JPH09504104A - 核共鳴のテスト装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 サンプルをテストする核四極子共鳴装置が、サンプルに対して励起を印加してＮＱＲ共鳴を励起する手段（１０２）を含み、励起が少なくとも１つの励起パルスを含み、各パルスが選択された励起周波数範囲をカバーし、各パルス毎に励起位相が選択された範囲にわたる励起周波数により略々非線形的に変化し、ＮＱＲ応答信号を検出する手段（１０６）を含む。

Description

【発明の詳細な説明】 核共鳴のテスト装置および方法 本発明は、サンプルをテストする核共鳴のための装置および方法に関する。こ のようなテストは、核磁気共鳴（ＮＭＲ）テストまたは核四極子共鳴（ＮＱＲ） テストであることもある。 特に、本発明は、ＮＱＲ効果を呈する幾つかの物質のサンプルにおける存在に ついてのＮＱＲテストに関する。このような物質は、ヘロインまたはコカインの 如き薬物や、ＴＮＴ、ＲＤＸ、ＨＭＸおよびＰＥＴＮの如き爆発物を含む。典型 的には、当該装置および方法は、空港の荷物におけるこのような物質の存在につ いてテストするために用いられる。 ある物質の存在についてのＮＱＲテスト法は、例えば、（全てがＢｒｉｔｉｓ ｈ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｇｒｏｕｐ Ｌｔｄ．の名義における）連合王国特 許出願第ＧＢ−２２５４９２３号、同第ＧＢ−２２５５４１４号および同第ＧＢ −２２５５８３０号から公知である。このような方法は、ＮＱＲ共鳴を励起する ためサンプルに対して励起を加え、ＮＱＲ共鳴応答信号を検出するステップを含 む。（ヘロイン、コカイン、ＴＮＴ、ＲＤＸ、ＨＭＸおよびＰＥＴＮの如き）問 題の物質は充分に特性付けられ、明白な共鳴応答特性を持つので、特定の物質が サンプル中に存在するかどうかについて情報を生じるように、ＮＱＲ共鳴応答信 号を分析することが可能である。当該物質が存在すると決定されると、警報が鳴 らされる。 公知の技術においては、励起は無線周波放射のパルスの形態をとる。時間的領 域においては、これらパルスの波形は矩形状である。このような矩形状パルスは 、鮮鋭な中心ピーク帯域と、この中心ピークから振幅が減少する側波帯とを持つ スペクトルとして周波数領域に現れる。矩形状パルスの周波数域の帯域幅が時間 域の持続時間（または幅）と逆に関連しており、その結果パルスが短いほど帯域 幅が大きくなることが理解されよう。純ＮＱＲ周波数は、サンプル温度が正確に 判らない時に問題となる種々の物質の存在についてテストするために、サンプル の 温度に依存するので、大きな帯域幅（典型的には、２０ＫＨｚ）が要求される。 このことは、短いパルス（例えば、３０μ秒）を必要とする。検出し得る応答信 号を得るために物質を充分に励起するには、パルスのピーク無線周波電力がプロ ーブの体積に応じて、例えば２ｋＷ以上である必要がある。このようなレベルの ピーク電力は不都合にも高いものである。 本発明は、公知技術において得られたものと類似の性能を提供し得るがより低 い無線周波電力を用い、望ましくは矩形状パルスの使用を避けるＮＱＲテスト装 置および方法の提供を目的とする。 本発明によれば、 サンプルに励起を加えてＮＱＲ共鳴を励起し、この励起が少なくとも１つの励 起パルスを含み、各パルスが選択された励起周波数範囲をカバーし、各パルス毎 に励起相が選択された範囲にわたる励起周波数により略々非線形的に変化する手 段と、 ＮＱＲ応答信号を検出する手段と を備えるサンプルのテスト用核四極子共鳴のための装置が提供される。 前記励起は、適当に、キャリヤ周波数ν₀で励起パルスを生じ、励起相は周波 数オフセット値（Δν＝ν−ν₀）により略々非線形的に変化する。 本発明は、励起周波数により相が非線形的に変化する励起を加えることにより 、励起のピーク電力が非常に著しく低減され得るという本発明に関して得られた 核四極子共鳴の分野における驚くべき発見に因るものである。１つの事例におい て、ピーク電力はある大きさ以上に低減された。ピーク無線周波磁界における非 常に著しい低減もまた達成された。 Ｓ．Ｇｕａｎ著「逆フーリエ変換法を用いる２つのエネルギ準位系に対する最 適な励起パルスの生成（Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｏｐｔｉｍａｌ ｅｘｃ ｉｔａｔｉｏｎ ｐｕｌｓｅｓ ｆｏｒ ｔｗｏ ｅｎｅｒｇｙ ｌｅｖｅｌ ｓｙｓｔｅｍｓ ｕｓｉｎｇ ａｎ ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ ｔｒａ ｎｓｆｏｒｍ ｍｅｔｈｏｄ）」（Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．第９６巻、第１１ 部、１９９２年、７９５９ｆｆページ）なる名称の論文から、位相が異なる技術 分野の核磁気共鳴（ＮＭＲ）における励起周波数と共に非線形的に変化する励起 を用いることが公知である。このような励起は、異なる問題、即ち、ＮＭＲ溶媒 抑制の問題を解決するために用いられる。この励起は、周波数域において欠けの あるスペクトルを生じる。上記論文は、Ｓ．Ｇｕａｎ著「フーリエ変換イオン・ サイクロトロンの質量分光法のための一般相変調法（Ｇｅｎｅｒａｌ ｐｈａｓ ｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｆｏｕｒｉｅｒ ｔｒａｎ ｓｆｏｒｍ ｉｏｎ ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒ ｙ）」（Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．第９１巻、第２部、１９８９年、７７５ｆｆ ページ）なる名称のより以前の論文に続くものである。（Ａ．Ｇ．Ｍａｒｓｈａ ｌｌおよびＦ．Ｒ．Ｖｅｒｄｕｎ著「ＮＭＲ、光および質量の分光法におけるフ ーリエ変換−ユーザのハンドブック（Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｓ ｉｎ ＮＭＲ，Ｏｐｔｉｃａｌ ａｎｄ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ ， Ａ Ｕｓｅｒｓ’ Ｈａｎｄｂｏｏｋ）」（Ｅｌｓｅｖｉｅｒ社、１９９０ 年刊））も参照されたい。 しかし、ＮＭＲテストにおけるこのような励起の使用のためのＧｕａｎが提起 した手法は、テストされる物質がブロッホ（Ｂｌｏｃｈ）の式に従う２準位系で あるという仮説に依存する故に、ＮＭＲテストに応用されることは期待されない 。ブロッホの式は、液体におけるＮＭＲ、イオン・サイクロトロン共鳴、ＦＴの 質量分光法および電子レーザ分光法に適用され得ることを知るべきである。しか し、これらの式は、ＮＱＲ効果を呈する物質には適用し得ない。従って、Ｇｕａ ｎの手法は、ＮＱＲにおいて有効であるとは予期されない。実際において、何故 かは完全に理解されないが、この手法が実際にＮＱＲにおいて有効であることは 驚くべきことである。 また、Ｇｕａｎの手法が振幅変調だけで他の位相変調されない励起の時間的波 形に対して慎重に限定されることも知るべきである。（それ自体による振幅変調 が、振幅が正と負の値の間で変化する時、例えば、０°と１８０°間の位相の変 調を含むことが理解される。） 望ましくは、励起の期間中は、時間的励起波形の係数のエンベロープがゼロ交 差を持たない。このことは、励起のピーク電力（および、無線周波磁界）を著し く低減するという利点を持ち得る。 望ましい一実施例において、励起印加手段を用いて、時間的波形が振幅変調と 位相変調の両方が行われる励起を加える。波形が単に振幅変調される場合とは対 照的に、この構成は、エンベロープがゼロ交差を持たない励起波形を生じるため に用いることができる。 この構成においては、前記印加手段が、関連する象限にある２つの信号を生じ る手段と、振幅変調および位相変調された励起を生じるために信号を組合わせる 手段とを含むことが望ましい。更に、信号生成手段が、信号を生成してこの信号 を関連する象限の２つの信号へ分ける手段を含むこともまた望ましい。これら２ つの特徴は、本発明を実施する簡単な方法をもたらすことができる。 これら特徴は、Ｒ．Ｊ．Ｗｉｔｔｅｂｏｒｔ等の「高速の位相変調器および振 幅変調器（Ｈｉｇｈ−Ｓｐｅｅｄ Ｐｈａｓｅ ａｎｄ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）」（Ｊ．Ｍａｇｎ．Ｒｅｓｏｎ．第９６巻、１９９２年、 ６２４ｆｆページ）なる名称の論文からそれ自体公知であることを知るべきであ る。この論文に記載された変調器は、¹⁴ＮＱＲテストにおいて問題となることが 多い、例えば０．５乃至６または８ＭＨzの周波数範囲をはるかに越える３０Ｍ Ｈzのキャリヤ周波数で動作されるように設計されている。 以後の信号分けのために、２つの種類の信号が生成される。前記生成手段は、 固定された振幅でキャリヤ信号を生じるように供される。それに代えて、もしく はそれに加えて、この生成手段は、変化する振幅を持つ信号を生成するために供 される。 代替的な望ましい実施例においては、前記印加手段は、時間域波形が振幅変調 されるが他の方法では位相変調されない励起を印加するためのものであることが 望ましい。この実施例は、他の実施例において達成し得るほど低いピーク励起電 力を得ることを許容するものではないが、位相を直接的に変調する要件がないの で、より簡単に作ることが可能である。 更に別の望ましい実施例においては、前記印加手段は、時間域波形がチャープ 関数（ｃｈｉｒｐ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）により変調される励起を印加するために 供される。これは、チャープ機能の実現が容易であるために本発明を実施する特 に簡単な方法である。このチャープ機能は、例えば、形態ｃｏｓ（ωｔ²）の線 形チャープ機能でよく、即ち、変調は純粋な位相変調であり、この位相は周波数 オフセットに関して線形的に変調される。 どの実施例においても、望ましくは励起印加手段が、キャリヤ信号を生成する 手段と、このキャリヤ信号を変調して選択された励起周波数範囲にわたる励起周 波数により位相が略々非線形的に変化する励起を生じる手段とを含む。これは、 本発明を実施する特に便利な方法であり得る。この変調手段は、キャリヤ信号を 変調するための変調波形の表示を記憶する装置を適当に含む。 励起周波数による励起の位相の変化は、例えば、キャリヤ周波数ν₀に関して 対称的でもあるいは非対称的でもよい。いずれの場合も、位相の変化は２次的で あり（即ち、（ν−ν₀）²に比例し）、これが低いピーク励起電力を生じること が判った。別の可能性は、統計的ノイズで位相を変化させることであるが、これ はノイズに富むスペクトルを生じる結果となり得、更なる短所は、時間域波形が 多くのゼロ交差を持ち、その結果時間が効率的に使用されないことになる。 位相変化が２次的であるならば、１つの特に望ましい実施例では、少なくとも １つのエコー応答信号を生じるように複数の励起パルスが加えられる。テストさ れる物質のスピン格子緩和時間Ｔ₁が特に比較的長い状況では、自由誘導減衰信 号とは対照的に、エコー応答信号を生成することが有利である。 この特徴は、位相の変化が２次的である整形パルスがＮＱＲ応答信号の位相を 保存するという本発明に関してなされた驚くべき発見から生じる。このような位 相の保存は、エコーの連続的な生成のために必要である。 周波数域の励起スペクトル係数は、選択された励起周波数範囲にわたって実質 的に一定である。このため、励起はこの周波数範囲にわたって均一であり得る。 本発明は、 サンプルに対して、少なくとも１つの励起パルスを含み、各パルスが選択され た周波数範囲をカバーし、各パルス毎に励起位相が選択された範囲にわたって励 起周波数により略々非線形的に変化する励起を、加えてＮＱＲ共鳴を励起するス テップと、 ＮＱＲ共鳴信号を検出するステップと を含む、サンプルをテストする核四極子共鳴の方法に展開する。 選択されたＮＱＲ共鳴が励起されて、もしそうであれば、励起の持続時間は、 この共鳴に適する、自由誘導減衰時間（ｆｒｅｅ ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ ｄｅｃ ａｙ ｔｉｍｅ）Ｔ₂＊の２倍より小さいことが望ましい。このことは重要な特 徴であり、これがＮＱＲ応答信号が検出される前にこの信号の受け入れがたい損 失が生じないことを保証し得る。持続時間は、実際にＴ₂＊の１００％、７５％ あるいは更に５０％より小さいことが望ましい。 本発明の密に関連する特質において、選択された励起周波数範囲にわたりサン プルに対して励起を加えて核共鳴を励起する手段と、時間域波形が振幅変調と位 相変調の両方を行う励起を加えるための応答信号を検出する手段とを含む、サン プルをテストする核共鳴のための装置が提供される。 別の密に関連する特質において、選択された励起周波数範囲にわたり励起を加 えてＮＱＲ共鳴を励起する手段と、ＮＱＲ共鳴信号を検出し、励起の位相が選択 された範囲にわたり励起周波数により略々非線形的に変化する手段とを含む、サ ンプルをテストする核四極子共鳴のための装置が提供される。 類似する方法もまた提供される。 上記の全ての特徴は、本発明のこれら特質に適用する。 更に密に関連する特質において、本発明は、核共鳴を励起するため選択された 励起周波数範囲によりサンプルに対して位相が選択された範囲にわたり励起周波 数と共に変化する励起を加えるステップとを含む、サンプルの自由誘導減衰時間 Ｔ₂＊を励起する方法を提供する。 核共鳴は、適当に核四極子共鳴または核磁気共鳴である。励起の位相の変化は 非線形であることが望ましい。 本発明のこのような特質は、核信号が変化する位相により励起されるならば、 自由誘導減衰の長さが一定位相による単純な励起の場合に比較してより大きいと いう本発明に関する発見から生じる。このことの理由は、印加された励起自体が 何故このような状況において長くなるのかの以下の理由と類似するように思われ る。 観察されるべきｆ．ｉ．ｄ．時間Ｔ₂＊における著しい変化に対して、印加さ れる励起は核信号の帯域幅内の著しい位相変化を有するはずである。従って、当 該手法の適切なテストは、１ＫＨzの帯域幅によるＲＤＸの３４６０ＫＨzのＮＱ Ｒ線の如き広い核共鳴線である。 本発明のこのような特質の手法は、プローブのリング・ダウン（ｒｉｎｇ ｄ ｏｗｎ）による不動作時間を短縮するために、例えば、Ｔ₂＊がＴ₂より小さい時 に、あるいは小さなｒ．ｆ．振幅、従って小さなフリップ角度のみが使用できる 状況において特に有効である。 本発明の特質の色々な装置の特徴に類似する方法の特徴もまた提供され、その 逆も真である。 本発明の基礎をなす理論、ならびに本発明の望ましい特徴については、単なる 事例として添付図面に関して次に記述する。 図１（従来技術）は、時間域の矩形状励起パルス（図１ａ）とその周波数域の 相等パルス（図１ｂ）を示し、 図２は、本発明によるＮＱＲテスト装置の望ましい実施例のブロック図、 図３ａ乃至図３ｅは、ＮＱＲテストの第１の事例を示し、 図４ａ乃至図４ｆは、ＮＱＲテストの第２の事例を示し、 図５は、ＮＱＲテスト装置の望ましい実施例の変更態様のブロック図、および 図６ａ乃至図６ｆは、ＮＱＲテストの第３の事例を示している。 本発明に基く基本的理論を最初に述べる。公知の矩形状励起パルスを示す図１ において、このパルスは、図１ａにおける波形として時間域に現れ、図１ｂに示 されるスペクトルに周波数域において同等である。図１ｂのスペクトルは、大き さにおいて中心ピークから減衰する鮮鋭な中心ピークと側波帯を含む。図１ｂに おけるスペクトルは図１ａにおける波形のフーリエ変換であり、この後者の波形 がこのスペクトルの逆フーリエ変換であることが判る。また、図１ａがパルスの エンベロープのみ（あるいは、更に正確には、パルスのエンベロープの半分）を 実際に示し、そこではパルスが多くの無線周波振動を含むことも判るであろう。 持続時間Ｔの矩形状パルスの場合は、（ＮＱＲにおいて）積Ｂ_rfＴおよび従っ てフリップ角が一定のままであることを前提として、半分の高さの帯域幅Δνお よびピーク・パルス電力Ｐ、Ｔが０．６／Δνに等しく、Ｐが１／Ｔ²に比例す ることが判る。Ｂ_rfは、振動する無線周波フィールドの振幅として規定される。 従って、既知の無線周波パルスは、帯域幅が増加するに伴い、ピーク電力が強く （実際には、２次的に）増加するという短所を有する。 矩形状パルスの分析から、高電力要件が２つの主な要因によるものであること が判る。第一に、周波数域において明らかなサイドローブ（ｓｉｄｅｌｏｂｅ） がスペクトルの有効部分（中心ピーク）に影響を及ぼすことなく実質的な電力を 消費する。第二に、パルスに含まれる励起周波数の範囲が時間ゼロで同位相にあ る。従って、時間ゼロおよびその非常に近くにおける種々の周波数間に高いコヒ ーレンスが存在するが、他の時間では破壊的な干渉が生じる。このため、パルス はより短い持続時間と高いピーク電力となる。 ＮＱＲにおいては、これらの問題の第１のものに対する解決策が近似矩形状周 波数スペクトル（ｎｅａｒ−ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ ｓｈａｐｅｄ ｆｒｅｑ ｕｅｎｃｙ ｓｐｅｃｔｒｕｍ）を生じるように整形されるパルスを用いること （即ち、周波数域の励起の係数が選択された励起周波数範囲にわたって実質的に 一定であること）が判った。パルスの整形は、時間域の励起波形の要求される形 状を生じるように近似矩形状周波数スペクトルの逆フーリエ変換によって達成さ れる。 これらの問題の第２のもの（時間ゼロ付近の高いコヒーレンス）に対する解決 策は、位相が周波数により略々非線形的に変化する励起を用いて、時間域におけ る位相がスクランブルされるようにすることであることが判った。従って、単純 な矩形状パルスに対する場合よりも著しく長い持続時間にわたり種々の周波数間 に構造的な干渉が存在し、かつ同時に時間ゼロにおいてより少ない構造的な干渉 が存在する。このように、励起パルスは、より長い持続時間とより低い電力でよ い。実際に、２次的な位相変化の場合には、一定のフリップ角（ｆｌｉｐ ａｎ ｇｌｅ）において、このようなパルスに対する電力Ｐが、矩形状の励起パルスの 場合における如きΔν²よりも更に近似的にΔνに比例することが判った。この 結論は、ｐ∝Δν／ｔ_pまたはＢ_rf∝（Δν／ｔ_p）^1/2なる関係に追従する。但 し、ｔ_pはパルス長さであり、Δνおよびτ_pは依存性のものではく（これらは、 単純な矩形状パルスに対するものであり）、従ってｔ_pを一定としてＢ_rf∝（Δ ν）^1/2であり、かつＰ∝Δνである。電力もまた、所与の励起帯域幅Δνに対 するパルスの持続時間に反比例することが判った。この持続時間は、実際には、 問題となる特定物質の自由誘導減衰時間Ｔ₂＊の持続時間によってのみ制限され る。このことは、以下において更に詳細に論述される。 周波数による位相の変化は、位相の適正なスクランブル（ｓｃｒａｍｂｌｉｎ ｇ）を保証するために非線形でなければならない。線形の位相変化は、単に時間 的シフトを生じる効果を持つに過ぎないが、位相をスクランブルする効果は持た ない。実際には、ＮＱＲテストの場合は、２次的な位相変化（ｑｕａｄｒａｔｉ ｃ ｖａｒｉａｔｉｏｎ）が最適であることが判った。 ＮＱＲテスト装置の望ましい実施例について、図２に関して次に論述する。こ の実施例は、サンプル（スーツケースなどの如き）中の特定物質の存在の検出に 特に適している。この装置は、一般的に、制御コンピュータ１００、選択された 励起周波数範囲をカバーする１つ以上、通常は幾つかの連続的な無線周波励起パ ルスを所与の期間中にサンプルに印加する手段１０２、印加手段１０２に通すた めの整形されたパルスを生成する手段１０４、ＮＱＲ応答信号（ＮＱＲ ｒｅｓ ｐｏｎｓｅ ｓｉｇｎａｌ）を検出する手段１０６、およびテスト中の物質の存 在についてオペレータに警報する音響的または視覚的な警報器１０８を含む。図 示しないが、当該装置は、通常は、一連のサンプルが「即座に」テストできるよ うに、装置に対してサンプルを搬送するためのコンベアの如きある手段を含む。 望ましい実施例の手法により、位相がパルスの間に、望ましくはパルスの持続 時間の実数質的な部分にわたり、例えば、パルスの少なくとも５０％、更に望ま しくは少なくとも７５または９０％、最も望ましくは全パルスにわたって変化す るように各個の励起パルスが整形（即ち、波形整形）される。位相変調は時間的 に連続的であることが望ましく、励起パルス自体は時間的に連続的である（即ち 、励起は瞬時にゼロを通過するが、励起がオフである時のパルス中は期間がない ）。 望ましい実施例に関して更に詳細に見れば、励起パルス印加手段１０２は、出 力がテストされるサンプルの付近に配置された１つ以上のｒ．ｆ．コイル（図示 せず）を含むｒ．ｆ．プローブ１１２に接続される無線周波電力増幅器１１０を 含む。 ｒ．ｆ．プローブ１１２もまた、これもｒ．ｆ．受信機と検出回路１２０とを 含む検出手段１０６の一部を形成する。 整形パルス生成手段１０４は、パルスを調時するトリガー信号を生じるための パルス・プログラマ１３０と、既知のキャリヤ基準周波数および固定振幅で無線 周波キャリヤ信号を生成し、信号がトリガー信号によりゲートされる、連合王国 のＳＭＩＳ社製の分光器１３２と、キャリヤ信号の振幅を変調するため波形を記 憶された表示から生成する、その出力がトリガー信号によって初期化される連合 王国のＦａｒｎｅｌｌ社製の関数発生器１３４（モデル番号ＳＦＧ２５、その出 力もまたトリガー信号により開始される）と、変調波形とキャリヤ信号とを混合 して混合された信号を無線周波電力増幅器１１０へ送る２重平衡ミクサ１３６と を含む。このように、整形パルス生成手段１０４がサンプルに対して他の方法で 位相変調されず振幅変調される時間域励起波形を印加することが可能であること が判るであろう。 コンピュータ１００は、最終的に全てのパルス、その無線周波数、時間、幅、 振幅および位相を制御する。このコンピュータは、励起パルスの印加をプローブ １１２に隣接する特定サンプルの到達と実数質的に同時に調時するように構成さ れている。また、このコンピュータは、検出手段１０６から検出されたＮＱＲ応 答信号を受取り、この信号を処理して信号の加減を行い、最後に適当ならば警報 器１０８をトリガーするように働く。 先に述べたように、本発明は、励起周波数により略々非線形的に変化する励起 の位相に基いている。このため、励起は、（式Ｅ（ω）＝Ｅ_real（ω）＋ｉ．Ｅ_imaginary （ω）の）周波数域における複素関数として表わすことができる。一 般に、励起はまた、（式Ｅ（ｔ）＝Ｅ_real（ｔ）＋ｉ．Ｅ_imaginary（ｔ）の） 時間域における複素機能でもある。従って、純粋に振幅変調された時間域の励起 波形は、一般に本発明の目的に対しては充分ではなく、その結果図２の装置は一 般に不適である。しかし、この装置を使用できる特殊な場合がある。 ２つのこのような場合について、次に図３および図４に関してそれぞれ例示さ れる。両方の事例において、時間域における機能は固定された長さは持たず、従 ってこれらをゼロになろうとする両端において対称的に栽頭（ｔｒｕｎｃａｔｅ ）することが必要となった。この栽頭の結果は、周波数域における種々のアーチ フ ァクト（ａｒｔｅｆａｃｔ）を生じたことである。これらのアーチファクトは、 必要に応じて、ある必然形態を用いることにより低減することはできる（しかし 、避けられない）。 第１の事例（図３）において、周波数域の励起スペクトルに対して矩形形状が 選択された。選択された励起周波数範囲にわたる位相の変化は、周波数オフセッ ト値（Δν＝ν−ν₀）に関して必然的であり、中心（キャリヤ）周波数（ν₀） 付近では非対称的であった。即ち、更に低い周波数においては、半分の範囲の位 相が２次的に変化して負であり、中心周波数においては、位相はゼロであり、更 に高い周波数の半分の範囲では、位相は２次的に変化して正であった。 このスペクトルの逆フーリエ変換により得た時間域波形は、図３ａ（波形の実 数部分）および図３ｂ（仮想部分）に示される。この波形は、１ｍｓの持続時間 へ栽頭された。本例においては、仮想的部分が理論ではゼロであり、スペクトル の中心が点５１２と点５１３の間ではなく１０２４の点５１２でとられたために 僅かに見えることに注目されたい。 図３ａおよび図３ｂにおいて、無線周波キャリヤ信号が明瞭にするために省か れていることが理解されよう。実数際には、図３ａおよび図３ｂは、キャリヤ信 号と混合される変調波形（整形機能）を表わす。この約束がこれから用いられる 。 図３ｃは、図３ａおよび図３ｂの波形のフーリエ変換の係数を示す。純粋に矩 形の形状からの逸脱は、波形の栽頭によって生じる。 図３ｄは、時間域波形の仮想的部分（図３ｂ参照）がゼロに設定されたことを 除いて、図３ｃと同じである。図３ｄが図３ｃから過度に異ならないことが判る 。これは、波形の仮想的部分が如何なる場合も小さい故である。従って、波形の 仮想的部分を無視して図３ａに示された実数部分のみを変調波形として用いるこ とが了解し得る。 このように、第１の事例において、実数際には図３ａに示された波形のみが装 置の第１の実施例（図２）における変調波形として用いられた。この波形がキャ リヤ信号を振幅変調するが、他の方法では位相変調しない。無論、（例えば、２ つの信号の相互の掛合せによって得られる）「純粋の」振幅変調でさえ（０°と １８０°の間に）位相の変化を生じることが理解されよう。 図３ｅは、問題となる物質として爆発物ＲＤＸによる実数験結果を示す。ＮＱ Ｒテスト装置を用いて、ＲＤＸの¹⁴Ｎν共鳴の１つ（室温において略々１．４ｍ ｓの自由誘導減衰時間Ｔ₂＊と約２００Ｈzの線幅を持つ５１９２ＫＨz付近のも の）を励起した。分光器のキャリヤ周波数に関して検出手段により検出されたＮ ＱＲ信号下の積分面積の変化が提示される。円形のデータ点が、２０ＫＨzの帯 域幅（選択された励起周波数範囲）を持つ励起パルスを表わし、方形データ点に 対する帯域幅は１０ＫＨzであった。 ２組の実数験的データ点がよく一致することが判る。２０ＫＨzの帯域幅に対 しては、パルスに対するピーク電力（Ｐ）が９０°_effectiveのパルスに対して ２０８Ｗであった。これは、同じ励起帯域幅の対応する矩形状の励起パルスに対 する２０００Ｗのピーク電力と比肩する。 第２の事例（図４）においては、キャリヤ周波数に関して対称的である矩形形 状が周波数域の励起スペクトルに対して再び選択されたが、所要の矩形状スペク トルの上半部のみが選択された。選択された励起周波数にわたる位相の変化は２ 次的であった。この事例は、キャリヤ周波数ν₀が線形の変調信号ν_mと多重化（ 混合され振幅変調）されるならば、その結果は元のキャリヤのまわりで対称的な １対の周波数であり、キャリヤ自体はν_1.2＝ν₀±ν_mとなった。従って、キャ リヤ周波数の片側における所要の帯域幅の半分をカバーする複合波形が得られ、 従ってこの波形の実数部分がとられるならば、完全な帯域幅がカバーされる。こ れは、図４に示される。 図４ａは、上半部の帯域幅の逆フーリエ変換によって得られる時間域波形の係 数を示す。破線は、波形が１ｍｓのパルス持続時間を生じるように栽頭されたと ころを示す。図４ｂは、この波形の栽頭された実数部分を示している。この実数 部分は、キャリヤ信号を変調するため用いられた変調波形である。図４ｃは、図 ４ｂの栽頭波形のフーリエ変換の実数部分を示すが、図４ｄはこの変換の係数を 示している。矩形形状からの逸脱は、やはり栽頭によるものに過ぎない。図４ｄ において、キャリヤ周波数は破線として示される。図４ｄから、キャリヤ周波数 の両側の励起が存在することが明瞭である。 図４ｅは、図３ｅに関して述べたものと類似するが、図３ａの変調波形ではな く図４ｂの変調波形を用いた実験の結果を示す。励起パルスの帯域幅は２０ＫＨ zであった。図４ｅにおけるプロット（ｐｌｏｔ）は、図３ｅにおけるそれに厳 密に一致する。パルスに対するピーク電力（Ｐ）は、９０°_effectiveパルスに 対して１３３Ｗであった。 図４ｆは、より低い半帯域幅の逆フーリエ変換により得た変調波形を用いて得 られたことを除いて、図４ｅに示されたものと類似するプロットである。この変 調波形は、実際に、図４ｂに示されたものの時間的に反対のものである。図４ｅ と図４ｆとは、前者が５１９２ＫＨz付近のＮＱＲ信号におけるピークを示すが 後者は同じ領域における谷部を示す点においてのみ異なる。ＮＱＲ応答信号が励 起に厳密に追従したものであれば、領域が（図４ｂに示されるように）略々平坦 となることが予期される。 この相違に対する説明は下記の如くである。図４ｅの実験では、キャリヤ周波 数から遠く離れた周波数がパルスの初めに加えられたが、キャリヤ周波数付近の 周波数は図４ｂにおいて判るように終端で加えられた。このように異なるＮＱＲ 共鳴が異なる瞬間において励起された。テスト中のＲＤＸの特定の共鳴周波数に 対する１．４ｍｓの自由誘導減衰時間Ｔ₂＊は、１ｍｓのパルス長さよりそれほ ど大きくはない。従って、パルスの初めに励起される中心周波数から遠く離れた 共鳴は、パルスの持続時間中に既に部分的に減衰しており、従ってパルスの終り のみで励起される中心近くよりもパルスの終り後に生じる方が時間検出によって 弱められる。図４ｆにおいては、時間的に反転した関数が用いられるため、その 逆が真であり、このことは図４ｅのピークが逆になることを説明している。 従って、本発明を用いてＮＱＲテストを実施する時、検出前にＮＱＲ共鳴信号 の受入れ難い損失を防止するためには、パルス持続時間がテストされる物質のＴ₂ ＊に関して慎重に制御されることが重要である。従って、パルスの持続時間は 、望ましくはＴ₂＊の２倍より少ないこと、更に望ましくはＴ₂＊の１００％、７ ５％、あるいは更に５０％であることである。この場合には、パルス持続時間は １ｍｓ／１．４ｍｓ＝７０％である。 Ｔ₂＊に関してパルス持続時間を最大化する１つの方法は、図４ｆに関して述 べた種類の同数のパルスが後続するＮＱＲテスト装置に対して図４ｅに関して述 べた種類の所与の数のパルスを生成し、あるいはその逆のパルスを生成するよう に構成される。２組の応答の付加は、励起帯域幅にわたり実質的に平坦な応答を 次に生じることになる。この手法は、Ｔ₂＊がＲＤＸに対するよりも爆発薬ＴＮ ＴおよびＰＥＴＮの如き爆発薬に対して短くなると予測されるので、この爆発薬 をテストする時に重要である。 略々１．４ｍｓのＴ₂＊を持つものとして先に述べたＲＤＸの特定のν₊線は、 探索に特に有利な線である。他のν₊線は、１ｍｓより少ないＴ₂＊を持ち、従っ てより短いパルスの使用を必要とする。これは、励起パルスのピーク電力を上昇 させる利点を持つことになる。 ＮＱＲテスト装置の望ましい実施例の変更例については、次に図５に関して述 べる。整形パルス生成手段２０４のみが示され、残りの構成要素は図２に関して 述べた実施例のそれと同一である。広義には、この変更例の生成手段２０４は、 単一チャンネル構成ではなく２重チャンネルであることを除いて、生成手段１０ ４に類似している。従って、この手段は、位相変調されると共に振幅変調される 波形を生じることができる。 この変更例もまた、パルス・プログラマ２３０と分光器２３２とを含んでいる 。しかし、２つの関数発生器（ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）２３４ ａおよび２３４ｂ、および２つの２重平衡ミクサ２３６が設けられる。更に、直 角ハイブリッド０〜９０°スプリッタ２３８、コンバイナ（ｃｏｍｂｉｎｅｒ） ２４０および抵抗２４２、２４４が設けられる。この実施例においては、スプリ ッタ２３８は、Ｍｉｎｉ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ（米国）社により製造されたモデル 番号ＰＳＣＱ ２−５−１である５ＭＨzスプリッタであり、コンバイナ２４０ およびミクサ２３６は共に、Ｈａｔｆｉｅｌｄ（連合王国）により製造され、そ れぞれモデル番号ＤＰ１０２およびＭＣ２９１を持つ。抵抗２４２は５６Ωであ り、抵抗２４４は２６０Ωである。抵抗２４２の全回路網は抵抗２４４と共に、 関数発生器２３４により示される５０Ωの抵抗値を生じる結果となる。 当該変更例は下記の如く機能する。第１の実施例に関して述べたように、分光 器２３２がゲートされ、関数発生器２３４の出力がパルス・プログラマ２３０に よって開始される。スプリッタ２３８は、無線周波キャリヤ信号から関連する象 限に２つの無線周波信号を生じる。関数発生器２３４ａおよび２３４ｂは、変調 波形の実数部分と仮想部分とをそれぞれ生成する。抵抗２４２は、関数発生器か らのケーブルと一致するインピーダンスを与えるが、抵抗２４４は関数発生器の 電圧出力をミクサ２３６へ通過するための電流出力へ変換する。ミクサ２３６に おける関連する変調波形およびキャリヤ信号の混合後に、２つの結果として得る 波形がコンバイナ２４０で組合わされて、無線周波電力増幅器１１０へ通過させ る振幅変調信号および位相変調信号を形成する。 当該変更例の修正においては、単一の関数発生器を提供することができる。こ の発生器の出力は、更に別の直角ハイブリッドを通過させられ、このハイブリッ ドの２つの出力はミクサ２３６の各々へ通過させられる。この修正例は、通信分 野において抑制されたキャリヤによる単一側波帯変調として知られる種類の変調 を生じる。この修正例は、直角ハイブリッドが非常に低い周波数で動作するとい うあり得る短所を有する。 本発明の使用の第３の例については、図６に関して次に述べる。励起スペクト ルが略々矩形状であり２次的位相変動を含む、図５に関して述べた装置の変更例 が使用された。図６ａにおいて、所望の矩形状周波数域の励起スペクトルの逆フ ーリエ変換により得られる変調波形の栽頭係数が示される。この波形の実数部分 と仮想部分が、図６ｂおよび図６ｃにおいてそれぞれ示される。この波形のフー リエ変換の係数は図６ｄに示されるが、このスペクトルの実数部分は図６ｅに示 される。図６ｄに示された波形は、図６ａの波形が栽頭された故に、完全に矩形 状ではない。最後に、図６ｆにおいて、時間域励起パルスのオッシログラムが示 される。これは、無線周波キャリヤ信号における変調波形の効果を示している。 このパルスのピーク電力は１．４４Ｗであった。励起パルスに対するピーク磁 界（Ｂ_rf）は、３０°_effectiveのフリップ角で０．１６ｍＴより大きくはなく 、１５ＫＨzに対しては励起帯域幅であった。これらは、事例のどれかのピーク 電力おいてＢ_rfの最低値である。これらの低い値は、主として時間域波形の係数 が例えば図３ａによるゼロ交差を持たず（図６ａと比較）、むしろ比較的平坦で あった故に得られ、その結果電力は励起の期間中にさえ擾乱されることになった 。 ＮＱＲテストの第４の事例においては、先に述べた種類の整形パルスを用いて エコー応答が５．１９ＭＨzにおけるＲＤＸのＮＱＲ共鳴から生成され得ること が判った。実験のため、１対の９０°_effective整形パルスが使用された。（フ リップ角が生成されるエコーに対して９０°_effective以上に近い必要があるこ とが判るであろう。）より大きいフリップ角以外に、個々のパルスは第３の事例 に関して述べたものと同一である。特に、２次的な位相変化が用いられた。エコ ー信号の振幅は、１対の矩形状９０°_effectiveパルスを用いて得られるものに 類似することが判った。この第４の事例におけるＢ_rfの値は、０．４７ｍＴであ った。 先に述べた実施例または事例のどれかにおいて、周波数に対する既知の所望の 位相依存性に基くデータ操作によって、励起の最終的スペクトルにおける位相の 歪みを反転させることが可能でなければならないことが判るであろう。検出の目 的のためには、係数ではなく吸収モード信号を用いることができる。 比較的小さな線幅を呈する信号を持つ物質での実験において、本文に述べた整 形パルスが最も良好に用いられることが判った。小さな線幅は、これが低いＢ_rf フィールドおよび低い電力による大きな周波数範囲の励起を可能にする故に好ま しい。比較的広い線しか得られなければ、より高い電力を用いる必要がある。Ｒ ＤＸの場合は、良好な線は５１９０ＫＨzにおけるものであり、これは室温で僅 かに約２００Ｈzの線幅を持つ。 無論、本発明が単に例示として本文に記述され、細部の修正が本発明の範囲内 で可能であることが理解されよう。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９５年１１月１３日 【補正内容】 ３４条補正 （第１頁第２２行から第２頁第２０行目） （前略）矩形状パルスの周波数域の帯域幅が時間域の持続時間（または幅）と逆 に関連しており、その結果パルスが短いほど帯域幅が大きくなることが理解され よう。純ＮＱＲ周波数は、サンプル温度が正確に判らない時に問題となる種々の 物質の存在についてテストするために、サンプルの温度に依存するので、大きな 帯域幅（典型的には、２０ＫＨz）が要求される。このことは、短いパルス（例 えば、３０μ秒）を必要とする。検出し得る応答信号を得るために物質を充分に 励起するには、パルスのピーク無線周波電力がプローブの体積に応じて、例えば ２ｋＷ以上である必要がある。このようなレベルのピーク電力は不都合にも高い ものである。 本発明は、公知技術において得られたものと類似の性能を提供し得るがより低 い無線周波電力を用い、望ましくは矩形状パルスの使用を避けるＮＱＲテスト装 置および方法の提供を目的とする。 更に他の関連従来技術は、米国特許第５ １５３．５１５号、国際特許出願第 ９２／２１９８９号、「Ｍａｇｎ．Ｒｅｓ．Ｍｅｄ ５」（１９８７年）２１７ 〜２３７、ヨーロッパ特許出願第０ ３９４ ５０４号およびヨーロッパ特許出 願第０ ２４２ ９１１号に記載されている。これら文献はいずれも、核四極子 共鳴技術を記載していない。 本発明によれば、 サンプルに励起を加える手段と、 応答信号を検出する手段と、 サンプルに対して励起を印加してＮＱＲ共鳴を励起するため励起印加手段を制 御するための制御手段とを備え、励起が少なくとも１つの励起パルスを含み、各 パルスが選択された励起周波数範囲をカバーし、各励起パルスの位相が選択され た範囲にわたる励起周波数により略々非線形的に変化し、前記制御手段が更にＮ ＱＲ応答信号を検出するように検出手段を制御するようになっている サンプルのテスト用核四極子共鳴のための装置が提供される。 前記励起は、適当に、キャリヤ周波数ν₀で励起パルスを生じ、励起相は周波 数オフセット値（Δν＝ν−ν₀）により略々非線形的に変化する。 本発明は、励起周波数により相が非線形的に変化する励起を加えることにより 、励起のピーク電力が非常に著しく低減され得るという本発明に関して得られた 核四極子共鳴の分野における驚くべき発見に因るものである。 （第３頁第２０行から第４頁第１４行目） （前略）実際において、何故かは完全に理解されないが、この手法が実際にＮＱ Ｒにおいて有効であることは驚くべきことである。 また、Ｇｕａｎの手法が振幅変調だけで他の位相変調されない励起の時間的波 形に対して慎重に限定されることも知るべきである。（それ自体による振幅変調 が、振幅が正と負の値の間で変化する時、例えば、０°と１８０°間の位相の変 調を含むことが理解される。） 望ましくは、励起の期間中は、時間域励起波形のエンベロープがゼロ交差を持 たない。このことは、励起のピーク電力（および、無線周波磁界）を著しく低減 するという利点を持ち得る。 望ましい一実施例において、励起印加手段を用いて、時間的波形が振幅変調と 位相変調の両方が行われる励起を加える。波形が単に振幅変調される場合とは対 照的に、この構成は、エンベロープがゼロ交差を持たない励起波形を生じるため に用いることができる。 この構成においては、前記印加手段が、関連する象限にある２つの信号を生じ る手段と、振幅変調および位相変調された励起を生じるために信号を組合わせる 手段とを含むことが望ましい。更に、信号生成手段が、信号を生成してこの信号 を関連する象限の２つの信号へ分ける手段を含むこともまた望ましい。これら２ つの特徴は、本発明を実施する簡単な方法をもたらすことができる。 これら特徴は、Ｒ．Ｊ．Ｗｉｔｔｅｂｏｒｔ等の「高速の位相変調器および振 幅変調器（Ｈｉｇｈ−Ｓｐｅｅｄ Ｐｈａｓｅ ａｎｄ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）」（Ｊ．Ｍａｇｎ．Ｒｅｓｏｎ．第９６巻、１９９２年、 ６２４ｆｆページ）なる名称の論文からそれ自体公知であることを知るべきであ る。この論文に記載された変調器は、 （第５頁第６行から第７頁第８行迄） （前略）キャリヤ信号を変調するための変調波形の表示を記憶する装置を適当に 含む。 励起周波数による励起の位相の変化は、例えば、キャリヤ周波数ν₀に関して 対称的でもあるいは非対称的でもよい。いずれの場合も、位相の変化は２次的で あり（即ち、（ν−ν₀）²に比例し）、これが低いピーク励起電力を生じること が判った。別の可能性は、統計的ノイズで位相を変化させることであるが、これ はノイズに富むスペクトルを生じる結果となり得、更なる短所は、時間域波形が 多くのゼロ交差を持ち、その結果時間が効率的に使用されないことになる。 位相変化が２次的であるならば、１つの特に望ましい実施例では、少なくとも １つのエコー応答信号を生じるように複数の励起パルスが加えられる。テストさ れる物質のスピン格子緩和時間Ｔ₁が特に比較的長い状況では、自由誘導減衰信 号とは対照的に、エコー応答信号を生成することが有利である。 この特徴は、位相の変化が２次的である整形パルスがＮＱＲ応答信号の位相を 保存するという本発明に関してなされた驚くべき発見から生じる。このような位 相の保存は、エコーの連続的な生成のために必要である。 周波数域の励起スペクトル係数は、選択された励起周波数範囲にわたって実質 的に一定である。このため、励起はこの周波数範囲にわたって均一であり得る。 本発明は、 サンプルに対して、少なくとも１つの励起パルスを含み、各励起パルスが選択 された周波数範囲をカバーし、各励起パルスの位相が励起位相が選択された範囲 にわたる励起周波数により略々非線形的に変化する励起を、加えてＮＱＲ共鳴を 励起するステップと、 ＮＱＲ共鳴信号を検出するステップと を含む、サンプルをテストする核四極子共鳴の方法に展開する。 選択されたＮＱＲ共鳴か励起されて、もしそうてあれば、励起の持続時間は、 この共鳴に適する、自由誘導減衰時間（ｆｒｅｅ ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ ｄｅｃ ａｙ ｔｉｍｅ）Ｔ₂＊の２倍より小さいことが望ましい。このことは重要な特 徴であり、これがＮＱＲ応答信号が検出される前にこの信号の受け入れがたい損 失が生じないことを保証し得る。持続時間は、実際にＴ₂＊の１００％、７５％ あるいは更に５０％より小さいことか望ましい。 本発明の密に関連する特質において、選択された励起周波数範囲にわたりサン プルに対して励起を加えて核共鳴を励起する手段と、時間域波形が振幅変調と位 相変調の両方を行う励起を加えるための応答信号を検出する手段とを含む、サン プルをテストする核共鳴のための装置が提供されることが望ましい。 別の密に関連する特質において、選択された励起周波数範囲にわたり励起を加 えてＮＱＲ共鳴を励起する手段と、ＮＱＲ共鳴信号を検出し、励起の位相が選択 された範囲にわたり励起周波数により略々非線形的に変化する手段とを含む、サ ンプルをテストする核四極子共鳴のための装置が提供されることが望ましい。 類似する方法もまた提供される。 上記の全ての特徴は、本発明のこれら特質に適用する。 更に密に関連する特質において、本発明は、励起を４重極を含むサンプルの核 四極子共鳴（ＮＱＲ）の自由誘導減衰時間Ｔ₂＊を延長する方法を提供し、ＮＱ Ｒ共鳴を励起するため選択された励起周波数範囲にわたりサンプルに対して励起 を加えるステップを含み、励起の位相が選択された範囲にわたる励起周波数によ り略々非線形的に変化する。 本発明のこのような特質は、核信号が変化する位相により励起されるならば、 自由誘導減衰の長さが一定位相による単純な励起の場合に比較してより大きいと いう本発明に関する発見から生じる。このことの理由は、印加された励起自体が 何故このような状況において長くなるのかの以下の理由と類似するように思われ る。 観察されるべきｆ．ｉ．ｄ．時間Ｔ₂＊における著しい変化に対して、印加さ れる励起は核信号の帯域幅内の著しい位相変化を有するはずである。従って、当 該手法の適切なテストは、１ＫＨzの帯域幅によるＲＤＸの３４６０ＫＨzのＮＱ Ｒ線の如き広い核共鳴線である。 本発明のこのような特質の手法は、プローブのリング・ダウン（ｒｉｎｇ ｄ ｏｗｎ）による不動作時間を短縮するために、例えば、Ｔ₂＊がＴ₂より小さい時 に、あるいは小さなｒ．ｆ．振幅、従って小さなフリップ角度のみが使用できる 状況において特に有効である。 本発明の特質の色々な装置の特徴に類似する方法の特徴もまた提供され、その 逆も真である。 （第１５頁第１６行から第１６頁第５行目） （前略）図６ａにおいて、所望の矩形状周波数域の励起スペクトルの逆フーリエ 変換により得られる変調波形の栽頭係数が示される。この波形の実数部分と仮想 部分が、図６ｂおよび図６ｃにおいてそれぞれ示される。この波形のフーリエ変 換の係数は図６ｄに示されるが、このスペクトルの実数部分は図６ｅに示される 。図６ｄに示された波形は、図６ａの波形が栽頭された故に、完全に矩形状では ない。最後に、図６ｆにおいて、時間域励起パルスのオッシログラムが示される 。これは、無線周波キャリヤ信号における変調波形の効果を示している。 このパルスのピーク電力は１．４４Ｗであった。励起パルスに対するピーク磁 界（Ｂ_rf）は、３０°_effectiveのフリップ角で０．１６ｍＴより大きくはなく 、１５ＫＨzに対しては励起帯域幅であった。これらは、事例のどれかのピーク 電力おいてＢ_rfの最低値である。これらの低い値は、主として時間域波形のエン ベロープのいずれもがゼロ交差を持たない故に得られ（例えば図３ａに図６ａを 比較）、むしろ各エンベロープが比較的平坦であり、その結果電力は励起の期間 中にさえ擾乱されることになった。 ＮＱＲテストの第４の事例においては、先に述べた種類の整形パルスを用いて エコー応答が５．１９ＭＨzにおけるＲＤＸのＮＱＲ共鳴から生成され得ること が判った。実験のため、１対の９０°_effective整形パルスが使用された。（フ リップ角が生成されるエコーに対して９０°_effective以上に近い必要があるこ とが判るであろう。）より大きいフリップ角以外に、個々のパルスは第３の事例 に関して述べたものと同一である。特に、 （請求の範囲） 請求の範囲 １．サンプルをテストする核四極子共鳴（ＮＱＲ）装置において、 サンプルに対して励起を印加する手段と、 応答信号を検出する手段と、 励起をサンプルに対して印加してＮＱＲ共鳴を励起するように前記励起印加手 段を制御する制御手段とを備え、該励起が少なくとも１つの励起パルスを含み、 各励起パルスが選択された励起周波数範囲をカバーし、各励起パルスの位相が、 選択された範囲にわたる励起周波数により略々非線形的に変化し、前記制御手段 が更に、ＮＱＲ応答信号を検出するように検出装置を制御するためのものである 核四極子共鳴装置。 ２．励起の期間中、時間域の励起波形のエンベロープがゼロ交差を持たない請求 の範囲第１項記載の装置。 ３．前記励起印加手段が、時間域波形が振幅変調と位相変調の両方が行われる励 起を印加するためのものである請求の範囲第１項または第２項に記載の装置。 ４．前記印加手段が、関連する象限にある２つの信号を生成する手段と、前記信 号を組合わせて振幅変調されかつ位相変調された励起を形成する手段とを含む請 求の範囲第３項記載の装置。 ５．前記印加手段が、時間域波形が振幅変調されるが位相変調されない励起を印 加するためのものである請求の範囲第１項記載の装置。 ６．前記印加手段が、時間域波形がチャープ関数により変調される励起を印加す るためのものである請求の範囲第１項または第２項に記載の装置。 ７．前記励起印加手段が、キャリヤ信号を生成する手段と、該キャリヤ信号を変 調して、位相が、選択された範囲にわたる励起周波数により略々非線形的に変化 する、励起を生じる手段とを含む請求の範囲第１項乃至第６項のいずれか１つに 記載の装置。 ８．前記変調手段が、キャリヤ信号を変調するための変調波形の表示を記憶する 手段を含む請求の範囲第７項記載の装置。 ９．前記励起の位相が、周波数オフセット値により略々２次的に変化する請求の 範囲第１項乃至第８項のいずれか１つに記載の装置。 １０．前記励起印加手段が、少なくとも１つのエコー応答信号を生成するように 複数の励起パルスを印加するためのものである請求の範囲第１項乃至第９項のい ずれか１つに記載の装置。 １１．周波数域の励起スペクトルの係数が、選択された励起周波数範囲にわたり 実質的に一定である請求の範囲第１項乃至第１０項のいずれか１つに記載の装置 。 １２．サンプルをテストする核四極子共鳴（ＮＱＲ）方法において、 励起が少なくとも１つの励起パルスを含み、各励起パルスが選択された励起周 波数範囲をカバーし、各励起パルス毎に位相が、選択された範囲にわたる励起周 波数により略々非線形的に変化する、ＮＱＲ共鳴を励起するように励起をサンプ ルに対して印加するステップと、 ＮＱＲ応答信号を検出するステップと を含む核四極子共鳴方法。 １３．励起の期間中、時間域励起波形のエンベロープがゼロ交差を持たない請求 の範囲第１２項記載の方法。 １４．前記励起の時間域波形が位相変調と振幅変調の両方が施される請求の範囲 第１２項または第１３項に記載の方法。 １５．前記励起の時間域波形が、振幅変調されるが位相変調されない請求の範囲 第１２項記載の方法。 １６．前記励起の時間域波形がチャープ関数により変調される請求の範囲第１２ 項または第１３項に記載の方法。 １７．前記励起周波数による励起の位相の変化が対称的である請求の範囲第１２ 項乃至第１６項のいずれか１つに記載の方法。 １８．前記励起周波数による励起の位相の変化が非対称的である請求の範囲第１ ２項乃至第１６項のいずれか１つに記載の方法。 １９．前記励起の位相が、周波数オフセット値により略々２次的に変化する請求 の範囲第１２項乃至第１８項のいずれか１つに記載の方法。 ２０．少なくとも１つのエコー応答信号を生じるように複数の励起パルスが印加 される請求の範囲第１２項乃至第１９項のいずれか１つに記載の方法。 ２１．選択されたＮＱＲ共鳴が、少なくとも１つの励起パルスにより励起され、 各励起パルスの持続時間が当該共鳴に適する自由誘導減衰時間Ｔ₂＊の２倍より 少ない請求の範囲第１２項乃至第２０項のいずれか１つに記載の方法。 ２２．前記持続時間が、Ｔ₂＊の１００％より少なく、望ましくは７５％あるい は更に５０％より少ない請求の範囲第２１項記載の方法。 ２３．四極子核を含むサンプルの核四極子共鳴（ＮＱＲ）自由誘導減衰時間Ｔ₂ ＊を延長する方法において、選択された励起周波数範囲にわたりサンプルに対し て励起を印加してＮＱＲ共鳴を励起するステップを含み、励起の位相が、選択さ れた範囲にわたる励起周波数により略々非線形的に変化する方法。 【図４】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．サンプルをテストする核四極子共鳴装置において、 サンプルに対して励起を印加してＮＱＲ共鳴を励起し、該励起が少なくとも１ つの励起パルスを含み、各パルスが選択された励起周波数範囲をカバーし、各パ ルス毎に選択された範囲にわたる励起周波数による励起の位相が略々非線形的に 変化する手段と、 ＮＱＲ応答信号を検出する手段と を備える核四極子共鳴装置。 ２．励起の期間中、時間域の励起波形の係数のエンベロープがゼロ交差を持たな い請求の範囲第１項記載の装置。 ３．励起印加手段が、時間域波形が振幅変調と位相変調の両方が行われる励起を 印加するためのものである請求の範囲第１項または第２項に記載の装置。 ４．前記印加手段が、関連する象限にある２つの信号を生成する手段と、前記信 号を組合わせて振幅変調されかつ位相変調された励起を形成する手段とを含む請 求の範囲第３項記載の装置。 ５．前記信号生成手段が、信号を生成して、該信号を関連象限における２つの信 号へ分ける手段を含む請求の範囲第４項記載の装置。 ６．前記生成手段が、キャリヤ信号を固定された振幅で生成するためのものであ る請求の範囲第５項記載の装置。 ７．前記生成手段が、変化する振幅を持つ信号を生成するためのものである請求 の範囲第５項または第６項に記載の装置。 ８．前記印加手段が、時間域の波形が振幅変調されるが、他の方法で位相変調さ れない励起を印加するためのものである請求の範囲第１項記載の装置。 ９．前記印加手段が、時間域の波形がチャープ機能により変調される励起を印加 するためのものである請求の範囲第１項または第２項に記載の装置。 １０．前記励起印加手段が、キャリヤ信号を生成する手段と、該キャリヤ信号を 変調して、位相が、選択された範囲にわたる励起周波数により略々非線形的に変 化する励起を生じる手段とを含む請求の範囲第１項乃至第９項のいずれか１つに 記載の装置。 １１．前記変調手段が、キャリヤ信号を変調するための変調波形の表示を記憶す る手段を含む請求の範囲第１０項記載の装置。 １２．前記励起周波数による励起の位相の変化が対称的である請求の範囲第１項 乃至第１１項のいずれか１つに記載の装置。 １３．前記励起周波数による励起の位相の変化が非対称的である請求の範囲第１ 項乃至第１１項のいずれか１つに記載の装置。 １４．前記励起の位相が、周波数オフセット値により略々２次的に変化する請求 の範囲第１項乃至第１３項のいずれか１つに記載の装置。 １５．前記励起印加手段が、少なくとも１つのエコー応答信号を生成するように 複数の励起パルスを印加するためのものである請求の範囲第１４項記載の装置。 １６．周波数域の励起スペクトルの係数が、選択された励起周波数範囲にわたり 実質的に一定である請求の範囲第１項乃至第１５項のいずれか１つに記載の装置 。 １７．サンプルをテストする核四極子共鳴方法において、 励起が少なくとも１つの励起パルスを含み、各パルスが選択された励起周波数 範囲をカバーし、各パルス毎に励起の位相が選択された範囲にわたる励起周波数 により略々非線形的に変化するＮＱＲ共鳴を励起するためサンプルに対して励起 を印加するステップと、 ＮＱＲ応答信号を検出するステップと を含む核四極子共鳴方法。 １８．励起の期間中、時間域励起波形の係数のエンベロープがゼロ交差を持たな い請求の範囲第１７項記載の方法。 １９．前記励起の時間域波形が位相変調と振幅変調の両方が施される請求の範囲 第１７項または第１８項に記載の方法。 ２０．前記励起の時間域波形が、振幅変調されるが位相変調されない請求の範囲 第１７項記載の方法。 ２１．前記励起の時間域波形がチャープ機能により変調される請求の範囲第１７ 項または第１８項に記載の方法。 ２２．前記励起周波数による励起の位相の変化が対称的である請求の範囲第１７ 項乃至第２１項のいずれか１つに記載の方法。 ２３．前記励起周波数による励起の位相の変化が非対称的である請求の範囲第１ ７項乃至第２１項のいずれか１つに記載の方法。 ２４．前記励起の位相が、周波数オフセット値により略々２次的に変化する請求 の範囲第１７項乃至第２３項のいずれか１つに記載の方法。 ２５．少なくとも１つのエコー応答信号を生じるように複数の励起パルスが印加 される請求の範囲第２４項記載の方法。 ２６．選択されたＮＱＲ共鳴が、少なくとも１つの励起パルスにより励起され、 各励起パルスの持続時間が当該共鳴に適する自由誘導減衰時間Ｔ₂＊の２倍より 少ない請求の範囲第１７項乃至第２５項のいずれか１つに記載の方法。 ２７．前記持続時間が、Ｔ₂＊の１００％より少なく、望ましくは７５％あるい は更に５０％より少ない請求の範囲第２６項記載の方法。 ２８．サンプルをテストする核共鳴装置において、選択された励起周波数範囲に わたりサンプルに対して励起を印加して核共鳴を励起する手段と、応答信号を検 出する手段とを備え、前記印加手段が、時間域の波形が振幅変調と位相変調の両 方が施される励起を印加するためのものである核四極子共鳴装置。 ２９．サンプルをテストする核共鳴方法において、選択された励起周波数範囲に わたりサンプルに対して励起を印加して核共鳴を励起するステップと、応答信号 を検出するステップとを含み、励起の時間域波形が振幅変調と位相変調の両方が 施される核共鳴方法。 ３０．サンプルをテストする核四極子共鳴装置において、選択された励起周波数 範囲にわたりサンプルに対して励起を印加してＮＱＲ共鳴を励起する手段と、Ｎ ＱＲ応答信号を検出する手段とを備え、該励起の位相が、選択された範囲にわた り励起周波数により略々非線形的に変化する核四極子共鳴装置。 ３１．サンプルをテストする核四極子共鳴方法において、選択された周波数範囲 にわたりサンプルに対して励起を印加してＮＱＲ共鳴を励起するステップと、Ｎ ＱＲ応答信号を検出するステップとを含み、該励起の位相が、選択された範囲に わたる励起周波数により略々非線形的に変化する核四極子共鳴方法。 ３２．サンプルの自由誘導減衰時間Ｔ₂＊を延長する方法において、選択された 励起周波数範囲にわたりサンプルに対して励起を印加して核共鳴を励起するステ ップを含み、該励起の位相が選択された範囲にわたる励起周波数により変化する 方法。