲ装置の主要構成部をより詳細に示した模式図である。 実施例３の２重共振アンテナ回路の実装の形態を模式的に示す図である。 実施例４のアンテナコイル用線材の断面構造を模式的に示す図である。 実施例５の、低温に冷却するプローブを備えたＮＭＲ装置の主要構成部の概略と配置を示す斜視図である。 実施例５の２重共振アンテナ回路の実装の形態を模式的に示す図である。 実施例６のアンテナコイル用線材の断面構造を模式的に示す図である。 実施例７の２重共振アンテナ回路の実装の形態を模式的に示す図である。 実施例８の３重共振アンテナ回路の実装の形態を模式的に示す図である。 実施例９の２重共振アンテナ回路の実装の形態を模式的に示す図である。

符号の説明

１０，１０−１，１０−２…超電導マグネット、１１…均一磁場、２０…プローブ、２２…熱交換器、２３…プローブ筐体、２５…プローブアンテナ、２６…プローブ先端ステージ、２７−１,２７−２…支持板、２９…冷凍機、３０…試料管、３１…試料、３５…計測器、３６…表示器、３７…冷却ガスライン、４０,４１…トリマコンデンサ、４２,４３,４７…コンデンサの寄生抵抗、４４,４５,４６…コンデンサ、５０…アンテナコイル、５１…アンテナコイルの寄生抵抗、５２−１,５２−２…アンテナコイルの抵抗、５４…常磁性金属、５５…反磁性金属、５６−１,５６−２…トラップ回路、６０…信号線、６１…円筒ボビン、６２−１,６２−２…絶縁体台座、６５…金属線、７１…第１の引出し線、７２…第２の引出し線、７３…第３の引出し線、７４…第４の引出し線、７５…第５の引出し線、７６…第６の引出し線、７７…第７の引出し線、８０…クライオスタット、８１…超電導シムコイル、８２…室温シムコイル、８３…ボア、８４…試料管回転機構、８５…スピナー、８６…試料温調機構、８７…試料管回転・試料温調機構、９０,９１…直列共振回路、９２−１,９２−２…トラップのインダクタ、９３−１,９３−２…トラップのキャパシタ、９４,９５…トリマコンデンサ、９７−１,９７−2…要素回路、９８…超電導層、Ｌ１…アンテナコイル要素１、Ｌ２…アンテナコイル要素２、Ｌ３…アンテナコイル要素３、Ｌｔ−１,Ｌｔ−２,Ｌｔ−３,Ｌｔ−４…トラップのインダクタ、Ｃ１…第１のコンデンサ（Ｆ_１同調整合用）、Ｃ２…第２のコンデンサ（Ｆ_１同調整合用）、Ｃ３…第３のコンデンサ（Ｆ_２同調整合用）、Ｃ４…第４のコンデンサ（Ｆ_２同調整合用）、Ｃ５…第５のコンデンサ、Ｃ６…第６のコンデンサ、Ｃ７…第７のコンデンサ（Ｆ_３同調整合用）、Ｃ８…第８のコンデンサ（Ｆ_３同調整合用）、Ｃ９…第９のコンデンサ、Ｃ１０…第１０のコンデンサ、Ｃａ−１,Ｃａ−２…調整用トリマコンデンサ。

Claims (7)

1. 均一磁場中に置かれた試料に向けて所定の共鳴周波数で高周波信号を送信するとともに、送信された前記高周波信号に応答して前記試料から放出される自由誘導減衰（ＦＩＤ）信号を受信する核磁気共鳴（ＮＭＲ）計測用アンテナコイルと、
   前記計測用アンテナコイルへ前記高周波信号および前記自由誘導減衰信号を伝送する信号線と、
   前記計測用アンテナコイルを保持するステージと、
   前記ステージを保持するプローブ筐体とを備え、
   前記計測用アンテナコイルは、前記試料が収納された試料管を取り囲むように、一端部から他端部に架けて配設された導電線よりなるターン部と、前記ターン部の両端部より引き出された引出し線部とを有し、
   前記ターン部の一端部より引き出された第１の引出し線の先端に第１のコンデンサ（Ｃ１）が接続され、
   前記ターン部の両端部の間に設けられたターン部より引き出された第２の引出し線の先端に第２のコンデンサ（Ｃ２）が接続され、
   前記ターン部の両端部の間に設けられ、前記第２の引出し線の引出し位置と異なるターン部より引き出された第３の引出し線の先端に第３のコンデンサ（Ｃ３）が接続され、
   前記ターン部の他端部より引き出された第４の引出し線の先端に第４のコンデンサ（Ｃ４）が接続され、
   前記第１、第２、第３、および第４のコンデンサの他端は、いずれもグラウンドに接地され、
   前記第１の引出し線と第２の引出し線は、第５のコンデンサ（Ｃ５）を介して互いに接続され、
   前記第３の引出し線と第４の引出し線は、第６のコンデンサ（Ｃ６）を介して互いに接続され、
   前記第２の引出し線の前記ターン部上の引出し部と前記第３の引出し線の前記ターン部上の引出し部との間に接続された第５の引出し線が、前記信号線に接続されていることを特徴とするＮＭＲ計測用プローブ。
2. 前記第５の引出し線が引き出される前記ターン部上の接続点は、前記第２の引出し線が引き出される前記ターン部上の接続点から、前記第３の引出し線が引き出される前記ターン部上の接続点までの前記ターン部上の長さの３０％から７０％の範囲内に設けられることを特徴とする請求項１記載のＮＭＲ計測用プローブ。
3. 前記ターン部の形状は、ソレノイド型、もしくはサドル型であることを特徴とする請求項１記載のＮＭＲ計測用プローブ。
4. 前記ターン部の一端と前記第５のコンデンサの間、前記ターン部の他端と前記第６のコンデンサの間のいずれか一方、もしくは両方にインダクタが挿入されていることを特徴とする請求項１記載のＮＭＲ計測用プローブ。
5. 前記第５のコンデンサ（Ｃ５）および第６のコンデンサ（Ｃ６）に並列して設けられた可変コンデンサを有することを特徴とする請求項１記載のＮＭＲ計測用プローブ。
6. 前記アンテナコイルの材質は、常磁性を有する金属材料と、反磁性を有する金属材料が、組み合わされて構成されていることを特徴とする請求項１記載のＮＭＲ計測用プローブ。
7. 前記アンテナコイルの材質は、金属材料の表面に、Ｎｂ系超電導体、銅酸化物系超電導体、又は二硼化マグネシウム（ＭｇＢ_２）のいずれかで形成された導電体であることを特徴とする請求項１記載のＮＭＲ計測用プローブ。

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