ＮＭＲ検出器
【課題】ＬＦ近傍にゴースト信号が出現するのを防止することができる平衡回路方式のＮＭＲ検出器を提供する。
【解決手段】高い高周波ＨＦと、ロック帯域の高周波（ロック周波数）に対して２重同調する平衡共振回路と、低い高周波ＬＦに対して共振する高周波回路と、を備えたＮＭＲ検出器において、前記平衡共振回路のＨＦに共振する部分は、主に、ＨＦに共振するサンプルコイルＬ１、該Ｌ１の両端を結ぶ第１の容量素子Ｃ０、および該Ｌ１の両端をそれぞれ接地するほぼ同容量の容量素子Ｃ２、Ｃ３からなり、前記平衡共振回路のロック周波数に共振する部分は、主に、前記Ｌ１の両端に接続された分離回路ＤＣＰＬ１、ＤＣＰＬ２と、該ＤＣＰＬ１、ＤＣＰＬ２のＬ１側接続端とは反対側の端部を互いに結ぶ容量素子Ｃ１００とからなる。
【解決手段】高い高周波ＨＦと、ロック帯域の高周波（ロック周波数）に対して２重同調する平衡共振回路と、低い高周波ＬＦに対して共振する高周波回路と、を備えたＮＭＲ検出器において、前記平衡共振回路のＨＦに共振する部分は、主に、ＨＦに共振するサンプルコイルＬ１、該Ｌ１の両端を結ぶ第１の容量素子Ｃ０、および該Ｌ１の両端をそれぞれ接地するほぼ同容量の容量素子Ｃ２、Ｃ３からなり、前記平衡共振回路のロック周波数に共振する部分は、主に、前記Ｌ１の両端に接続された分離回路ＤＣＰＬ１、ＤＣＰＬ２と、該ＤＣＰＬ１、ＤＣＰＬ２のＬ１側接続端とは反対側の端部を互いに結ぶ容量素子Ｃ１００とからなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＮＭＲ装置に用いられるＮＭＲ検出器に関し、特に、異なる周波数で共振する複数の同調回路を備えたＮＭＲ検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、多核観測用のＮＭＲ検出器では、水素核（1Ｈ核）などを測定する高い周波数ｆ1（例えば、７００ＭＨｚ、以降ＨＦ周波数と呼ぶ）で共振するコイル（以降ＨＦコイルと呼ぶ）と、炭素核（13Ｃ核）、窒素核（15Ｎ核）、リン核（31Ｐ核）などを測定する低い周波数ｆ2（例えば、13Ｃ核では１７６ＭＨｚ、15Ｎ核では７１ＭＨｚ、31Ｐ核では２８４ＭＨｚ、これらを以降ＬＦ周波数と呼ぶ）で共振するコイル（以降ＬＦコイルを呼ぶ）とを備えており、ＨＦコイルには、重水素核（2Ｄ核）を測定するロック用の周波数ｆ3（例えば、１２３ＭＨｚ、以降ロック周波数と呼ぶ）でも共振可能なように、二重同調回路が備えられている。
【０００３】
図１は、従来の多重同調ＮＭＲ検出器の一例を示す図である。最初に、ＨＦの共振モードについて説明する。図１中、Ｌ１がサンプルコイルである。ＨＦ周波数を持ったＲＦは、ＨＦ入力ポートｆ１から導入される。ｆ１から導入されたＲＦは、サンプルコイルＬ１、ＨＦ同調コンデンサＣ０、Ｃ２、およびＣ３、ＨＦ整合コンデンサＣ１により構成されるＬＣ共振回路で平衡型共振し、サンプルコイルＬ１近傍に置かれた図示しないＮＭＲ試料にＨＦ周波数のＲＦ磁界を照射する。これにより、ＮＭＲ試料中で磁気共鳴が起きれば、試料から発生したＮＭＲ信号がサンプルコイルＬ１により検出され、ポートｆ１を介して外部に取り出される。尚、このモードでは、ヘリカルコイルＬ３、Ｌ４は、分布インダクタンスとして働き、ＨＦの１／４波長共振器として作用する。たとえば、ＨＦが７００ＭＨｚの場合、１／４波長は１０２〜１０７ｍｍ程度になる。そのため、ＨＦは、ノード１、２で電界振幅が最大になり、コンデンサＣ４とコンデンサＣ６の接地端で電界振幅がゼロになるような電磁界分布を取る。その結果、ノード１からヘリカルコイルＬ３側寄り、および、ノード２からヘリカルコイルＬ４側寄りの部分ではＨＦは反射され、共振に関与しない。尚、ＨＦの上記波長共振器としては、１／４波長共振器として作用させる場合が一般的であるが、ｎ／４波長共振器（ｎは奇数）として作用させても良い。
【０００４】
次に、ロック周波数の共振モードについて説明する。図１中、サンプルコイルＬ１、ヘリカルコイルＬ３、ヘリカルコイルＬ４を合わせたものが、ロック周波数に共振する共振コイルである。このモードでは、ヘリカルコイルＬ３、Ｌ４は、集中インダクタンスとして働く。Ｌ３とＬ４のインダクタンスは、Ｌ１のインダクタンスよりも数倍大きいため、Ｌ１のインダクタンスは共振にほとんど寄与しない。ロック周波数を持ったＲＦは、ロック用ＲＦ入力ポートｆ２から導入される。ポートｆ２から導入されたＲＦは、Ｌ１、Ｌ３、Ｌ４、および、ロック用同調コンデンサＣ４およびＣ６、ロック用整合コンデンサＣ５により構成されるＬＣ共振回路で平衡型共振し、サンプルコイルＬ１近傍に置かれた図示しないＮＭＲ試料にロック周波数のＲＦ磁界を照射する。これにより、ＮＭＲ試料中で磁気共鳴が起きれば、試料から発生したロック信号がサンプルコイルＬ１により検出され、ポートｆ２を介して外部に取り出される。
【０００５】
図１のヘリカルコイルＬ３、Ｌ４の代わりに、Ｌ３とＣ７から成る第１のＬＣ並列共振回路とＬ４とＣ８からなる第２のＬＣ並列共振回路をＨＦリジェクト回路に採用したＮＭＲ検出器が図２に示されるＮＭＲ検出器である。また、図１のヘリカルコイルＬ３、Ｌ４の代わりに、第１の波長共振器ＴＬ１（例えばヘリカル共振、１／４波長レゾネータ）と第２の波長共振器ＴＬ２をＨＦリジェクト回路に採用したＮＭＲ検出器が図３に示されるＮＭＲ検出器である。
【０００６】
図４は、図１のヘリカルコイル、図２のＬＣ並列共振回路、図３の波長共振器を総じて、一般的にＤＣＰＬ（分離回路decoupling circuitの略称）とし、かつ更に一般的なＮＭＲ検出器である多核（13Ｃ核、15Ｎ核、31Ｐ核など、いわゆるＬＦ周波数核種と呼ぶもの）も観測できる機能を備えた標準的なＮＭＲ検出器を示す。
【０００７】
ＬＦの共振モードについて説明する。図４中、Ｌ２はＬＦコイル（第２のサンプルコイル）である。ＬＦ周波数を持ったＲＦは、ＬＦ入力ポートｆ４から導入される。ポートｆ４から導入されたＲＦは、ＬＦコイルＬ２、ＬＦ同調コンデンサＣ００、Ｃ１１、およびＣ１２、ＬＦ整合コンデンサＣ１０により構成されるＬＣ共振回路で平衡型共振し、ＬＦコイルＬ２近傍に置かれた図示しないＮＭＲ試料にＬＦ周波数のＲＦ磁界を照射する。これにより、ＮＭＲ試料中で磁気共鳴が起きれば、試料から発生したＮＭＲ信号がＬＦコイルＬ２により検出され、ポートｆ４を介して外部に取り出される。
【０００８】
図５は、この標準プローブのサンプルコイルＬ１、Ｌ２の相対的な配置を、同心円状に配する場合で示している。観測コイルは内側に位置するＬ２コイル、照射コイルは外側に位置するＬ１コイルである。一般に、感度を得たい核を観測する場合、試料に一番近い配置を取る（つまり内側に位置する）サンプルコイルにその核の同調をする。従って、場合によっては、Ｌ１とＬ２の配置は逆配置であっても良い。
【０００９】
図５の例では、ポートｆ４の核種が最も感度を欲する核になる。ｆ４側の回路は、単同調回路を示している。平衡回路の例と不平衡回路の例を併記した理由は、その利用方法において、適当と思われる場合、いずれかを選択して使用するからである。
【００１０】
本題に関わる技術内容なので、ここで平衡回路と不平衡回路を簡単に説明する。サンプルコイルの両端がキャパシタで浮いている回路を構成するのが平衡共振回路である。逆にサンプルコイルの一端が接地され、他端がキャパシタで浮いている回路を構成するのが平衡共振回路である。その違いは２つほどあり、１つは、平衡共振回路の場合、接地から浮いているので、サンプルコイルおよびその周辺の浮遊容量が共振容量に寄与する割合が軽減されて、より高域の周波数範囲をカバーできることである。
【００１１】
２つには、サンプルコイル両端の共振電圧が仮に４ｋＶppとすると、平衡共振回路ではサンプルコイルの両端のキャパシタで電圧分割ができるため、１つのキャパシタにかかる電圧が軽減されることである。仮に図５に示す回路で言うと、Ｃ１１とＣ１２がほぼ似たような容量であれば、個々のキャパシタにかかる電圧は２ｋＶppとなる。ところが、不平衡回路では、Ｃ１１に４ｋＶppが直接かかることになる。つまり、不平衡回路では、キャパシタの耐電圧仕様がたいへん厳しくなるので、このような回路では放電を心配して、検出器には大きなＲＦ電圧を入れることができない。
【００１２】
逆を言えば、平衡回路では、２倍大きなＲＦ電力を入れることができる。耐電圧仕様が半分で済むということは、電圧比の２乗、つまり４倍の電力を平衡回路では入れられることになる。これは、不平衡回路に対し、大きく優る特徴である。
【００１３】
図６と図７は、これまで述べてきた二重共鳴（ＨＦ／ＬＦ）と違い、更に１回路が増設された三重共鳴回路（ＨＦ／ＬＦ／ＬＦ）を含む検出器について、従来技術を記載している。このように、分離回路を介して、順に所望の周波数の同調回路を増設することができるが、平衡回路を組み込んだ構成では、必ずゴーストと呼ばれる不要信号共振モードが副次的に生成される。
【００１４】
図６と図７では、このような回路網解析に使用されるネットワークアナライザ測定器のＳパラ解析グラフに基づいて、出現するゴースト信号の大まかな背景、つまりどのような範囲に出るかなど、本来の周波数群との相対的な関係を模式的に分かるようにしている。ちなみに、グラフの縦軸は随意の指数で示す反射特性周波数分布で、話題の周波数に対し、ゴースト信号が出る位置関係の手助けを示す程度のものである。
【００１５】
仮に、ＨＦが６００ＭＨｚの装置で話をすると、図６、図７のいずれの場合でも、ゴースト信号は隣り合う周波数に影響が及ぶことが想像できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
特開２００６−２０８２１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
標準プローブの話に戻るが、例として、ＬＦ観測（またはＬＦ照射）、ＨＦ照射（またはＨＦ観測）2Ｄ（重水素）ＮＭＲ-ロックがあるとする。ここで、ＬＦ回路側は、言葉で説明できる範囲に入るので、図を省略する。ただし、説明の中では、ＬＦ回路は常に存在しているものとして話を進める。
【００１８】
例として、ｆ１（ＨＦ：1Ｈ）、ｆ２（ロック：2Ｄ）を得る二重同調回路の分離回路が波長共振回路で構成されている例で説明する。図８で示す。この分離回路は既に述べたように、種々の回路が想定されるが、ここでは適度な特性インピーダンスと適度な長さ（一般的には、１／４波長共振する線路に設計するが、その奇数倍などの変形も当然ある）で波長共振させ、周波数を分離する。
【００１９】
図８では、ＨＦ共振回路は、Ｌ1、Ｃ0、Ｃ2、Ｃ3を主要素子として構成され、ロック共振回路は、ＴＬ1、ＴＬ2、Ｃ4、Ｃ6を主要素子として構成される。また、先に述べたゴースト信号の共振回路は、ＴＬ1、ＴＬ2、Ｃ4、Ｃ6、Ｃ2、Ｃ3の素子群から生じ、ＬＦと干渉する。
【００２０】
図８のように構成された回路を６００ＭＨｚＮＭＲ装置に使用する場合、その周波数特性は、図９のようなものとなる。左図はｆ１端子での反射特性（直線で示す線）とｆ１端子からｆ２端子への通過特性である。右図はｆ２端子での反射特性（直線で示す線）とｆ２端子からｆ１端子への通過特性である。
【００２１】
この例では、ゴースト信号は、３２６ＭＨｚに出ている。省略しているＬＦ側の周波数ｆ４が例えば31Ｐ（２４３ＭＨｚ）の場合、ゴースト信号がこの31Ｐの共鳴周波数に干渉する。本例では、比較的穏やかなデバイス定数配置に設定されているが、極端な場合では、ゴースト信号の出る位置が〜２７０ＭＨｚ付近となる。図１０に示す。
【００２２】
図１０では、ｆ１（1Ｈ：ＨＦ）、ｆ２（2Ｄ：ロック）、ｆ３（ゴースト）、ｆ４（31Ｐの例：ＬＦ）を含めたネットワーク仕様の各周波数のＳパラ特性を示している。その中で、本案に関係するところだけ記述する。
【００２３】
ゴースト信号は、ほぼ２７０ＭＨｚ付近に現れ、31Ｐ（２４３ＭＨｚ）と干渉している。仮に干渉が起きない場合での31Ｐの感度を１００％とすると、この程度の干渉でも感度は５０〜７０％ぐらいに低下する。パルス幅にすると、１．４〜２倍に長くなる。
【００２４】
ＨＦ側の同調は、その多くが19Ｆ核（６００ＭＨｚＮＭＲ装置では５６５ＭＨｚ）までの同調範囲をカバーしているが、このような場合、図１１に示すように、ゴースト信号は完全にｆ４にかぶさってしまい、その感度を著しく低下させる。パルス幅も著しく長くなる。
【００２５】
このような問題を抱えているのが従来技術である。かなり古い技術である不平衡回路では、このようなゴースト信号は現れない。図１２と図１３に示す。しかしながら、先ほど説明したように、現代のように超高磁場ＮＭＲ装置が現れ、広い励起帯域を望み、かつ、高感度を要求される時代では、大きなＲＦ電力を投入でき、なお７００／８００／９００ＭＨｚ級の高域周波数まで設計対応が利く平衡回路の優位性は絶大で、不平衡回路のような古い技術はどうしても陳腐になる。
【００２６】
平衡回路ではこのようなゴースト信号がなぜ出るのかを説明する。図８で示す回路で説明する。ＴＬ１、ＴＬ２を誘導成分で簡略的に近似すると、Ｌ（ＴＬ１）、Ｌ（ＴＬ２）である。共振する容量成分を関係する周辺容量も含めて丸め、Ｃ２はＣ２＊、Ｃ３はＣ３＊、Ｃ４はＣ４＊、Ｃ６はＣ６＊になるとする。
【００２７】
関係するｆ１、ｆ２、ｆ３であるが、ｆ１はＨＦなので、Ｌ１とＣ０、Ｃ３＊、Ｃ２＊から成る並列共振で生成される信号である。さて、ｆ２、ｆ３は図１４、図１５に模式的に示すような信号である。
【００２８】
図１４では、本来は２つのコイル間にサンプルコイルＬ１が入る。しかし、ＨＦ共振を考えると、Ｌ１のインダクタンスとしての値は〜２０ｎＨ前後に過ぎないので、ここでは無視している。すなわち、図１５と釣り合いを取るため、意図的に省いている。
【００２９】
図１５の平衡回路では、２つの並列共振ができ、その間を容量で結合する場合は双峰に分裂した周波数特性となる。また、容量の代わりにサンプルコイルが入ると、図１５のように直結状態と等価になるので、シングルの合成周波数が生成される。これがゴーストと呼ばれるもので、このような平衡回路の構成を取る場合は必然的に現れる。
【００３０】
このため、ＨＦの同調容量、Ｃ２＊またはＣ３＊のいずれかを変化させると、この合成周波数は大きく移動することになる。図１１で示すようなゴーストの動きを起こす理由である。図１６は、そのようにしてＨＦ同調相当Ｃを適当に大きく変化させた場合のゴーストの変化を示したものである。
【００３１】
図１６から明らかなように、当初３百数十ＭＨｚにいたゴースト信号が、２１９ＭＨｚ域まで変化しており、極めて大きな変化を起こしている。このような問題を抱えたゴースト信号の存在は重大で、このようなゴースト信号が出ない回路構成のアイディアが発案されることが長い間期待されていた。
【００３２】
本発明は、上述した点に鑑み、ＬＦ近傍にゴースト信号が出現するのを防止することができる平衡回路方式のＮＭＲ検出器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３３】
この目的を達成するため、本発明にかかるＮＭＲ検出器は、
サンプルコイルＬ１、該Ｌ１の両端を結ぶ第１の容量素子Ｃ０、および該Ｌ１の両端をそれぞれ接地するほぼ同容量の容量素子Ｃ２、Ｃ３からなり、
水素核（1Ｈ核）やフッ素核（19Ｆ核）などの高い共鳴周波数を持つ観測核を共鳴させるための第１の高周波ＨＦと、重水素核（2Ｄ核）の共鳴周波数である第２の高周波（ロック周波数）に対して、２重同調できる平衡共振回路を構成し、
前記ＨＦは前記Ｌ１の一端に接続されたポートから入出力されるＮＭＲ検出器において、
前記平衡共振回路のロック周波数に共振する部分は、
前記Ｌ１の両端に接続されてロック周波数共振回路にインダクタンス成分を提供すると共に、前記Ｌ１に接続された端部とは反対側の端部がロック周波数入出力ポートに接続されて該ロック周波数入出力ポートへの前記ＨＦの進入を遮断する分離回路ＤＣＰＬ１、ＤＣＰＬ２と、
該ＤＣＰＬ１、ＤＣＰＬ２のＬ１側接続端とは反対側の端部を互いに結ぶ容量素子Ｃ１００と、
を備え、
該ＤＣＰＬ１、ＤＣＰＬ２のＬ１側接続端とは反対側の端部は、接地電位から浮いていることを特徴としている。
【００３４】
また、前記容量素子Ｃ１００は、複数の容量素子から構成されていることを特徴としている。
【００３５】
また、前記容量素子Ｃ１００を構成している容量素子の一端からロック周波数を入出力させるようにしたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００３６】
本発明にかかるＮＭＲ検出器によれば、
サンプルコイルＬ１、該Ｌ１の両端を結ぶ第１の容量素子Ｃ０、および該Ｌ１の両端をそれぞれ接地するほぼ同容量の容量素子Ｃ２、Ｃ３からなり、
水素核（1Ｈ核）やフッ素核（19Ｆ核）などの高い共鳴周波数を持つ観測核を共鳴させるための第１の高周波ＨＦと、重水素核（2Ｄ核）の共鳴周波数である第２の高周波（ロック周波数）に対して、２重同調できる平衡共振回路を構成し、
前記ＨＦは前記Ｌ１の一端に接続されたポートから入出力されるＮＭＲ検出器において、
前記平衡共振回路のロック周波数に共振する部分は、
前記Ｌ１の両端に接続されてロック周波数共振回路にインダクタンス成分を提供すると共に、前記Ｌ１に接続された端部とは反対側の端部がロック周波数入出力ポートに接続されて該ロック周波数入出力ポートへの前記ＨＦの進入を遮断する分離回路ＤＣＰＬ１、ＤＣＰＬ２と、
該ＤＣＰＬ１、ＤＣＰＬ２のＬ１側接続端とは反対側の端部を互いに結ぶ容量素子Ｃ１００と、
を備え、
該ＤＣＰＬ１、ＤＣＰＬ２のＬ１側接続端とは反対側の端部は、接地電位から浮いているので、
ＬＦ近傍にゴースト信号が出現するのを防止することができる平衡回路方式のＮＭＲ検出器を提供することが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】従来のＮＭＲ検出器の一例である。
【図２】従来のＮＭＲ検出器の一例である。
【図３】従来のＮＭＲ検出器の一例である。
【図４】従来のＮＭＲ検出器の一例である。
【図５】従来のＮＭＲ検出器の一例である。
【図６】従来のＮＭＲ検出器の一例である。
【図７】従来のＮＭＲ検出器の一例である。
【図８】従来のＮＭＲ検出器の一例である。
【図９】従来のＮＭＲ検出器のＳパラ特性である。
【図１０】従来のＮＭＲ検出器のＳパラ特性である。
【図１１】従来のＮＭＲ検出器のＳパラ特性である。
【図１２】従来のＮＭＲ検出器の一例である。
【図１３】従来のＮＭＲ検出器のＳパラ特性である。
【図１４】従来のＮＭＲ検出器がロック周波数に共振する機構である。
【図１５】従来のＮＭＲ検出器がゴースト周波数に共振する機構である。
【図１６】ゴースト共振のＳパラ特性である。
【図１７】本発明にかかるＮＭＲ検出器の一実施例である。
【図１８】本発明にかかるＮＭＲ検出器のＳパラ特性である。
【図１９】本発明にかかるＮＭＲ検出器のＳパラ特性である。
【図２０】本発明にかかるＮＭＲ検出器の別の実施例である。
【図２１】本発明にかかるＮＭＲ検出器の別の実施例である。
【図２２】本発明にかかるＮＭＲ検出器の別の実施例である。
【図２３】本発明にかかるＮＭＲ検出器の別の実施例である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００３８】
図１７は、本発明にかかるＮＭＲ検出器の一実施例である。図１７（ａ）に示すように、本実施例では、２つの分離回路ＤＣＰＬ１、ＤＣＰＬ２の端末が、キャパシタＣ１００を介して、グランドから浮く形で互いに連結してある。また、図１７（ｂ）は浮遊容量があることを想定して、動作上の最適化を図るために、調整用の補助容量αを加味して、Ｃ１０１として記載した例である。
【００３９】
尚、当然のことながら、ＤＣＰＬ１、ＤＣＰＬ２は、このような平衡回路においては、ほぼ同一の回路構成を取ることが一般的なので、ｆ２としての入出力結合容量Ｃ１０２は、図の位置の反対側、すなわち、ＤＣＰＬ１とＣ１００の共通ノードに当たる＊側をｆ２としての入出力結合容量Ｃ１０２の結合位置としても良い。
【００４０】
また、場合によっては、Ｃ１００を複数の直列連結容量にして、連結中の任意のノードからＣ１０２としてｆ２の入出力結合を行なっても良い。これは設計の範囲である。
【００４１】
要は、ゴーストの発現理由で説明したように、図５で示すＣ６＊やＣ４＊なる並列共振の条件を作らないことが重要である。
【００４２】
また、分離回路は一般的な総称であり、これまで述べてきたような種々のリアクタンス回路で構成されていることは言うまでもない。
【００４３】
図１５で説明したゴーストは、Ｃ６＊相当容量とＣ４＊相当容量が直列連結されることで、存在しなくなるか、または極めて小さな値の浮遊容量で共振する合成周波数を形成することによって、はるか高域の周波数、つまり本願がターゲットとして考慮している周波数範囲からまったく関係しない高域領域へシフトすることになり、ＬＦ（31Ｐ）への影響がなくなる。
【００４４】
この回路の動作は次の通りである。Ｃ１００は、図４の従来技術におけるＣ４とＣ６に相当する容量をそのまま直列に連結した値にほぼ近い値とすることができる。この例では、Ｃ４とＣ６の直列容量なので、Ｃ１００≒Ｃ４×Ｃ６／（Ｃ４＋Ｃ６）なる合成容量と考えれば良い。
【００４５】
図１８は、本実施例の回路でのＳパラ特性をネットワーク仕様により表わしたものである。ｆ１（ＨＦ：この場合は1Ｈ核）、ｆ２（ロック：この場合は2Ｄ核）、ｆ４（ＬＦ：この場合は31Ｐ核）としたときの、３モード周波数の周波数特性である。図９、図１０、図１１に示すようなゴーストはもはや存在しない。
【００４６】
端的な例として、ＨＬ側の同調を図１１のように19Ｆ核の共鳴周波数まで変えてみる。図１１では、ゴーストが２５０ＭＨｚ付近までシフトし、31Ｐ核の共鳴周波数２４３ＭＨｚに近接干渉を起こし、２つの周波数が双峰になって著しく性能を低下させていたが、図１９に示すように、本実施例ではまったく干渉していない。そのため、ＬＦ側の性能は、１００％保証される。つまり、装置感度をスポイルすることはないと言える。同時に、パルス幅も著しく長くなることはない。
【実施例２】
【００４７】
図２０は、本発明にかかるＮＭＲ検出器の別の実施例である。本実施例は、ＨＦ回路内の平衡共振回路を構成する容量のうち、一方がグランドに対して明確に容量により接地されていない場合である。これは、浮遊容量でグランドに接地している。
【実施例３】
【００４８】
図２１は、本発明にかかるＮＭＲ検出器の別の実施例である。本実施例は、実施例１の中で述べた変形例を具体的に記述したものである。
【実施例４】
【００４９】
図２２は、本発明にかかるＮＭＲ検出器の別の実施例である。本実施例も、実施例１の中で述べた変形例を具体的に記述したものである。
【実施例５】
【００５０】
図２３は、本発明にかかるＮＭＲ検出器の別の実施例である。本実施例は、ＬＦ側とＨＦ／ロック側のクロストークにより、プローブ端子と外部につながるケーブルやフィルターなどの回路のインピーダンス条件によってＮＭＲ検出器側の回路インピーダンスが変化して、性能が低下する場合などに備えて、例としてフィルター回路を付加した例である。
【００５１】
インピーダンスの変化が著しい場合などでは、ＮＭＲ検出器内の所定の場所に固定の抵抗Ｒ１００などを入れて、インピーダンスを維持する場合もある。Ｒ１００では、例として、システムインピーダンス５０Ωに設定する場合もある。
【実施例６】
【００５２】
本実施例は、実施例１〜５までの目的で付加される容量デバイスに、誘導デバイスが付加されたり、波長共振器が付加されたりする場合があり、その変形例について一言述べたものである。
【実施例７】
【００５３】
本発明のＬＦ側は、メインではないので、一例の平衡回路形式しか示していないが、不平衡回路や、すでに図７で開示した三重同調回路を含むものであっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
多重共鳴のＮＭＲ検出器に広く利用できる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＮＭＲ装置に用いられるＮＭＲ検出器に関し、特に、異なる周波数で共振する複数の同調回路を備えたＮＭＲ検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、多核観測用のＮＭＲ検出器では、水素核（1Ｈ核）などを測定する高い周波数ｆ1（例えば、７００ＭＨｚ、以降ＨＦ周波数と呼ぶ）で共振するコイル（以降ＨＦコイルと呼ぶ）と、炭素核（13Ｃ核）、窒素核（15Ｎ核）、リン核（31Ｐ核）などを測定する低い周波数ｆ2（例えば、13Ｃ核では１７６ＭＨｚ、15Ｎ核では７１ＭＨｚ、31Ｐ核では２８４ＭＨｚ、これらを以降ＬＦ周波数と呼ぶ）で共振するコイル（以降ＬＦコイルを呼ぶ）とを備えており、ＨＦコイルには、重水素核（2Ｄ核）を測定するロック用の周波数ｆ3（例えば、１２３ＭＨｚ、以降ロック周波数と呼ぶ）でも共振可能なように、二重同調回路が備えられている。
【０００３】
図１は、従来の多重同調ＮＭＲ検出器の一例を示す図である。最初に、ＨＦの共振モードについて説明する。図１中、Ｌ１がサンプルコイルである。ＨＦ周波数を持ったＲＦは、ＨＦ入力ポートｆ１から導入される。ｆ１から導入されたＲＦは、サンプルコイルＬ１、ＨＦ同調コンデンサＣ０、Ｃ２、およびＣ３、ＨＦ整合コンデンサＣ１により構成されるＬＣ共振回路で平衡型共振し、サンプルコイルＬ１近傍に置かれた図示しないＮＭＲ試料にＨＦ周波数のＲＦ磁界を照射する。これにより、ＮＭＲ試料中で磁気共鳴が起きれば、試料から発生したＮＭＲ信号がサンプルコイルＬ１により検出され、ポートｆ１を介して外部に取り出される。尚、このモードでは、ヘリカルコイルＬ３、Ｌ４は、分布インダクタンスとして働き、ＨＦの１／４波長共振器として作用する。たとえば、ＨＦが７００ＭＨｚの場合、１／４波長は１０２〜１０７ｍｍ程度になる。そのため、ＨＦは、ノード１、２で電界振幅が最大になり、コンデンサＣ４とコンデンサＣ６の接地端で電界振幅がゼロになるような電磁界分布を取る。その結果、ノード１からヘリカルコイルＬ３側寄り、および、ノード２からヘリカルコイルＬ４側寄りの部分ではＨＦは反射され、共振に関与しない。尚、ＨＦの上記波長共振器としては、１／４波長共振器として作用させる場合が一般的であるが、ｎ／４波長共振器（ｎは奇数）として作用させても良い。
【０００４】
次に、ロック周波数の共振モードについて説明する。図１中、サンプルコイルＬ１、ヘリカルコイルＬ３、ヘリカルコイルＬ４を合わせたものが、ロック周波数に共振する共振コイルである。このモードでは、ヘリカルコイルＬ３、Ｌ４は、集中インダクタンスとして働く。Ｌ３とＬ４のインダクタンスは、Ｌ１のインダクタンスよりも数倍大きいため、Ｌ１のインダクタンスは共振にほとんど寄与しない。ロック周波数を持ったＲＦは、ロック用ＲＦ入力ポートｆ２から導入される。ポートｆ２から導入されたＲＦは、Ｌ１、Ｌ３、Ｌ４、および、ロック用同調コンデンサＣ４およびＣ６、ロック用整合コンデンサＣ５により構成されるＬＣ共振回路で平衡型共振し、サンプルコイルＬ１近傍に置かれた図示しないＮＭＲ試料にロック周波数のＲＦ磁界を照射する。これにより、ＮＭＲ試料中で磁気共鳴が起きれば、試料から発生したロック信号がサンプルコイルＬ１により検出され、ポートｆ２を介して外部に取り出される。
【０００５】
図１のヘリカルコイルＬ３、Ｌ４の代わりに、Ｌ３とＣ７から成る第１のＬＣ並列共振回路とＬ４とＣ８からなる第２のＬＣ並列共振回路をＨＦリジェクト回路に採用したＮＭＲ検出器が図２に示されるＮＭＲ検出器である。また、図１のヘリカルコイルＬ３、Ｌ４の代わりに、第１の波長共振器ＴＬ１（例えばヘリカル共振、１／４波長レゾネータ）と第２の波長共振器ＴＬ２をＨＦリジェクト回路に採用したＮＭＲ検出器が図３に示されるＮＭＲ検出器である。
【０００６】
図４は、図１のヘリカルコイル、図２のＬＣ並列共振回路、図３の波長共振器を総じて、一般的にＤＣＰＬ（分離回路decoupling circuitの略称）とし、かつ更に一般的なＮＭＲ検出器である多核（13Ｃ核、15Ｎ核、31Ｐ核など、いわゆるＬＦ周波数核種と呼ぶもの）も観測できる機能を備えた標準的なＮＭＲ検出器を示す。
【０００７】
ＬＦの共振モードについて説明する。図４中、Ｌ２はＬＦコイル（第２のサンプルコイル）である。ＬＦ周波数を持ったＲＦは、ＬＦ入力ポートｆ４から導入される。ポートｆ４から導入されたＲＦは、ＬＦコイルＬ２、ＬＦ同調コンデンサＣ００、Ｃ１１、およびＣ１２、ＬＦ整合コンデンサＣ１０により構成されるＬＣ共振回路で平衡型共振し、ＬＦコイルＬ２近傍に置かれた図示しないＮＭＲ試料にＬＦ周波数のＲＦ磁界を照射する。これにより、ＮＭＲ試料中で磁気共鳴が起きれば、試料から発生したＮＭＲ信号がＬＦコイルＬ２により検出され、ポートｆ４を介して外部に取り出される。
【０００８】
図５は、この標準プローブのサンプルコイルＬ１、Ｌ２の相対的な配置を、同心円状に配する場合で示している。観測コイルは内側に位置するＬ２コイル、照射コイルは外側に位置するＬ１コイルである。一般に、感度を得たい核を観測する場合、試料に一番近い配置を取る（つまり内側に位置する）サンプルコイルにその核の同調をする。従って、場合によっては、Ｌ１とＬ２の配置は逆配置であっても良い。
【０００９】
図５の例では、ポートｆ４の核種が最も感度を欲する核になる。ｆ４側の回路は、単同調回路を示している。平衡回路の例と不平衡回路の例を併記した理由は、その利用方法において、適当と思われる場合、いずれかを選択して使用するからである。
【００１０】
本題に関わる技術内容なので、ここで平衡回路と不平衡回路を簡単に説明する。サンプルコイルの両端がキャパシタで浮いている回路を構成するのが平衡共振回路である。逆にサンプルコイルの一端が接地され、他端がキャパシタで浮いている回路を構成するのが平衡共振回路である。その違いは２つほどあり、１つは、平衡共振回路の場合、接地から浮いているので、サンプルコイルおよびその周辺の浮遊容量が共振容量に寄与する割合が軽減されて、より高域の周波数範囲をカバーできることである。
【００１１】
２つには、サンプルコイル両端の共振電圧が仮に４ｋＶppとすると、平衡共振回路ではサンプルコイルの両端のキャパシタで電圧分割ができるため、１つのキャパシタにかかる電圧が軽減されることである。仮に図５に示す回路で言うと、Ｃ１１とＣ１２がほぼ似たような容量であれば、個々のキャパシタにかかる電圧は２ｋＶppとなる。ところが、不平衡回路では、Ｃ１１に４ｋＶppが直接かかることになる。つまり、不平衡回路では、キャパシタの耐電圧仕様がたいへん厳しくなるので、このような回路では放電を心配して、検出器には大きなＲＦ電圧を入れることができない。
【００１２】
逆を言えば、平衡回路では、２倍大きなＲＦ電力を入れることができる。耐電圧仕様が半分で済むということは、電圧比の２乗、つまり４倍の電力を平衡回路では入れられることになる。これは、不平衡回路に対し、大きく優る特徴である。
【００１３】
図６と図７は、これまで述べてきた二重共鳴（ＨＦ／ＬＦ）と違い、更に１回路が増設された三重共鳴回路（ＨＦ／ＬＦ／ＬＦ）を含む検出器について、従来技術を記載している。このように、分離回路を介して、順に所望の周波数の同調回路を増設することができるが、平衡回路を組み込んだ構成では、必ずゴーストと呼ばれる不要信号共振モードが副次的に生成される。
【００１４】
図６と図７では、このような回路網解析に使用されるネットワークアナライザ測定器のＳパラ解析グラフに基づいて、出現するゴースト信号の大まかな背景、つまりどのような範囲に出るかなど、本来の周波数群との相対的な関係を模式的に分かるようにしている。ちなみに、グラフの縦軸は随意の指数で示す反射特性周波数分布で、話題の周波数に対し、ゴースト信号が出る位置関係の手助けを示す程度のものである。
【００１５】
仮に、ＨＦが６００ＭＨｚの装置で話をすると、図６、図７のいずれの場合でも、ゴースト信号は隣り合う周波数に影響が及ぶことが想像できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
特開２００６−２０８２１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
標準プローブの話に戻るが、例として、ＬＦ観測（またはＬＦ照射）、ＨＦ照射（またはＨＦ観測）2Ｄ（重水素）ＮＭＲ-ロックがあるとする。ここで、ＬＦ回路側は、言葉で説明できる範囲に入るので、図を省略する。ただし、説明の中では、ＬＦ回路は常に存在しているものとして話を進める。
【００１８】
例として、ｆ１（ＨＦ：1Ｈ）、ｆ２（ロック：2Ｄ）を得る二重同調回路の分離回路が波長共振回路で構成されている例で説明する。図８で示す。この分離回路は既に述べたように、種々の回路が想定されるが、ここでは適度な特性インピーダンスと適度な長さ（一般的には、１／４波長共振する線路に設計するが、その奇数倍などの変形も当然ある）で波長共振させ、周波数を分離する。
【００１９】
図８では、ＨＦ共振回路は、Ｌ1、Ｃ0、Ｃ2、Ｃ3を主要素子として構成され、ロック共振回路は、ＴＬ1、ＴＬ2、Ｃ4、Ｃ6を主要素子として構成される。また、先に述べたゴースト信号の共振回路は、ＴＬ1、ＴＬ2、Ｃ4、Ｃ6、Ｃ2、Ｃ3の素子群から生じ、ＬＦと干渉する。
【００２０】
図８のように構成された回路を６００ＭＨｚＮＭＲ装置に使用する場合、その周波数特性は、図９のようなものとなる。左図はｆ１端子での反射特性（直線で示す線）とｆ１端子からｆ２端子への通過特性である。右図はｆ２端子での反射特性（直線で示す線）とｆ２端子からｆ１端子への通過特性である。
【００２１】
この例では、ゴースト信号は、３２６ＭＨｚに出ている。省略しているＬＦ側の周波数ｆ４が例えば31Ｐ（２４３ＭＨｚ）の場合、ゴースト信号がこの31Ｐの共鳴周波数に干渉する。本例では、比較的穏やかなデバイス定数配置に設定されているが、極端な場合では、ゴースト信号の出る位置が〜２７０ＭＨｚ付近となる。図１０に示す。
【００２２】
図１０では、ｆ１（1Ｈ：ＨＦ）、ｆ２（2Ｄ：ロック）、ｆ３（ゴースト）、ｆ４（31Ｐの例：ＬＦ）を含めたネットワーク仕様の各周波数のＳパラ特性を示している。その中で、本案に関係するところだけ記述する。
【００２３】
ゴースト信号は、ほぼ２７０ＭＨｚ付近に現れ、31Ｐ（２４３ＭＨｚ）と干渉している。仮に干渉が起きない場合での31Ｐの感度を１００％とすると、この程度の干渉でも感度は５０〜７０％ぐらいに低下する。パルス幅にすると、１．４〜２倍に長くなる。
【００２４】
ＨＦ側の同調は、その多くが19Ｆ核（６００ＭＨｚＮＭＲ装置では５６５ＭＨｚ）までの同調範囲をカバーしているが、このような場合、図１１に示すように、ゴースト信号は完全にｆ４にかぶさってしまい、その感度を著しく低下させる。パルス幅も著しく長くなる。
【００２５】
このような問題を抱えているのが従来技術である。かなり古い技術である不平衡回路では、このようなゴースト信号は現れない。図１２と図１３に示す。しかしながら、先ほど説明したように、現代のように超高磁場ＮＭＲ装置が現れ、広い励起帯域を望み、かつ、高感度を要求される時代では、大きなＲＦ電力を投入でき、なお７００／８００／９００ＭＨｚ級の高域周波数まで設計対応が利く平衡回路の優位性は絶大で、不平衡回路のような古い技術はどうしても陳腐になる。
【００２６】
平衡回路ではこのようなゴースト信号がなぜ出るのかを説明する。図８で示す回路で説明する。ＴＬ１、ＴＬ２を誘導成分で簡略的に近似すると、Ｌ（ＴＬ１）、Ｌ（ＴＬ２）である。共振する容量成分を関係する周辺容量も含めて丸め、Ｃ２はＣ２＊、Ｃ３はＣ３＊、Ｃ４はＣ４＊、Ｃ６はＣ６＊になるとする。
【００２７】
関係するｆ１、ｆ２、ｆ３であるが、ｆ１はＨＦなので、Ｌ１とＣ０、Ｃ３＊、Ｃ２＊から成る並列共振で生成される信号である。さて、ｆ２、ｆ３は図１４、図１５に模式的に示すような信号である。
【００２８】
図１４では、本来は２つのコイル間にサンプルコイルＬ１が入る。しかし、ＨＦ共振を考えると、Ｌ１のインダクタンスとしての値は〜２０ｎＨ前後に過ぎないので、ここでは無視している。すなわち、図１５と釣り合いを取るため、意図的に省いている。
【００２９】
図１５の平衡回路では、２つの並列共振ができ、その間を容量で結合する場合は双峰に分裂した周波数特性となる。また、容量の代わりにサンプルコイルが入ると、図１５のように直結状態と等価になるので、シングルの合成周波数が生成される。これがゴーストと呼ばれるもので、このような平衡回路の構成を取る場合は必然的に現れる。
【００３０】
このため、ＨＦの同調容量、Ｃ２＊またはＣ３＊のいずれかを変化させると、この合成周波数は大きく移動することになる。図１１で示すようなゴーストの動きを起こす理由である。図１６は、そのようにしてＨＦ同調相当Ｃを適当に大きく変化させた場合のゴーストの変化を示したものである。
【００３１】
図１６から明らかなように、当初３百数十ＭＨｚにいたゴースト信号が、２１９ＭＨｚ域まで変化しており、極めて大きな変化を起こしている。このような問題を抱えたゴースト信号の存在は重大で、このようなゴースト信号が出ない回路構成のアイディアが発案されることが長い間期待されていた。
【００３２】
本発明は、上述した点に鑑み、ＬＦ近傍にゴースト信号が出現するのを防止することができる平衡回路方式のＮＭＲ検出器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３３】
この目的を達成するため、本発明にかかるＮＭＲ検出器は、
サンプルコイルＬ１、該Ｌ１の両端を結ぶ第１の容量素子Ｃ０、および該Ｌ１の両端をそれぞれ接地するほぼ同容量の容量素子Ｃ２、Ｃ３からなり、
水素核（1Ｈ核）やフッ素核（19Ｆ核）などの高い共鳴周波数を持つ観測核を共鳴させるための第１の高周波ＨＦと、重水素核（2Ｄ核）の共鳴周波数である第２の高周波（ロック周波数）に対して、２重同調できる平衡共振回路を構成し、
前記ＨＦは前記Ｌ１の一端に接続されたポートから入出力されるＮＭＲ検出器において、
前記平衡共振回路のロック周波数に共振する部分は、
前記Ｌ１の両端に接続されてロック周波数共振回路にインダクタンス成分を提供すると共に、前記Ｌ１に接続された端部とは反対側の端部がロック周波数入出力ポートに接続されて該ロック周波数入出力ポートへの前記ＨＦの進入を遮断する分離回路ＤＣＰＬ１、ＤＣＰＬ２と、
該ＤＣＰＬ１、ＤＣＰＬ２のＬ１側接続端とは反対側の端部を互いに結ぶ容量素子Ｃ１００と、
を備え、
該ＤＣＰＬ１、ＤＣＰＬ２のＬ１側接続端とは反対側の端部は、接地電位から浮いていることを特徴としている。
【００３４】
また、前記容量素子Ｃ１００は、複数の容量素子から構成されていることを特徴としている。
【００３５】
また、前記容量素子Ｃ１００を構成している容量素子の一端からロック周波数を入出力させるようにしたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００３６】
本発明にかかるＮＭＲ検出器によれば、
サンプルコイルＬ１、該Ｌ１の両端を結ぶ第１の容量素子Ｃ０、および該Ｌ１の両端をそれぞれ接地するほぼ同容量の容量素子Ｃ２、Ｃ３からなり、
水素核（1Ｈ核）やフッ素核（19Ｆ核）などの高い共鳴周波数を持つ観測核を共鳴させるための第１の高周波ＨＦと、重水素核（2Ｄ核）の共鳴周波数である第２の高周波（ロック周波数）に対して、２重同調できる平衡共振回路を構成し、
前記ＨＦは前記Ｌ１の一端に接続されたポートから入出力されるＮＭＲ検出器において、
前記平衡共振回路のロック周波数に共振する部分は、
前記Ｌ１の両端に接続されてロック周波数共振回路にインダクタンス成分を提供すると共に、前記Ｌ１に接続された端部とは反対側の端部がロック周波数入出力ポートに接続されて該ロック周波数入出力ポートへの前記ＨＦの進入を遮断する分離回路ＤＣＰＬ１、ＤＣＰＬ２と、
該ＤＣＰＬ１、ＤＣＰＬ２のＬ１側接続端とは反対側の端部を互いに結ぶ容量素子Ｃ１００と、
を備え、
該ＤＣＰＬ１、ＤＣＰＬ２のＬ１側接続端とは反対側の端部は、接地電位から浮いているので、
ＬＦ近傍にゴースト信号が出現するのを防止することができる平衡回路方式のＮＭＲ検出器を提供することが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】従来のＮＭＲ検出器の一例である。
【図２】従来のＮＭＲ検出器の一例である。
【図３】従来のＮＭＲ検出器の一例である。
【図４】従来のＮＭＲ検出器の一例である。
【図５】従来のＮＭＲ検出器の一例である。
【図６】従来のＮＭＲ検出器の一例である。
【図７】従来のＮＭＲ検出器の一例である。
【図８】従来のＮＭＲ検出器の一例である。
【図９】従来のＮＭＲ検出器のＳパラ特性である。
【図１０】従来のＮＭＲ検出器のＳパラ特性である。
【図１１】従来のＮＭＲ検出器のＳパラ特性である。
【図１２】従来のＮＭＲ検出器の一例である。
【図１３】従来のＮＭＲ検出器のＳパラ特性である。
【図１４】従来のＮＭＲ検出器がロック周波数に共振する機構である。
【図１５】従来のＮＭＲ検出器がゴースト周波数に共振する機構である。
【図１６】ゴースト共振のＳパラ特性である。
【図１７】本発明にかかるＮＭＲ検出器の一実施例である。
【図１８】本発明にかかるＮＭＲ検出器のＳパラ特性である。
【図１９】本発明にかかるＮＭＲ検出器のＳパラ特性である。
【図２０】本発明にかかるＮＭＲ検出器の別の実施例である。
【図２１】本発明にかかるＮＭＲ検出器の別の実施例である。
【図２２】本発明にかかるＮＭＲ検出器の別の実施例である。
【図２３】本発明にかかるＮＭＲ検出器の別の実施例である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００３８】
図１７は、本発明にかかるＮＭＲ検出器の一実施例である。図１７（ａ）に示すように、本実施例では、２つの分離回路ＤＣＰＬ１、ＤＣＰＬ２の端末が、キャパシタＣ１００を介して、グランドから浮く形で互いに連結してある。また、図１７（ｂ）は浮遊容量があることを想定して、動作上の最適化を図るために、調整用の補助容量αを加味して、Ｃ１０１として記載した例である。
【００３９】
尚、当然のことながら、ＤＣＰＬ１、ＤＣＰＬ２は、このような平衡回路においては、ほぼ同一の回路構成を取ることが一般的なので、ｆ２としての入出力結合容量Ｃ１０２は、図の位置の反対側、すなわち、ＤＣＰＬ１とＣ１００の共通ノードに当たる＊側をｆ２としての入出力結合容量Ｃ１０２の結合位置としても良い。
【００４０】
また、場合によっては、Ｃ１００を複数の直列連結容量にして、連結中の任意のノードからＣ１０２としてｆ２の入出力結合を行なっても良い。これは設計の範囲である。
【００４１】
要は、ゴーストの発現理由で説明したように、図５で示すＣ６＊やＣ４＊なる並列共振の条件を作らないことが重要である。
【００４２】
また、分離回路は一般的な総称であり、これまで述べてきたような種々のリアクタンス回路で構成されていることは言うまでもない。
【００４３】
図１５で説明したゴーストは、Ｃ６＊相当容量とＣ４＊相当容量が直列連結されることで、存在しなくなるか、または極めて小さな値の浮遊容量で共振する合成周波数を形成することによって、はるか高域の周波数、つまり本願がターゲットとして考慮している周波数範囲からまったく関係しない高域領域へシフトすることになり、ＬＦ（31Ｐ）への影響がなくなる。
【００４４】
この回路の動作は次の通りである。Ｃ１００は、図４の従来技術におけるＣ４とＣ６に相当する容量をそのまま直列に連結した値にほぼ近い値とすることができる。この例では、Ｃ４とＣ６の直列容量なので、Ｃ１００≒Ｃ４×Ｃ６／（Ｃ４＋Ｃ６）なる合成容量と考えれば良い。
【００４５】
図１８は、本実施例の回路でのＳパラ特性をネットワーク仕様により表わしたものである。ｆ１（ＨＦ：この場合は1Ｈ核）、ｆ２（ロック：この場合は2Ｄ核）、ｆ４（ＬＦ：この場合は31Ｐ核）としたときの、３モード周波数の周波数特性である。図９、図１０、図１１に示すようなゴーストはもはや存在しない。
【００４６】
端的な例として、ＨＬ側の同調を図１１のように19Ｆ核の共鳴周波数まで変えてみる。図１１では、ゴーストが２５０ＭＨｚ付近までシフトし、31Ｐ核の共鳴周波数２４３ＭＨｚに近接干渉を起こし、２つの周波数が双峰になって著しく性能を低下させていたが、図１９に示すように、本実施例ではまったく干渉していない。そのため、ＬＦ側の性能は、１００％保証される。つまり、装置感度をスポイルすることはないと言える。同時に、パルス幅も著しく長くなることはない。
【実施例２】
【００４７】
図２０は、本発明にかかるＮＭＲ検出器の別の実施例である。本実施例は、ＨＦ回路内の平衡共振回路を構成する容量のうち、一方がグランドに対して明確に容量により接地されていない場合である。これは、浮遊容量でグランドに接地している。
【実施例３】
【００４８】
図２１は、本発明にかかるＮＭＲ検出器の別の実施例である。本実施例は、実施例１の中で述べた変形例を具体的に記述したものである。
【実施例４】
【００４９】
図２２は、本発明にかかるＮＭＲ検出器の別の実施例である。本実施例も、実施例１の中で述べた変形例を具体的に記述したものである。
【実施例５】
【００５０】
図２３は、本発明にかかるＮＭＲ検出器の別の実施例である。本実施例は、ＬＦ側とＨＦ／ロック側のクロストークにより、プローブ端子と外部につながるケーブルやフィルターなどの回路のインピーダンス条件によってＮＭＲ検出器側の回路インピーダンスが変化して、性能が低下する場合などに備えて、例としてフィルター回路を付加した例である。
【００５１】
インピーダンスの変化が著しい場合などでは、ＮＭＲ検出器内の所定の場所に固定の抵抗Ｒ１００などを入れて、インピーダンスを維持する場合もある。Ｒ１００では、例として、システムインピーダンス５０Ωに設定する場合もある。
【実施例６】
【００５２】
本実施例は、実施例１〜５までの目的で付加される容量デバイスに、誘導デバイスが付加されたり、波長共振器が付加されたりする場合があり、その変形例について一言述べたものである。
【実施例７】
【００５３】
本発明のＬＦ側は、メインではないので、一例の平衡回路形式しか示していないが、不平衡回路や、すでに図７で開示した三重同調回路を含むものであっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
多重共鳴のＮＭＲ検出器に広く利用できる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプルコイルＬ１、該Ｌ１の両端を結ぶ第１の容量素子Ｃ０、および該Ｌ１の両端をそれぞれ接地するほぼ同容量の容量素子Ｃ２、Ｃ３からなり、
水素核（1Ｈ核）やフッ素核（19Ｆ核）などの高い共鳴周波数を持つ観測核を共鳴させるための第１の高周波ＨＦと、重水素核（2Ｄ核）の共鳴周波数である第２の高周波（ロック周波数）に対して、２重同調できる平衡共振回路を構成し、
前記ＨＦは前記Ｌ１の一端に接続されたポートから入出力されるＮＭＲ検出器において、
前記平衡共振回路のロック周波数に共振する部分は、
前記Ｌ１の両端に接続されてロック周波数共振回路にインダクタンス成分を提供すると共に、前記Ｌ１に接続された端部とは反対側の端部がロック周波数入出力ポートに接続されて該ロック周波数入出力ポートへの前記ＨＦの進入を遮断する分離回路ＤＣＰＬ１、ＤＣＰＬ２と、
該ＤＣＰＬ１、ＤＣＰＬ２のＬ１側接続端とは反対側の端部を互いに結ぶ容量素子Ｃ１００と、
を備え、
該ＤＣＰＬ１、ＤＣＰＬ２のＬ１側接続端とは反対側の端部は、接地電位から浮いていることを特徴とするＮＭＲ共振器。
【請求項２】
前記容量素子Ｃ１００は、複数の容量素子から構成されていることを特徴とする請求項１記載のＮＭＲ検出器。
【請求項３】
前記容量素子Ｃ１００を構成している容量素子の一端からロック周波数を入出力させるようにしたことを特徴とする請求項１または２記載のＮＭＲ検出器。
【請求項１】
サンプルコイルＬ１、該Ｌ１の両端を結ぶ第１の容量素子Ｃ０、および該Ｌ１の両端をそれぞれ接地するほぼ同容量の容量素子Ｃ２、Ｃ３からなり、
水素核（1Ｈ核）やフッ素核（19Ｆ核）などの高い共鳴周波数を持つ観測核を共鳴させるための第１の高周波ＨＦと、重水素核（2Ｄ核）の共鳴周波数である第２の高周波（ロック周波数）に対して、２重同調できる平衡共振回路を構成し、
前記ＨＦは前記Ｌ１の一端に接続されたポートから入出力されるＮＭＲ検出器において、
前記平衡共振回路のロック周波数に共振する部分は、
前記Ｌ１の両端に接続されてロック周波数共振回路にインダクタンス成分を提供すると共に、前記Ｌ１に接続された端部とは反対側の端部がロック周波数入出力ポートに接続されて該ロック周波数入出力ポートへの前記ＨＦの進入を遮断する分離回路ＤＣＰＬ１、ＤＣＰＬ２と、
該ＤＣＰＬ１、ＤＣＰＬ２のＬ１側接続端とは反対側の端部を互いに結ぶ容量素子Ｃ１００と、
を備え、
該ＤＣＰＬ１、ＤＣＰＬ２のＬ１側接続端とは反対側の端部は、接地電位から浮いていることを特徴とするＮＭＲ共振器。
【請求項２】
前記容量素子Ｃ１００は、複数の容量素子から構成されていることを特徴とする請求項１記載のＮＭＲ検出器。
【請求項３】
前記容量素子Ｃ１００を構成している容量素子の一端からロック周波数を入出力させるようにしたことを特徴とする請求項１または２記載のＮＭＲ検出器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２０１１−５８８６７（Ｐ２０１１−５８８６７Ａ）
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０６８７１（Ｐ２００９−２０６８７１）
【出願日】平成２１年９月８日（２００９．９．８）
【出願人】（０００００４２７１）日本電子株式会社 (811)
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月８日（２００９．９．８）
【出願人】（０００００４２７１）日本電子株式会社 (811)
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