JP2005140651A - Probe for nmr - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、少なくとも2つの核種を含む試料からNMR信号を検出するNMR用プローブに関する。 The present invention relates to an NMR probe for detecting an NMR signal from a sample containing at least two nuclides.
NMR分光学の分野においては、複数の核種からNMR信号を検出する必要がある場合がある。例えば、固体高分解NMR分光法においては、1H核から異核Xに交差分極を行なう場合がある。このような場合には、1H核とX核の両方のNMR信号を検出することが必要である。 In the field of NMR spectroscopy, it may be necessary to detect NMR signals from multiple nuclides. For example, in solid high-resolution NMR spectroscopy, cross polarization may occur from 1 H nucleus to heteronuclear X. In such a case, it is necessary to detect NMR signals of both 1 H nuclei and X nuclei.
ここで、NMR信号の共鳴帯域は、核種によって異なる。例えば、2D、13C、15N、32P、低γ核種などは低周波数(LF)域のNMR信号を発生し、1H、19F、31Pなどは、高周波数(HF)域のNMR信号を発生する。このようなLF域およびHF域のNMR信号を同時に観測の対象とする場合、これら両方の帯域の信号に対応できるNMRプローブが必要である。 Here, the resonance band of the NMR signal differs depending on the nuclide. For example, 2 D, 13 C, 15 N, 32 P, low γ nuclides, etc. generate NMR signals in the low frequency (LF) region, and 1 H, 19 F, 31 P, etc. in the high frequency (HF) region. An NMR signal is generated. When such NMR signals in the LF region and the HF region are to be observed simultaneously, an NMR probe that can handle signals in both these bands is required.
図1は、従来のNMR用プローブの概略的な構成を示す図である。このNMR用プローブは、HF域のNMR信号を検出するHF域信号検出部101、およびLF域のNMR信号を検出するLF域信号検出部102を備えている。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional NMR probe. The NMR probe includes an HF region
HF域信号検出部101は、1H核または19F核を想定し、サンプルコイルL101と、これに並列に配置されたコンデンサC101により構成される並列共振回路によって共振周波数を設定する。さらに、可変容量コンデンサC111、C112によって、この共振周波数を調整することができる。前記コンデンサC101には、Q値が高く、耐電圧が高い機能を有するセラミックチップコンデンサを用いる。
The HF region
LF域信号検出部102は、観測する各種に応じて、適切な回路配置が異なるが、ここでは、13Cなどを測定する場合に用いられる一般的な回路を示す。このLF域信号検出部102は、サンプルコイルL100と、これに並列に配置された可変容量コンデンサC100とにより構成される並列共振回路によって共振周波数を設定する。
The LF region
このように、例えば13C核と1H核のNMR信号のように、LF域とHF域に離れて出現するNMR信号を同時に観測しようとすれば、従来のNMR用プローブでは、LF域およびHF域信号用にそれぞれ別のサンプルコイルを備え、検出回路もそれぞれ別に用意していた。 Thus, for example, if NMR signals appearing separately in the LF region and the HF region, such as NMR signals of 13 C nuclei and 1 H nuclei, are to be observed simultaneously, the conventional NMR probe uses the LF region and the HF region. A separate sample coil was provided for each band signal, and a separate detection circuit was also prepared.
このように、従来のNMR用プローブでは、複数のサンプルコイルや複数の検出回路を備えているため、核種によっては、異なる観測モードでNMR信号が検出されるため、分解能、感度、定量性などで複雑な較正を必要としていた。 As described above, since the conventional NMR probe has a plurality of sample coils and a plurality of detection circuits, depending on the nuclide, NMR signals are detected in different observation modes. A complicated calibration was required.
また、前記HF域信号検出部101のサンプルコイルを13C核および1H核の両方の核種のNMR信号の検出に兼用する技術がすでに開示されているものの、この技術では、回路中にダミーコイルを挿入する必要があり、検出効率の低下は避けられなかった(例えば、特許文献1を参照)。
Further, although a technique has already been disclosed in which the sample coil of the HF region
このように、従来、LF域およびHF域のNMR信号を同時に観測する場合、LF域およびHF域の信号に対応するサンプルコイルおよび検出回路をそれぞれ別々に用意したり、または、回路中に、効率を低下させるようなダミーコイルを挿入したりする必要があった。いずれの場合も、LF域およびHF域のNMR信号の検出について、相互の効率を十分に引き出せない回路構成を組まざるを得ず、効率の低下の原因となっていた。 As described above, conventionally, when the NMR signals in the LF region and the HF region are simultaneously observed, the sample coil and the detection circuit corresponding to the signals in the LF region and the HF region are separately prepared, or the efficiency is increased in the circuit. It is necessary to insert a dummy coil that lowers the temperature. In either case, the detection of NMR signals in the LF region and the HF region inevitably requires a circuit configuration in which mutual efficiency cannot be sufficiently obtained, which causes a decrease in efficiency.
本発明の目的は、上述した点に鑑み、少なくとも2つの核種を含む試料から、LF域およびHF域のNMR信号を効率良く検出できるようなNMR用プローブを提供することにある。 In view of the above points, an object of the present invention is to provide an NMR probe capable of efficiently detecting NMR signals in the LF region and the HF region from a sample containing at least two nuclides.
この目的を達成するため、本発明のNMR用プローブは、
2つの核種からのNMR信号を検出するNMR用プローブにおいて、
少なくとも1つのサンプルコイルから成る第1のサンプルコイルと、第1のサンプルコイルの両端に直列に接続された第2および第3のサンプルコイルとを有し、
第1の核種のNMR信号を検出する際には、前記第1、第2、及び第3のサンプルコイルを合わせて1つの集中定数回路として動作させながら、低周波数域の共振周波数によりNMR信号を検出し、
第2の核種のNMR信号を検出する際には、第2および第3のサンプルコイルを、高周波数域の共振周波数を持った高周波を遮断・反射するリジェクティング回路として動作させながら、第1のサンプルコイルにより高周波数域の共振周波数でNMR信号を検出する
ように構成されていることを特徴としている。
In order to achieve this object, the NMR probe of the present invention comprises:
In an NMR probe that detects NMR signals from two nuclides,
A first sample coil comprising at least one sample coil; and second and third sample coils connected in series at both ends of the first sample coil;
When detecting the NMR signal of the first nuclide, the first, second and third sample coils are combined and operated as one lumped constant circuit, while the NMR signal is generated at the resonance frequency in the low frequency range. Detect
When detecting the NMR signal of the second nuclide, the second and third sample coils are operated as a rejecting circuit that cuts off and reflects a high frequency having a resonance frequency in a high frequency range. The sample coil is configured to detect an NMR signal at a resonance frequency in a high frequency range.
また、前記第2および第3のサンプルコイルは、高周波数域の共振周波数を持った高周波のλ/4共振器であることを特徴としている。 Further, the second and third sample coils are high-frequency λ / 4 resonators having a resonance frequency in a high frequency range.
また、前記第1の核種は、2D、13C、15N、32P、および低γ核種であることを特徴としている。 Further, the first species is characterized in that a 2 D, 13 C, 15 N , 32 P, and a low γ nuclides.
また、前記第2の核種は、1H、19F、および31Pであることを特徴としている。 The second nuclide is 1 H, 19 F, and 31 P.
また、少なくとも1つのサンプルコイルから成る第1のサンプルコイルと、
第1のサンプルコイルの両端に直列に接続され、第1のサンプルコイルとともに、高周波数域の高周波に対する直列共振回路を形成する容量素子と、
第1のサンプルコイルの両端に直列に接続され、高周波数域の高周波に対しては、第1のサンプルコイル側からの高周波を遮断・反射するリジェクティング回路として動作するとともに、低周波数域の高周波に対しては、前記第1のサンプルコイルを合わせて1つの集中定数回路として動作する第2および第3のサンプルコイルと、
第2および第3のサンプルコイルの、第1のサンプルコイルとの接続端とは反対側の接続端に直列に接続され、第1、第2、および第3のサンプルコイルとともに、低周波数域の高周波に対する直列共振回路を形成する容量素子と、
高周波数域の高周波の注入端子および低周波数域の高周波の注入端子と
を備えたことを特徴としている。
A first sample coil comprising at least one sample coil;
A capacitive element that is connected in series to both ends of the first sample coil and that forms a series resonant circuit for high frequencies in the high frequency range together with the first sample coil;
It is connected in series to both ends of the first sample coil, and operates as a rejecting circuit that blocks and reflects high frequencies from the first sample coil side for high frequencies in the high frequency range, For high frequencies, the second and third sample coils that operate as one lumped constant circuit by combining the first sample coils;
The second and third sample coils are connected in series to the connection end opposite to the connection end of the first sample coil, and together with the first, second, and third sample coils, A capacitive element forming a series resonant circuit for high frequencies;
A high frequency injection terminal in a high frequency range and a high frequency injection terminal in a low frequency range are provided.
また、前記第2および第3のサンプルコイルは、高周波数域の共振周波数を持った高周波のλ/4共振器であることを特徴としている。 Further, the second and third sample coils are high-frequency λ / 4 resonators having a resonance frequency in a high frequency range.
また、前記第1の核種は、2D、13C、15N、32P、および低γ核種であることを特徴としている。 Further, the first species is characterized in that a 2 D, 13 C, 15 N , 32 P, and a low γ nuclides.
また、前記第2の核種は、1H、19F、および31Pであることを特徴としている。 The second nuclide is 1 H, 19 F, and 31 P.
2つの核種からのNMR信号を検出するNMR用プローブにおいて、少なくとも1つのサンプルコイルから成る第1のサンプルコイルと、第1のサンプルコイルの両端に直列に接続された第2および第3のサンプルコイルとを有し、第1の核種のNMR信号を検出する際には、前記第1、第2、及び第3のサンプルコイルを合わせて1つの集中定数回路として動作させながら、低周波数域の共振周波数によりNMR信号を検出し、第2の核種のNMR信号を検出する際には、第2および第3のサンプルコイルを、高周波数域の共振周波数を持った高周波を遮断・反射するリジェクティング回路として動作させながら、第1のサンプルコイルにより高周波数域の共振周波数でNMR信号を検出するように構成したので、少なくとも2つの核種を含む試料から、LF域およびHF域のNMR信号を効率良く検出できるようなNMR用プローブを提供することが可能になった。 In an NMR probe for detecting NMR signals from two nuclides, a first sample coil comprising at least one sample coil, and second and third sample coils connected in series to both ends of the first sample coil When the NMR signal of the first nuclide is detected, the first, second, and third sample coils are combined to operate as one lumped constant circuit, and the resonance in the low frequency range is performed. Rejecting the second and third sample coils to block and reflect high frequencies having resonance frequencies in the high frequency range when detecting the NMR signal by frequency and detecting the NMR signal of the second nuclide. Since the first sample coil is configured to detect the NMR signal at the resonance frequency in the high frequency range while operating as a circuit, at least two nuclides are detected. From no specimen, we have become possible to provide a NMR probe as the NMR signal of the LF band and HF band can be efficiently detected.
また、少なくとも1つのサンプルコイルから成る第1のサンプルコイルと、第1のサンプルコイルの両端に直列に接続され、第1のサンプルコイルとともに、高周波数域の高周波に対する直列共振回路を形成する容量素子と、第1のサンプルコイルの両端に直列に接続され、高周波数域の高周波に対しては、第1のサンプルコイル側からの高周波を遮断・反射するリジェクティング回路として動作するとともに、低周波数域の高周波に対しては、前記第1のサンプルコイルを合わせて1つの集中定数回路として動作する第2および第3のサンプルコイルと、第2および第3のサンプルコイルの、第1のサンプルコイルとの接続端とは反対側の接続端に直列に接続され、第1、第2、および第3のサンプルコイルとともに、低周波数域の高周波に対する直列共振回路を形成する容量素子と、高周波数域の高周波の注入端子および低周波数域の高周波の注入端子とを備えたので、少なくとも2つの核種を含む試料から、LF域およびHF域のNMR信号を効率良く検出できるようなNMR用プローブを提供することが可能になった。 Also, a first sample coil composed of at least one sample coil, and a capacitive element that is connected in series to both ends of the first sample coil and forms a series resonance circuit for high frequencies in the high frequency range together with the first sample coil. Are connected in series to both ends of the first sample coil, and operate as a rejecting circuit that blocks and reflects the high frequency from the first sample coil side for high frequency in the high frequency range, For the high frequency band, the first and second sample coils of the second and third sample coils and the second and third sample coils that operate as one lumped constant circuit by combining the first sample coils Is connected in series to the connection end opposite to the connection end, and together with the first, second, and third sample coils, the high frequency in the low frequency range In contrast, a capacitor element forming a series resonance circuit, a high-frequency region high-frequency injection terminal, and a low-frequency region high-frequency injection terminal are provided, so that an LF region and HF region NMR can be obtained from a sample containing at least two nuclides. It has become possible to provide an NMR probe that can detect a signal efficiently.
以下、本発明にかかるNMR用プローブの実施の形態について、図面を参照して、詳細に説明する。尚、本実施の形態については、LF域およびHF域のNMR信号を与える核種として、13C核および1H核を想定するが、他の核種の組み合わせについても同様にして適用することができる。 Embodiments of an NMR probe according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the present embodiment, 13 C nuclei and 1 H nuclei are assumed as nuclides that give NMR signals in the LF region and the HF region. However, the present invention can be similarly applied to combinations of other nuclides.
図2は、本実施の形態のNMR用プローブを適用したNMR分光装置の概略的な構成を示す図である。 FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of an NMR spectrometer to which the NMR probe of the present embodiment is applied.
このNMR分光装置は、試料を格納する試料管1に、ほぼ一様な静磁場を印加するマグネット2と、室温においてマグネット2による静磁場の不均一を補正する室温シム3と、試料管1に格納された試料からNMR信号を検出するNMR用プローブ4と、試料管1およびNMR用プローブ4を格納して温度を変化させる温度可変(VT)装置5と、を有している。
This NMR spectrometer includes a
前記NMR用プローブ4は、単独ないし3個から成るサンプルコイルを有し、少なくとも2つの核種を含む試料からLF域およびHF域のNMR信号が検出されるようなものである。このNMR用プローブ4については、後に詳細に説明する。 The NMR probe 4 has one or three sample coils, and detects NMR signals in the LF region and the HF region from a sample containing at least two nuclides. The NMR probe 4 will be described in detail later.
また、このNMR分光装置は、室温シム3による静磁場の補正を制御する磁場補正装置6と、このNMR分光装置の全体を制御するコンピュータ7と、このNMR分光装置の稼働状態や観測したNMR信号を表示するLCDなどの表示器8と、NMR用プローブ4に送受する信号の多重化および分離を行なうデュプレクサ9と、NMR用プローブ4からデュプレクサ9を介して送られた信号を増幅する増幅器10と、増幅器10で増幅されたNMR信号に復調および検波を施す復調検波器11と、復調検波器11から出力された信号にアナログ・デジタル変換を施すアナログ・デジタル・コンバータ(ADC)12と、を有している。
The NMR spectrometer includes a magnetic
更に、このNMR分光装置は、NMR用プローブ4にデュプレクサ9を介して送る第1の周波数f1の高周波(RF)を電力増幅する第1の電力増幅器13と、同じく、NMR用プローブ4にデュプレクサ9を介して送る第2の周波数f2のRFを電力増幅する第2の電力増幅器15と、同じく、NMR用プローブ4にデュプレクサ9を介して送る第3の周波数f3のRFを電力増幅する第3の電力増幅器16と、第1の電力増幅器13、第2の電力増幅器15、および第3の電力増幅器16に、第1の周波数f1のRF、第2の周波数f2のRF、および第3の周波数f3のRFを供給する発振器14と、を有している。
Further, this NMR spectroscopic apparatus includes a
ここで、第1の周波数f1、および第2の周波数f2は、13C核によるLF域のNMR信号、および1H核によるHF域のNMR信号に対応している。発振器14は、復調検波器11から送られた観測信号に基づいて、これら第1の周波数f1のRF、および第2の周波数f2のRFを生成する。第3の周波数f3は、前記核種以外の第3の核種のNMR信号に対応している。
Here, the first frequency f1 and the second frequency f2 correspond to the NMR signal in the LF region by 13 C nuclei and the NMR signal in the HF region by 1 H nuclei. The
図3は、本実施の形態のNMR分光装置に用いられるNMR用プローブの構成を示す図である。図3(a)は、このNMR用プローブの概略的な構成を示す回路図であり、図3(b)は、このNMR用プローブの動作を説明するための模式図である。 FIG. 3 is a diagram showing the configuration of an NMR probe used in the NMR spectrometer of the present embodiment. FIG. 3A is a circuit diagram showing a schematic configuration of the NMR probe, and FIG. 3B is a schematic diagram for explaining the operation of the NMR probe.
図3(a)におけるNMR用プローブのサンプルコイルSは、第1のサンプルコイルS1−a、第2のサンプルコイルS2−a、第3のサンプルコイルS1−b、第4のサンプルコイルS2−b、の4つのコイルから成っている。このうち、図3(b)に示すように、4つのサンプルコイルの両端に位置するサンプルコイル、すなわち第3のサンプルコイルS1−bと第4のサンプルコイルS2−bを、それぞれ、ある長さを持った伝送ラインと仮定すれば、サンプルコイルSは、2つの分布定数回路(S1−bとS2−b)で挟まれた1つの集中定数回路(S1−aとS2−a)と見なすことができる。 The sample coil S of the NMR probe in FIG. 3A includes a first sample coil S1-a, a second sample coil S2-a, a third sample coil S1-b, and a fourth sample coil S2-b. , Consists of four coils. Among these, as shown in FIG. 3B, the sample coils located at both ends of the four sample coils, that is, the third sample coil S1-b and the fourth sample coil S2-b, respectively, have a certain length. Assuming that the transmission line has a transmission line, the sample coil S is regarded as one lumped constant circuit (S1-a and S2-a) sandwiched between two distributed constant circuits (S1-b and S2-b). Can do.
このようなNMR用プローブにおいて、サンプルコイルSの両端は、LF同調用コンデンサC5、C6を直列に介して接地されている。これにより、サンプルコイルSとLF同調用コンデンサC5、C6とで、LFに対する直列共振回路が構成される。また、サンプルコイルSの左端には、LF整合用バリコンC7を介して、LF域のRFを注入する端子port1が接続されている。また、LF整合用バリコンC7と端子port1の間は、LF同調用コンデンサC8を介して接地されている。これらにより、port1から注入されるLF域のRFに対して、同調整合が行なわれる。尚、C7の代わりに、C8がバリコンであっても良いし、あるいはC7とC8が共にバリコンであっても良い。
In such an NMR probe, both ends of the sample coil S are grounded via LF tuning capacitors C5 and C6 in series. Thereby, the sample coil S and the LF tuning capacitors C5 and C6 constitute a series resonance circuit for LF. Further, a terminal port1 for injecting RF in the LF region is connected to the left end of the sample coil S through an LF matching variable capacitor C7. Further, the LF matching variable capacitor C7 and the terminal port1 are grounded via the LF tuning capacitor C8. Thus, tuning matching is performed with respect to RF in the LF region injected from the
このようなLF域での回路動作を近似的な概念として示したものが、図4である。図4に示すように、HF同調用コンデンサC1、C2は、容量が小さいため、LF共振時には、ハイ・インピーダンスとなり、存在が無視できる。その結果、回路は、サンプルコイルSと同調コンデンサC5、C6による直列共振回路として近似的に表わされ、サンプルコイルS(S1−a、S1−b、S2−a、S2−b)を1つの集中定数回路として動作させながら、LF域のRF、例えば、13C核の共鳴周波数域のRFに対して、共振することができる。 FIG. 4 shows the circuit operation in the LF region as an approximate concept. As shown in FIG. 4, since the HF tuning capacitors C1 and C2 have a small capacity, they have high impedance at the time of LF resonance, and their existence can be ignored. As a result, the circuit is approximately represented as a series resonant circuit by the sample coil S and the tuning capacitors C5 and C6, and the sample coil S (S1-a, S1-b, S2-a, S2-b) is one. While operating as a lumped constant circuit, it can resonate with respect to RF in the LF region, for example, RF in the resonance frequency region of 13 C nucleus.
次に、サンプルコイルSの中央部を構成する集中定数回路(S1−aとS2−a)の両端は、HF同調用コンデンサC1、C2、C3を直列に介して接地されている。これにより、サンプルコイルSとHF同調用コンデンサC1、C2、C3とで、HFに対する直列共振回路が構成される。また、集中定数回路(S1−aとS2−a)の左端には、HF同調用コンデンサC2とHF整合用バリコンC4を介して、HF域のRFを注入する端子port2が接続されている。また、HF整合用バリコンC4は、HF同調用コンデンサC3を介して接地されている。これらにより、port2から注入されるHF域のRFに対して、同調整合が行なわれる。尚、C4の代わりに、C3がバリコンであっても良いし、あるいはC3とC4が共にバリコンであっても良い。
Next, both ends of the lumped constant circuit (S1-a and S2-a) constituting the central portion of the sample coil S are grounded via HF tuning capacitors C1, C2, and C3 in series. As a result, the sample coil S and the HF tuning capacitors C1, C2, and C3 form a series resonance circuit for HF. A terminal port2 for injecting RF in the HF region is connected to the left end of the lumped constant circuit (S1-a and S2-a) via an HF tuning capacitor C2 and an HF matching variable capacitor C4. The HF matching variable capacitor C4 is grounded via the HF tuning capacitor C3. Thus, tuning matching is performed with respect to RF in the HF region injected from the
また、サンプルコイルSの両端部を構成する2つの分布定数回路(S1−bとS2−b)は、伝送ラインとしての長さが、HFのλ/4となるように設定されているので、HF共振時、S1−bとS2−bは、それぞれ、HFを遮断・反射するリジェクティング回路として働く。従って、S1−bとS2−bは、HFを、サンプルコイルSの中央部を構成する集中定数回路(S1−aとS2−a)とHF同調用コンデンサC1、C2、C3とで構成される直列共振回路内に閉じ込めるように作用する。 In addition, since the two distributed constant circuits (S1-b and S2-b) constituting both ends of the sample coil S are set so that the length as a transmission line is λ / 4 of HF, During HF resonance, S1-b and S2-b each function as a rejecting circuit that blocks and reflects HF. Therefore, S1-b and S2-b are constituted by lumped constant circuits (S1-a and S2-a) constituting the central portion of the sample coil S and HF tuning capacitors C1, C2, C3. It acts to be confined in the series resonant circuit.
このようなHF域での回路動作を近似的な概念として示したものが、図5である。図5に示すように、LF同調用コンデンサC5、C6の存在は、HFを遮断・反射するリジェクティング回路の存在によって無視できるので、回路は、サンプルコイルSの中央部を構成する集中定数回路(S1−aとS2−a)とHF同調用コンデンサC1、C2、C3だけによって構成された直列共振回路として近似的に表わされる。その結果、本回路は、S1−aとS2−aをHF域のRFを遮断・反射するリジェクティング回路として動作させながら、HF域のRF、例えば、1H核の共鳴周波数域のRFに対して、共振することができる。 FIG. 5 shows the circuit operation in the HF region as an approximate concept. As shown in FIG. 5, since the presence of the LF tuning capacitors C5 and C6 can be ignored by the presence of a rejecting circuit that cuts off and reflects HF, the circuit is a lumped constant circuit that forms the central portion of the sample coil S. (S1-a and S2-a) and an approximate representation as a series resonant circuit composed of only HF tuning capacitors C1, C2, and C3. As a result, this circuit operates S1-a and S2-a as a rejecting circuit that cuts off and reflects RF in the HF region, while making RF in the HF region, for example, the RF in the resonance frequency region of the 1 H nucleus. On the other hand, it can resonate.
このように、本実施の形態のサンプルコイルSは、その両端に接続されたコイルS1−bとS2−bの線路長を分布定数回路とすることができる一方、両端のコイルS1−bおよびS2−bを中央部のコイルS1−aおよびS2−aと合わせた集中定数回路として、1つのインダクタンスと見なすこともできる。 As described above, the sample coil S according to the present embodiment can use the line lengths of the coils S1-b and S2-b connected to both ends thereof as a distributed constant circuit, while the coils S1-b and S2 at both ends are used. -B can be regarded as one inductance as a lumped constant circuit combined with the coils S1-a and S2-a at the center.
サンプルコイルSは、分布定数回路と集中定数回路として動作する場合に、異なった共振周波数を有することになる。本実施の形態では、サンプルコイルSの一部を分布定数回路として動作させることにより、1H核による高域のNMR信号に対応すると同時に、サンプルコイルSの全体を集中定数回路として動作させることにより、13C核による低域のNMR信号に共振するように設定している。 The sample coil S has different resonance frequencies when operating as a distributed constant circuit and a lumped constant circuit. In the present embodiment, a part of the sample coil S is operated as a distributed constant circuit, so that it corresponds to a high-frequency NMR signal by 1 H nucleus and at the same time, the entire sample coil S is operated as a lumped constant circuit. , And 13 C nuclei are set to resonate with the low-frequency NMR signal.
図6は、前記NMR用プローブに用いられる鞍型サンプルコイルの構成を示す図である。図6(a)はサンプルコイルSの展開図であり、図6(b)はサンプルコイルSの斜視図である。 FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a saddle type sample coil used for the NMR probe. 6A is a development view of the sample coil S, and FIG. 6B is a perspective view of the sample coil S. FIG.
サンプルコイルSは、第1のサンプルコイルS1−aと第2のサンプルコイルS2−aが接続部25で半田付けされて成る鞍型コイルに、2つのリード部L1、L2が付加されたものである。第1および第2のサンプルコイルS1−a、S2−aに2つのリード部L1、L2を加え、接続部25の長さL3を除いた実効的な長さ(以下、第1および第2の線路長と呼ぶ。)S1、S2は、それぞれ、次のように定義される。
The sample coil S is obtained by adding two lead portions L1 and L2 to a vertical coil formed by soldering the first sample coil S1-a and the second sample coil S2-a at the
S1=L2+Z4+W4+Z3+W3
S2=L1+W1+Z1+W2+Z2
また、第1、第2、第3、第4のサンプルコイル、S1−a、S1−b、S2−a、S2−bは、それぞれ、次のように定義される。
S1 = L2 + Z4 + W4 + Z3 + W3
S2 = L1 + W1 + Z1 + W2 + Z2
The first, second, third, and fourth sample coils, S1-a, S1-b, S2-a, and S2-b are defined as follows, respectively.
S1−a=Z4+W4+Z3+W3
S1−b=L2
S2−a=W1+Z1+W2+Z2
S2−b=L1
このとき、L1とW1の接続点に、HF同調用コンデンサC1の片方の端子が、また、L2とZ4の接続点に、HF同調用コンデンサC2の片方の端子が、それぞれ接続され、HF同調用コンデンサC1のもう片方の端子は接地、また、HF同調用コンデンサC2のもう片方の端子は、HF同調整合回路を介して、HF注入端子port2と接地に接続される。また、リード部L1の先端部には、LF同調用コンデンサC5の片方の端子が、また、リード部L2の先端部には、LF同調用コンデンサC6の片方の端子が、それぞれ接続され、これらのLF同調用コンデンサC5、C6のもう片方の端子は、それぞれ接地される。
S1-a = Z4 + W4 + Z3 + W3
S1-b = L2
S2-a = W1 + Z1 + W2 + Z2
S2-b = L1
At this time, one terminal of the HF tuning capacitor C1 is connected to the connection point between L1 and W1, and one terminal of the HF tuning capacitor C2 is connected to the connection point between L2 and Z4. The other terminal of the capacitor C1 is connected to the ground, and the other terminal of the HF tuning capacitor C2 is connected to the HF injection terminal port2 through the HF tuning matching circuit. Further, one terminal of the LF tuning capacitor C5 is connected to the tip of the lead portion L1, and one terminal of the LF tuning capacitor C6 is connected to the tip of the lead portion L2, respectively. The other terminals of the LF tuning capacitors C5 and C6 are grounded.
本実施の形態のサンプルコイルSにおいては、第1および第2の線路長S1、S2は、同一またはほぼ同一に設定されている。すなわち、S1=S2またはS1≒S2である。更に、2つのリード部L1、L2の線路長は、ほぼ等しい長さであり、HF域のRFに対して、ともにλ/4波長で共振するような長さに設定されている。 In the sample coil S of the present embodiment, the first and second line lengths S1 and S2 are set to be the same or substantially the same. That is, S1 = S2 or S1≈S2. Furthermore, the line lengths of the two lead portions L1 and L2 are substantially equal to each other, and are set to lengths that resonate at λ / 4 wavelength with respect to RF in the HF region.
例えば、HF域の周波数f=600MHzに対しては、2つのリード部L1、L2をほぼ125mmに設定する。また、例えば、HF域の周波数f=500MHzに対しては、2つのリード部L1、L2をほぼ150mmに設定する。 For example, for the HF frequency f = 600 MHz, the two lead portions L1 and L2 are set to approximately 125 mm. Further, for example, for the frequency f = 500 MHz in the HF region, the two lead portions L1 and L2 are set to approximately 150 mm.
このように、L1とW1の接続点に、HF同調用コンデンサC1の片方の端子が付き、また、L2とZ4の接続点に、HF同調用コンデンサC2の片方の端子が付くことで、Z4+W4+Z3+W3+Z2+W2+Z1+W1の線分が、HF共振コイルとなるとともに、残りのリード部L1、L2が、HFのλ/4波長共振器となって、HFを遮断・反射する特性インピーダンスを持ったHFリジェクティング機能分布定数回路となる。 Thus, one terminal of the HF tuning capacitor C1 is attached to the connection point between L1 and W1, and one terminal of the HF tuning capacitor C2 is attached to the connection point between L2 and Z4, so that Z4 + W4 + Z3 + W3 + Z2 + W2 + Z1 + W1 HF rejecting function distribution constant with characteristic impedance that cuts off / reflects HF, while the line segment becomes the HF resonance coil and the remaining leads L1 and L2 become λ / 4 wavelength resonators of HF It becomes a circuit.
尚、図6においては、1回のみ巻回したコイルを示したが、2回以上巻回した場合も、同様にして、2つのリード部L1、L2を設定することができる。図7は、1回、または2回以上に渡って巻回したサンプルコイルを示す図である。図7(a)は1回のみ巻回した場合、図4(b)は2回に渡って巻回した場合、図4(c)は3回に渡って巻回した場合を示す。尚、図7(a)〜図7(c)は、いずれもシリーズ巻の鞍型コイルの例であるが、パラ巻の鞍型コイルでもほぼ同様であることは、図8に示す通りである。 Although FIG. 6 shows a coil wound only once, two lead portions L1 and L2 can be set in the same manner when wound twice or more. FIG. 7 is a diagram showing a sample coil wound once or twice or more times. FIG. 7A shows a case where only one winding is performed, FIG. 4B shows a case where winding is performed twice, and FIG. 4C shows a case where winding is performed three times. FIGS. 7 (a) to 7 (c) are examples of series wound saddle coils, but the same applies to para wound saddle coils as shown in FIG. .
図8は、パラ巻で2回に渡って巻回した鞍型コイルの場合を示している。この場合、HF同調用コンデンサC1、C1’は、左右のコイル上におけるHFの最大振幅点に接続されるため、その接続点は、コイルの中途の位置にある。ただし、HFの位相によっては、HF同調用コンデンサC1、C1’の接続点を、HFの最大振幅点からずらす必要がある場合もある。2つのHF同調用コンデンサC1、C1’の容量は、左右のコイルが等しい場合(平衡回路の場合)は、互いに等しい容量に設定されるが、一般的には、コンデンサC1、C1’が接続される位置に応じて、その容量も変化させる。 FIG. 8 shows a case of a saddle type coil wound twice in a para winding. In this case, since the HF tuning capacitors C1 and C1 'are connected to the maximum amplitude point of HF on the left and right coils, the connection point is in the middle of the coil. However, depending on the phase of the HF, it may be necessary to shift the connection point of the HF tuning capacitors C1 and C1 'from the maximum amplitude point of the HF. The capacitances of the two HF tuning capacitors C1 and C1 ′ are set to be equal to each other when the left and right coils are equal (in the case of a balanced circuit), but generally the capacitors C1 and C1 ′ are connected. The capacity is also changed according to the position.
また、本発明は、鞍型のサンプルコイルのみでなく、ソレノイド型のサンプルコイルに対しても、適用が可能である。図9は、本発明をソレノイド型コイルに適用した場合を示している。図中、サンプルコイル30が図3のS1−aとS2−aに、また、サンプルコイル35が図3のS1−bに、また、サンプルコイル40が図3のS2−bに、それぞれ対応している。
Further, the present invention can be applied not only to a saddle type sample coil but also to a solenoid type sample coil. FIG. 9 shows a case where the present invention is applied to a solenoid type coil. In the figure, the
このように、2つの核種からのNMR信号を検出するNMR用プローブにおいて、少なくとも1つのサンプルコイルから成る第1のサンプルコイルと、第1のサンプルコイルの両端に直列に接続された第2および第3のサンプルコイルとを有し、第1の核種のNMR信号を検出する際には、前記第1、第2、及び第3のサンプルコイルを合わせて1つの集中定数回路として動作させながら、低周波数域の共振周波数によりNMR信号を検出し、第2の核種のNMR信号を検出する際には、第2および第3のサンプルコイルを、高周波数域の共振周波数を持った高周波を遮断・反射するリジェクティング回路として動作させながら、第1のサンプルコイルにより高周波数域の共振周波数でNMR信号を検出するように構成したので、少なくとも2つの核種を含む試料から、LF域およびHF域のNMR信号を効率良く検出できるようなNMR用プローブを提供することが可能になった。 As described above, in the NMR probe for detecting NMR signals from two nuclides, the first sample coil composed of at least one sample coil and the second and second connected in series to both ends of the first sample coil. When the NMR signal of the first nuclide is detected, the first, second, and third sample coils are combined and operated as one lumped constant circuit, When the NMR signal is detected by the resonance frequency in the frequency range and the NMR signal of the second nuclide is detected, the second and third sample coils are cut off and reflected from the high frequency having the resonance frequency in the high frequency range. Since the first sample coil is configured to detect an NMR signal at a resonance frequency in a high frequency range while operating as a rejecting circuit, at least One of the nuclide from a sample containing, it has become possible to provide a NMR probe as the NMR signal of the LF band and HF band can be efficiently detected.
また、少なくとも1つのサンプルコイルから成る第1のサンプルコイルと、第1のサンプルコイルの両端に直列に接続され、第1のサンプルコイルとともに、高周波数域の高周波に対する直列共振回路を形成する容量素子と、第1のサンプルコイルの両端に直列に接続され、高周波数域の高周波に対しては、第1のサンプルコイル側からの高周波を遮断・反射するリジェクティング回路として動作するとともに、低周波数域の高周波に対しては、前記第1のサンプルコイルを合わせて1つの集中定数回路として動作する第2および第3のサンプルコイルと、第2および第3のサンプルコイルの、第1のサンプルコイルとの接続端とは反対側の接続端に直列に接続され、第1、第2、および第3のサンプルコイルとともに、低周波数域の高周波に対する直列共振回路を形成する容量素子と、高周波数域の高周波の注入端子および低周波数域の高周波の注入端子とを備えたので、少なくとも2つの核種を含む試料から、LF域およびHF域のNMR信号を効率良く検出できるようなNMR用プローブを提供することが可能になった。 Also, a first sample coil composed of at least one sample coil, and a capacitive element that is connected in series to both ends of the first sample coil and forms a series resonance circuit for high frequencies in the high frequency range together with the first sample coil. Are connected in series to both ends of the first sample coil, and operate as a rejecting circuit that blocks and reflects the high frequency from the first sample coil side for high frequency in the high frequency range, For the high frequency band, the first and second sample coils of the second and third sample coils and the second and third sample coils that operate as one lumped constant circuit by combining the first sample coils Is connected in series to the connection end opposite to the connection end, and together with the first, second, and third sample coils, the high frequency in the low frequency range In contrast, a capacitor element forming a series resonance circuit, a high-frequency region high-frequency injection terminal, and a low-frequency region high-frequency injection terminal are provided, so that an LF region and HF region NMR can be obtained from a sample containing at least two nuclides. It has become possible to provide an NMR probe that can detect a signal efficiently.
NMR用プローブに利用できる。 It can be used for a probe for NMR.
1:試料管、2:マグネット、3:室温シム、4:NMR用プローブ、5:温度可変(VT)装置、6:磁場補正装置、7:コンピュータ、8:表示器、9:デュプレクサ、10:増幅器、11:復調検波器、12:アナログ・デジタル・コンバータ(ADC)、13:第1の電力増幅器、14:発振器、15:第2の電力増幅器、16:第3の電力増幅器、25:接続部、30:サンプルコイル、35:サンプルコイル、40:サンプルコイル、101:HF域信号検出部、102:LF域信号検出部、C1:HF同調用コンデンサ、C2:HF同調用コンデンサ、C3:HF同調用コンデンサ、C4:HF整合用バリコン、C5:LF同調用コンデンサ、C6:LF同調用コンデンサ、C7:LF整合用バリコン、C8:LF同調用コンデンサ、C100:可変容量コンデンサ、C101:コンデンサ、C111:可変容量コンデンサ、C112:可変容量コンデンサ、L1:リード部、L2:リード部、L100:サンプルコイル、L101:サンプルコイル、S:サンプルコイル、S1:第1の線路長、S2:第2の線路長、S1−a:第1のサンプルコイル、S1−b:第3のサンプルコイル、S2−a:第2のサンプルコイル、S2−b:第4のサンプルコイル 1: Sample tube, 2: Magnet, 3: Room temperature shim, 4: NMR probe, 5: Variable temperature (VT) device, 6: Magnetic field correction device, 7: Computer, 8: Display, 9: Duplexer, 10: Amplifier: 11: Demodulation detector, 12: Analog to digital converter (ADC), 13: First power amplifier, 14: Oscillator, 15: Second power amplifier, 16: Third power amplifier, 25: Connection Part: 30: sample coil, 35: sample coil, 40: sample coil, 101: HF range signal detector, 102: LF range signal detector, C1: HF tuning capacitor, C2: HF tuning capacitor, C3: HF Tuning capacitor, C4: HF matching variable capacitor, C5: LF tuning capacitor, C6: LF tuning capacitor, C7: LF matching variable capacitor, C8: LF tuning capacitor Sensor, C100: variable capacitor, C101: capacitor, C111: variable capacitor, C112: variable capacitor, L1: lead part, L2: lead part, L100: sample coil, L101: sample coil, S: sample coil, S1 : First line length, S2: second line length, S1-a: first sample coil, S1-b: third sample coil, S2-a: second sample coil, S2-b: first 4 sample coils
Claims (8)
少なくとも1つのサンプルコイルから成る第1のサンプルコイルと、第1のサンプルコイルの両端に直列に接続された第2および第3のサンプルコイルとを有し、
第1の核種のNMR信号を検出する際には、前記第1、第2、及び第3のサンプルコイルを合わせて1つの集中定数回路として動作させながら、低周波数域の共振周波数によりNMR信号を検出し、
第2の核種のNMR信号を検出する際には、第2および第3のサンプルコイルを、高周波数域の共振周波数を持った高周波を遮断・反射するリジェクティング回路として動作させながら、第1のサンプルコイルにより高周波数域の共振周波数でNMR信号を検出する
ように構成されていることを特徴とするNMR用プローブ。 In an NMR probe that detects NMR signals from two nuclides,
A first sample coil comprising at least one sample coil; and second and third sample coils connected in series at both ends of the first sample coil;
When detecting the NMR signal of the first nuclide, the first, second and third sample coils are combined and operated as one lumped constant circuit, while the NMR signal is generated at the resonance frequency in the low frequency range. Detect
When detecting the NMR signal of the second nuclide, the second and third sample coils are operated as a rejecting circuit that cuts off and reflects a high frequency having a resonance frequency in a high frequency range. An NMR probe configured to detect an NMR signal at a resonance frequency in a high frequency range by using the sample coil.
第1のサンプルコイルの両端に直列に接続され、第1のサンプルコイルとともに、高周波数域の高周波に対する直列共振回路を形成する容量素子と、
第1のサンプルコイルの両端に直列に接続され、高周波数域の高周波に対しては、第1のサンプルコイル側からの高周波を遮断・反射するリジェクティング回路として動作するとともに、低周波数域の高周波に対しては、前記第1のサンプルコイルを合わせて1つの集中定数回路として動作する第2および第3のサンプルコイルと、
第2および第3のサンプルコイルの、第1のサンプルコイルとの接続端とは反対側の接続端に直列に接続され、第1、第2、および第3のサンプルコイルとともに、低周波数域の高周波に対する直列共振回路を形成する容量素子と、
高周波数域の高周波の注入端子および低周波数域の高周波の注入端子と
を備えたことを特徴とするNMR用プローブ。 A first sample coil comprising at least one sample coil;
A capacitive element that is connected in series to both ends of the first sample coil and that forms a series resonant circuit for high frequencies in the high frequency range together with the first sample coil;
It is connected in series to both ends of the first sample coil, and operates as a rejecting circuit that blocks and reflects high frequencies from the first sample coil side for high frequencies in the high frequency range, For high frequencies, the second and third sample coils that operate as one lumped constant circuit by combining the first sample coils;
The second and third sample coils are connected in series to the connection end opposite to the connection end of the first sample coil, and together with the first, second, and third sample coils, A capacitive element forming a series resonant circuit for high frequencies;
An NMR probe comprising a high frequency injection terminal in a high frequency range and a high frequency injection terminal in a low frequency range.
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Cited By (4)
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JP2007101550A (en) * | 2005-10-06 | 2007-04-19 | Bruker Biospin Ag | Electrically symmetric nmr coil having coil connected in series |
JP2008122141A (en) * | 2006-11-09 | 2008-05-29 | Hitachi Ltd | NMR measurement probe and NMR apparatus using the same |
JP2009031240A (en) * | 2007-06-28 | 2009-02-12 | Jeol Ltd | Nmr probe |
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007101550A (en) * | 2005-10-06 | 2007-04-19 | Bruker Biospin Ag | Electrically symmetric nmr coil having coil connected in series |
JP4489744B2 (en) * | 2005-10-06 | 2010-06-23 | ブルーカー バイオシュピン アー・ゲー | Electrically symmetric NMR coil with windings connected in series |
JP2008122141A (en) * | 2006-11-09 | 2008-05-29 | Hitachi Ltd | NMR measurement probe and NMR apparatus using the same |
US7619414B2 (en) | 2006-11-09 | 2009-11-17 | Hitachi, Ltd. | NMR probe and NMR spectrometer |
JP2009031240A (en) * | 2007-06-28 | 2009-02-12 | Jeol Ltd | Nmr probe |
US7808242B2 (en) | 2007-11-14 | 2010-10-05 | Hitachi, Ltd. | Probe for NMR measurement |
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