JPH0618640A - 核磁気共鳴検出器 - Google Patents
核磁気共鳴検出器Info
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Abstract
せずに同調させることができるとともに、サンプルコイ
ルにおける電場損失を小さくし、放電の発生を防止す
る。 【構成】 サンプルコイルと同調整合回路を接続し、同
調整合回路により所定の周波数で共鳴させるようにした
核磁気共鳴検出器において、サンプルコイルと同調整合
回路を同軸線路で接続し、サンプルコイルと同軸線路で
共振回路を形成するようにしたこと、また同調整合回路
を高周波数用及び低周波数用としてサンプルコイルとそ
れぞれ同軸線路で接続し、共振回路を形成するようにし
たことを特徴とする。
Description
共鳴(NMR)検出器に関する。
る。図7(a)は、サンプルコイル1を引出し線2によ
り同調バリコン3、整合バリコン4に接続し目的の周波
数に共鳴させるようにしたものである。サンプルコイル
1に入れる試料は温度調整されており、引出し線2を短
くして電気部品を試料に近づけるような配置にすると温
度調整のための断熱に影響を与え、また磁場の歪みを起
こさせて共振器の性能が低下する。そこで、試料の温度
調整のための断熱への影響、磁場の歪みを防ぐためにバ
リコンをサンプルコイル1から離す必要があり、そのた
め引出し線2は省略できない。しかし、引出し線2は浮
遊容量を持つため共鳴周波数を高くできない要因とな
り、また、その抵抗のため検出器のQが低下してしま
う。そこで、従来、図7(b)に示すように、コンデン
サ5を温度調整している領域に設けてサンプルコイル1
との間で必要な共鳴を起こさせるようにし、同調バリコ
ン3で周波数を微調整するようにしていた。
したダブルチューニング回路も提案されている。この回
路は高周波(HF)に対してλ/4長を有する同軸共振
器12、13を使用し、サンプルコイル11の一端に開
放同軸共振器12を、他端に短絡同軸共振器13を接続
し、HF入出力側、低周波(LF)入出力側それぞれに
同調バリコン14、16、整合バリコン15、17を接
続したものである。HFに対して、短絡同軸共振器13
の入力端(P点)で電場が最大となり、開放同軸共振器
12の入力端(Q点)で電場は最小となり、同調バリコ
ン14で周波数調整する。このときQ点で電場が最小と
なるため、LF側へ流れるHFパワーのロスはない。ま
た、LFに対しては、終端開放の同軸共振器12はなん
ら関係なく、同軸共振器13は接地されたインダクタン
スとして作用するので、サンプルコイル1、同軸共振器
13に対して並列に接続されている同調バリコン16で
周波数調整する。こうして、HF、LFに対して独立に
周波数調整することができる。
示す回路においても、引出し線の浮遊容量のために高い
共鳴周波数を得ることは困難であるととともに、温度を
変化させると、コンデンサ5の誘電体の影響で共鳴周波
数が変化するとともに、磁場を歪ませてしまうという問
題があった。また、図7(a)、(b)においては、共
にサンプルコイルに高いRF電場が発生するため、試料
を誘電加熱してしまうとともに、サンプルコイルにおい
て放電が生じやすい。
においては、図9に示すように各電気部品(同軸共振器
12、13、バリコン14〜17)をサンプルコイル1
の設置位置から直ぐそばに配置する必要があり、このた
め試料の温度を変化させると各電気部品の温度も変化し
て回路定数が変わってしまうという問題がある。また、
図10に示すように、NMR−CT用の勾配磁場コイル
18を検出器に実装する場合は、サンプルコイル1はコ
イル18の中心部に配置する必要があるため、サンプル
コイルと各電気部品とは離れてQが低下してしまう。こ
のように、サンプルコイルと各電気部品が離せず、実装
が大変であり、またサンプルコイルにおける電場損失が
大きくなり、放電も生じ易く、また高い周波数を得にく
いという問題がある。
で、サンプルコイルの近い位置に同軸用コンデンサを付
ける必要がなく、離れた位置でQを低下させずに同調さ
せることができるとともに、サンプルコイルにおける電
場損失を小さくし、放電の発生を防止することができる
NMR検出器を提供することを目的とする。
ルと同調整合回路を接続し、同調整合回路により所定の
周波数で共鳴させるようにした核磁気共鳴検出器におい
て、サンプルコイルと同調整合回路を同軸線路で接続
し、サンプルコイルと同軸線路で共振回路を形成するよ
うにしたことを特徴とする。また、本発明は、サンプル
コイルと高周波数用及び低周波数用の同調整合回路を接
続し、各同調整合回路によりダブルチューニングするよ
うにした核磁気共鳴検出器において、サンプルコイルと
高周波数用及び低周波数用の同調整合回路をそれぞれ同
軸線路で接続し、サンプルコイルと同軸線路で共振回路
を形成するようにしたことを特徴とする。
線路で接続し、コイルと同軸線路で共振回路を形成して
同調を行い、また、ダブルチューニングするようにした
ので、同調整合回路がサンプルコイルから離れた位置で
Qを低下させずに目的とする周波数に共鳴させることが
できる。また、試料の温度調整によってもバリコンにお
ける温度変動が生ぜず、電気部品の実装スペースを広く
とることができるので実装が容易となる。また、NMR
に必要なのはサンプルコイルに発生するRF磁場(RF
電流がつくりだす)であって、サンプルコイルに流れる
RF電流は最大でRF電場を小さくするすることが望ま
しい。本発明では、サンプルコイルにおける電場を小さ
くすることができるので、電場損失を小さくし、放電の
発生を防止することができる。
(a)は検出器を示す図、図1(b)は同軸線路におけ
るRF電場、RF電流の大きさを示す図である。図中、
30はサンプルコイル、31は内部導体、32は外部導
体、33は同調バリコン、34は整合バリコンである。
形成しており、外部導体32はアースされている。内部
導体31の先端にはサンプルコイルの一端を接続し、サ
ンプルコイルの他端を外部導体32のA点に接続してア
ースしている。また、内部導体の他端に同調バリコン3
3、整合バリコン34を接続してRF信号が加えられ
る。なお、内部導体31は外部導体の中心でなくてもよ
い。
同軸共振器として動作し、同軸線路の内部導体はサンプ
ルコイルを通してアースされているので、各位置におけ
るRF電場(図の破線)、RF電流(図の実線)は図1
(b)に示すようになり、サンプルコイルの位置でRF
電場は最小、RF電流は最大となり、同調回路の接続位
置でRF電場は最大、RF電流は最小となり、バリコン
33で共鳴周波数の調整をすることができる。この検出
器においては、同軸線路が引出し線の役割を果たしてい
るので、浮遊容量は問題にならず、Qを低下させずにサ
ンプルコイルと同調回路を離すことができ、そのためス
ペースに余裕がでるので電気部品の実装が容易となり、
構造を簡単化することができる。また、サンプルコイル
の位置でRF電場は最小となるため、誘電加熱、放電の
発生を防止することができる。また、サンプルコイルに
コンデンサを付ける必要がないため、温度変化により周
波数が変化することがない。
ル、サドル型コイル、レゾネータ型コイルなど各種のも
のを使用することが可能であり、また、内部導体、外部
導体、サンプルコイルにより構成される同軸共振器は、
同調回路の調整により共鳴周波数を容易に広い範囲で調
整できるので必ずしもλ/4でなくてもよく、また、内
部導体、外部導体は、断面円形である必要もない。
である。図中、40はRFコイル、41はコイル、42
は内部導体、43は外部導体、44〜46は同軸共振
器、47〜50は微調整用インダクタンス(L)、5
1、53は同調バリコン、52、54は整合バリコンで
ある。
2、アースされている外部導体43で構成され、コイル
41の一端は外部導体43に接続されてアースされ、コ
イル41の他端は内部導体42の一端に接続されてい
る。RFコイル40の内部導体42の他端(a点)に
は、微調整用L47を介して同軸共振器44が接続さ
れ、同軸共振器44の他端(b点)には同調バリコン5
1、整合バリコン52が接続されてHF入出力端となっ
ている。同軸共振器44はRFコイル40の共振周波数
をHFに調整するためのものである。また、a点には微
調整用L48を介して同軸共振器45が、同軸共振器4
5の他端には微調整用L49、50を介して同軸共振器
46が接続されている。同軸共振器45、46はHF周
波数のとき、微調整用L49、50の接続点(c点)を
0インピーダンスにするためのものである。またc点に
は、同調バリコン53、整合バリコン54が接続されて
LF入出力端となっている。なお、同軸共振器45、4
6はHFの波長λに対してλ/4の長さを有し、外部導
体はそれぞれ接地されている。
と、RFコイル40と同軸共振器44(図3(a))に
おける定常波の電圧、電流は、コイル41が外部導体4
3でアースされているので、アース点において電圧が最
小、電流が最大となり、また微調整用L、同軸共振器4
4によりb点(HFの同調バリコン51、整合バリコン
52の位置)で電圧が最大、電流が最小となる。このと
き、図3(c)に示す同軸共振器45、46についてみ
ると、微調整用L48、同軸共振器45、微調整用L4
9、50、同軸共振器46によって図3(d)に示すよ
うな電圧、電流分布となりc点(LFの同調バリコン5
3、整合バリコン54の位置)で電圧が0、すなわちイ
ンピーダンスが0となるので、HF側からLF側へRF
パワーが流れることはない。
と、RFコイル40と同軸共振器44(図4(a))に
おける定常波の電圧、電流は、コイル41が外部導体4
3でアースされ、同軸共振器44はb点で開放されてお
り、同軸共振器は単に微調整用Lに接続された導体とし
て機能するので、コイル41のアース点において電圧が
最小、電流が最大となり、また微調整用L、同軸共振器
44側へはほとんど電流は流れず、また電圧も低く、L
F周波数のRFパワーはHF側に流れない。このとき、
図4(c)に示す同軸共振器45、46についてみる
と、微調整用L48、同軸共振器45、微調整用L4
9、50、同軸共振器46によって図4(d)に示すよ
うな電圧、電流分布となり、c点(LFの同調バリコン
53、整合バリコン54の位置)で電圧が大きくなるの
でLFの整合をとることができる。
のでRFコイルから離れた位置でダブルチューニングし
ても高いQが得られ、試料の温度調整をしてもバリコン
の温度変動はない。また、バリコンなどの電気部品を実
装するスペースを広くとることができ、NMRーCTの
場合の勾配磁場コイルをプローブ内に実装する場合も容
易となる。また、分布定数回路のためRFパワーの損失
が少なくすることができる。
うに誘電体60上にマイクロストリップライン44´、
45´、46´を形成して構成し、これらを微調整用L
47´〜50´で接続するようにしてもよい。なお、誘
電体の裏面は全面アースするようにする。
係は、図6(a)に示すものに限らず、図6(b)に示
すように終端部分にバリコン63を接続するか、図6
(c)に示すようにバリコン63を接続して微調整用L
61を省略するか、図6(d)に示すように同軸共振器
62の中間位置にバリコン63を接続するか、また図6
(e)に示すように、同軸共振器62の中間位置にバリ
コン63を接続して微調整用L61を省略することも可
能である。
が引出し線の役割を果たしているので浮遊容量は問題に
ならず、Qを低下させずにサンプルコイルと同調回路を
離すことができ、分布定数回路のためRFパワーの損失
を少なくすることができる。また、スペースを広くとる
ことができるので、電気部品の実装が容易となり、構造
を簡単化できるとともに、NMRーCTの場合の勾配磁
場コイルをプローブ内に容易に実装することができる。
また、サンプルコイルの位置でRF電場は最小となるた
め、誘電加熱、放電の発生を防止することができ、サン
プルコイルにはコンデンサを付ける必要がないため温度
変化により周波数が変化することがなく、また、試料の
温度調整をしてもバリコンの温度変動は生じない。
る図である。
施例を説明する図である。
る図である。
る図である。
する図である。
である。
る場合の説明図である。
体、33…同調バリコン、34…整合バリコン、40…
RFコイル、41…コイル、42…内部導体、43…外
部導体、44〜46…同軸共振器、47〜50…微調整
用インダクタンス、51、53…同調バリコン、52、
54…整合バリコン。
Claims (2)
- 【請求項1】 サンプルコイルと同調整合回路を接続
し、同調整合回路により所定の周波数で共鳴させるよう
にした核磁気共鳴検出器において、サンプルコイルと同
調整合回路を同軸線路で接続し、サンプルコイルと同軸
線路で共振回路を形成するようにしたことを特徴とする
核磁気共鳴検出器。 - 【請求項2】 サンプルコイルと高周波数用及び低周波
数用の同調整合回路を接続し、各同調整合回路によりダ
ブルチューニングするようにした核磁気共鳴検出器にお
いて、サンプルコイルと高周波数用及び低周波数用の同
調整合回路をそれぞれ同軸線路で接続し、サンプルコイ
ルと同軸線路で共振回路を形成するようにしたことを特
徴とする核磁気共鳴検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17652592A JP3184849B2 (ja) | 1992-07-03 | 1992-07-03 | 核磁気共鳴検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17652592A JP3184849B2 (ja) | 1992-07-03 | 1992-07-03 | 核磁気共鳴検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0618640A true JPH0618640A (ja) | 1994-01-28 |
| JP3184849B2 JP3184849B2 (ja) | 2001-07-09 |
Family
ID=16015140
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17652592A Expired - Fee Related JP3184849B2 (ja) | 1992-07-03 | 1992-07-03 | 核磁気共鳴検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3184849B2 (ja) |
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-
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- 1992-07-03 JP JP17652592A patent/JP3184849B2/ja not_active Expired - Fee Related
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