特許 6019515 ＮＭＲ用試料管およびＮＭＲ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6019515

(24)【登録日】2016年10月14日

(45)【発行日】2016年11月2日

(54)【発明の名称】ＮＭＲ用試料管およびＮＭＲ装置

(51)【国際特許分類】

   G01R 33/30 20060101AFI20161020BHJP

   G01N 24/08 20060101ALI20161020BHJP

【ＦＩ】

   G01N24/02 510A

   G01N24/08 510S

   G01N24/02 510B

【請求項の数】9

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2012-111578(P2012-111578)

(22)【出願日】2012年5月15日

(65)【公開番号】特開2013-238487(P2013-238487A)

(43)【公開日】2013年11月28日

【審査請求日】2014年12月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004271

【氏名又は名称】日本電子株式会社

(72)【発明者】

【氏名】遠藤 由宇生

【審査官】 比嘉 翔一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−０８９８６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表平０４−５０４３０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０２−０９３７７７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００９−０６８９４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０３２２２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１４５１０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６０５４８５７（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１７４１３８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２４／００−２４／１４

Ｇ０１Ｒ ３３／２０−３３／６４

Ｆ０２Ｂ ３３／００−４１／１０

Ｇ１２Ｂ １／００−１７／０８

Ｆ０１Ｄ １３／００−１５／１２

Ｆ０１Ｄ ２３／００−２５／３６

ＪＳＴＰｌｕｓ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

固体ＮＭＲ測定におけるＭＡＳ法で使用され、粉末試料が充填されるＮＭＲ用試料管であって、
管状部材と、
前記管状部材の内部に配置され、前記粉末試料が充填される空間を規定する第１面と前記第１面の反対側の第２面を有するスペーサーと、
前記第２面に対向して配置され、前記管状部材の開口部を封止する蓋体と、
を含み、
前記第１面には、凹部が設けられている、ＮＭＲ用試料管。

【請求項2】

請求項１において、
前記凹部の形状は、円錐状である、ＮＭＲ用試料管。

【請求項3】

請求項１において、
前記凹部の形状は、回転放物面状であり、
前記スペーサーは、前記凹部の回転軸が、前記管状部材の中心軸と一致するように配置される、ＮＭＲ用試料管。

【請求項4】

請求項１ないし３のいずれか１項において、
前記スペーサーは、前記管状部材の内部に２つ配置され、
前記空間は、２つの前記スペーサーの前記第１面の間に設けられる、ＮＭＲ用試料管。

【請求項5】

請求項１ないし４のいずれか１項において、
前記スペーサーの材質は、エンジニアリングプラスチックである、ＮＭＲ用試料管。

【請求項6】

請求項１ないし５のいずれか１項において、
前記スペーサーの材質は、前記蓋体の材質と同じである、ＮＭＲ用試料管。

【請求項7】

請求項１ないし６のいずれか１項において、
前記スペーサーは、前記管状部材の内面に接するように配置される、ＮＭＲ用試料管。

【請求項8】

請求項１ないし７のいずれか１項において、
前記スペーサーは、前記管状部材の前記内部に篏合される、ＮＭＲ用試料管。

【請求項9】

請求項１ないし８のいずれか１項に記載のＮＭＲ用試料管を含む、ＮＭＲ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＮＭＲ用試料管およびＮＭＲ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ＮＭＲ（Ｎｕｃｌｅａｒ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ、核磁気共鳴）装置は、スピン磁気モーメントを有する原子核に静磁場を印加し、該スピン磁気モーメントにラーモアの歳差運動を発生させて、そこに歳差運動と同じ周波数の高周波を照射して共鳴させることにより、該スピン磁気モーメントを有する原子核の信号を検出する分析装置である。

【0003】

ＮＭＲの測定対象となる試料には、溶液試料と固体試料の２種類がある。そのうち、溶液試料の場合は、きわめてシャープなＮＭＲスペクトルが得られることが多いため、得られた高分解能のＮＭＲスペクトルから、化学物質の分子構造解析を行うことが広く普及している。

【0004】

一方、固体状態の試料のＮＭＲスペクトルには、双極子相互作用のような、溶液中では回転ブラウン運動で消去されている相互作用がそのまま現れるため、スペクトルの線幅が極端に広くなり、化学シフト項が覆い隠されてしまう。そのため、ＮＭＲスペクトルにおいて、測定分子の各部位のシグナルピークが分離できず、結果的に固体ＮＭＲ法は、分子構造解析には不向きであると考えられていた。

【0005】

この現象を克服し、シャープな固体ＮＭＲスペクトルを得る方法として、試料管を静磁場に対して５４．７°（マジックアングル）だけ傾けて高速回転させることにより、異方的な相互作用を取り除き、化学シフト項を取り出すことができるＭＡＳ（Ｍａｇｉｃ Ａｎｇｌｅ Ｓｐｉｎｎｉｎｇ）法が注目されている。

【0006】

例えば、特許文献１には、試料管と試料管を保持する保持機構との間に気体を供給して試料管を浮上させて保持する気体軸受を有し、該気体軸受によって、試料管を静磁場に対して５４．７°だけ傾いた軸を回転軸として高速回転させる試料管回転機構（スピナー）を備えたＮＭＲ装置が開示されている。

【0007】

このようなＮＭＲ装置では、一般に、ＭＡＳ法で固体試料のＮＭＲを良好に測定するために、静磁場中で試料管を数ｋＨｚ〜数十ｋＨｚの高速で回転させることが要求される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２０１１−２２７０３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

ここで、例えばスピナーによって、試料管の回転数を上げていく際に、試料管の振動周波数と回転数とが一致すると、同期振動が発生する。この同期振動は、気体軸受で支持する軸を高速回転させたときに見られる現象で、一般的には、軸のアンバランスが原因で生じる。この軸のアンバランスが大きいと、共振点（同期振動を発生する固有振動数）において、例えば、試料管と気体軸受が接触し、焼き付けや破損を起こし、回転速度を上げることができない場合があった。以下により詳細に説明する。

【0010】

同期振動の共振点は、下記式によって与えられる。

【0011】

【数1】

【0012】

図１１は、気体軸受で支持した軸の回転特性を示すグラフである。横軸は、ローター（軸）の回転数であり、縦軸は、軸の振れの振幅である。図１１に示すように、軸を高速で回転させるためには、上記式で示される２つの共振点を超えなければならない。この共振点を超えて軸を高速に回転させるためには、軸のアンバランスを小さくする必要がある。

【0013】

そのため、ＮＭＲ装置において、試料管を高速で回転させるためには、試料が充填された試料管のアンバランスが小さくなるように、試料管に試料を充填することが要求される。しかしながら、試料管に充填される固体試料は、粉状、ペースト状、ゴム状など状態はさまざまであり、また、形状も、微粒子状、フィルム状、ブロック状などさまざまである。そのため、アンバランスが小さくなるように試料管に試料を充填することは難しく、試料管を安定して高速回転させることは困難であった。

【0014】

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様によれば、安定して高速回転させることが可能なＮＭＲ用試料管およびＮＭＲ装置を提供することができる。

【課題を解決するための手段】

【0015】

（１）本発明に係るＮＭＲ用試料管は、
固体ＮＭＲ測定におけるＭＡＳ法で使用され、粉末試料が充填されるＮＭＲ用試料管であって、
管状部材と、
前記管状部材の内部に配置され、前記粉末試料が充填される空間を規定する第１面と前記第１面の反対側の第２面を有するスペーサーと、
前記第２面に対向して配置され、前記管状部材の開口部を封止する蓋体と、
を含み、
前記第１面には、凹部が設けられている。

【0016】

このようなＮＭＲ用試料管によれば、試料を、試料管にアンバランスが小さくなるように充填することができる。具体的には、このようなＮＭＲ用試料管によれば、例えば、ＮＭＲ装置の軸受部で試料管を回転させたときに、試料に片寄りが生じたり、試料が変形したりしないように、試料を試料管に充填することができる。したがって、試料管を、例えば同期振動を発生させる固有振動数を超えて、安定して高速に回転させることができる。

【0019】

（２）本発明に係るＮＭＲ用試料管において、
前記凹部の形状は、円錐状であってもよい。

【0020】

このようなＮＭＲ用試料管によれば、容易に、試料を試料管にアンバランスが小さくなるように充填することができる。

【0021】

（３）本発明に係るＮＭＲ用試料管において、
前記凹部の形状は、回転放物面状であり、
前記スペーサーは、前記凹部の回転軸が、前記管状部材の中心軸と一致するように配置されてもよい。

【0022】

このようなＮＭＲ用試料管によれば、より容易に、試料を試料管にアンバランスが小さくなるように充填することができる。

【0025】

（４）本発明に係るＮＭＲ用試料管において、
前記スペーサーは、前記管状部材の内部に２つ配置され、
前記空間は、２つの前記スペーサーの前記第１面の間に設けられてもよい。

【0026】

このようなＮＭＲ用試料管によれば、より容易に、試料を試料管にアンバランスが小さくなるように充填することができる。

【0027】

（５）本発明に係るＮＭＲ用試料管において、
前記スペーサーの材質は、エンジニアリングプラスチックであってもよい。

【0028】

このようなＮＭＲ用試料管によれば、スペーサーを管状部材に挿入するときに滑りがよく、また、軸受部で試料管が回転する際に、回転によるスペーサーの変形を小さくすることができる。さらに、スペーサーの耐食性を高めることができる。

【0029】

（６）本発明に係るＮＭＲ用試料管において、
前記スペーサーの材質は、前記蓋体の材質と同じであってもよい。

【0030】

（７）本発明に係るＮＭＲ用試料管において、
前記スペーサーは、前記管状部材の内面に接するように配置されてもよい。

【0031】

（８）本発明に係るＮＭＲ用試料管において、
前記スペーサーは、前記管状部材の前記内部に篏合されてもよい。

【0032】

（９）本発明に係るＮＭＲ装置は、
本発明に係るＮＭＲ用試料管を含む。

【0033】

このようなＮＭＲ装置によれば、本発明に係るＮＭＲ用試料管を含むため、試料管を、例えば同期振動を発生させる固有振動数を超えて、安定して高速に回転させることができる。したがって、ＮＭＲ信号を高感度で検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0034】

【図1】本実施形態に係るＮＭＲ装置を模式的に示す図。

【図2】本実施形態に係るＮＭＲ装置の軸受部を模式的に示す図。

【図3】本実施形態に係るＮＭＲ装置の試料管を模式的に示す斜視図。

【図4】本実施形態に係るＮＭＲ装置の試料管を模式的に示す断面図。

【図5】本実施形態に係るＮＭＲ装置の試料管のスペーサーを模式的に示す図。

【図6】管状部材の内部にスペーサーを配置した試料管を回転させた場合の振れの変位を測定した結果を示すグラフ。

【図7】管状部材の内部にスペーサーを配置していない試料管を回転させた場合の振れの変位を測定した結果を示すグラフ。

【図8】本実施形態の第１変形例に係る試料管を模式的に示す断面図。

【図9】本実施形態の第１変形例に係る試料管のスペーサーを模式的に示す図。

【図10】本実施形態の第２変形例に係る試料管を模式的に示す断面図。

【図11】気体軸受で支持した軸の回転特性を示すグラフ。

【発明を実施するための形態】

【0035】

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

【0036】

１． 核磁気共鳴装置の構成
まず、本実施形態に係るＮＭＲ装置の構成について説明する。図１は、本実施形態に係るＮＭＲ装置１を模式的に示す図である。

【0037】

本実施形態に係るＮＭＲ装置１は、固体ＮＭＲの測定を行うことができる。すなわち、測定対象となる試料は、固体状態であり、例えば、粉状である。試料の状態は、例えば、ペースト状、ゴム状であってもよい。また、試料の形状は、粒子状、フィルム状、ブロック状であってもよい。ＮＭＲ装置１では、例えば、試料が充填された試料管を静磁場に対して５４．７°（マジックアングル）だけ傾けて高速回転させることにより、異方的な相互作用を取り除き、化学シフト項を取り出すことができるＭＡＳ（Ｍａｇｉｃ Ａｎｇｌｅ Ｓｐｉｎｎｉｎｇ）法により、試料のＮＭＲスペクトルを得ることができる。

【0038】

ＮＭＲ装置１は、図１に示すように、本発明に係るＮＭＲ用試料管を含む。ここでは、ＮＭＲ装置１が、本発明に係るＮＭＲ用試料管の一例として、試料管１００を含む場合について説明する。

【0039】

ＮＭＲ装置１は、さらに、プローブ２と、静磁場発生部８と、分光部１０と、を含んで構成されている。

【0040】

プローブ２は、図１に示すように、軸受部３と、可動機構４と、シャフト５と、つまみ６と、検出コイル７と、を含んで構成されている。

【0041】

図２は、ＮＭＲ装置１の軸受部３を模式的に示す図である。図２では、試料管１００が、軸受部３に挿入された状態を示している。

【0042】

軸受部３は、ラジアル気体軸受３ａと、スラスト気体軸受３ｂと、ノズル３ｃと、を含んで構成されている。軸受部３は、静磁場Ｂ_０に対してマジックアングルθ（５４．７°）傾いた軸を回転軸として試料管１００を回転させることができる。

【0043】

ラジアル気体軸受３ａは、試料管１００の半径方向（試料管１００の中心軸Ａに垂直な方向）から気体（高圧ガス）を供給して、試料管１００を支持する。ラジアル気体軸受３ａは、試料管１００の半径方向の位置を決める機能を有している。

【0044】

スラスト気体軸受３ｂは、試料管１００の軸Ａ方向から気体を供給して、試料管１００を支持する。スラスト気体軸受３ｂは、試料管１００の軸Ａ方向の位置を決める機能を有している。ラジアル気体軸受３ａとスラスト気体軸受３ｂとによって気体を供給することによって、試料管１００を浮上させて、試料管１００を軸受部３に対して非接触で保持することができる。

【0045】

ノズル３ｃは、試料管１００の第１蓋体１３０に設けられているタービン（図示せず）に気体（高圧ガス）を供給する。これにより、試料管１００は、中心軸Ａを回転軸として、回転する。

【0046】

可動機構４は、軸受部３のアングルを変えることができる。可動機構４は、例えば、歯車などを含んで構成されている。シャフト５は、可動機構４を外部から操作するための部材である。つまみ６は、ユーザーがマジックアングルを調整するためにアクセスするつまみである。ユーザーがつまみ６を操作することにより、シャフト５を介して可動機構４を動作させることができる。これにより、軸受部３のアングルを変えることができ、試料管１００の静磁場Ｂ_０に対する角度を調整することができる。

【0047】

検出コイル７は、試料管１００に充填された試料Ｓから発生するＮＭＲ信号を検出する。具体的には、検出コイル７は、静磁場Ｂ_０中の試料Ｓ中の観測核に高周波磁場（ｒｆパルス）を照射し、当該観測核から放射されるＮＭＲ信号を検出する。分光部１０は、検出コイル７で検出されたＮＭＲ信号に基づいて、ＮＭＲスペクトルを生成する。

【0048】

静磁場発生部８は、静磁場Ｂ_０を発生させる。静磁場発生部８は、例えば、超電導ソレノイドコイルを備えた超電導磁石である。

【0049】

次に、試料管１００について説明する。図３は、試料管１００を模式的に示す斜視図である。図４は、試料管１００を模式的に示す断面図である。図３および図４は、試料管１００に試料Ｓを封入した状態を示している。

【0050】

試料管１００は、図３および図４に示すように、管状部材（スリーブ）１１０と、スペーサー１２０（第１スペーサー１２０ａ，第２スペーサー１２０ｂ）と、蓋体１３０，１３２と、を含んで構成されている。

【0051】

管状部材１１０は、円筒状の部材である。管状部材１１０の内部は、空洞である。管状部材１１０の内部には、試料Ｓが充填される。管状部材１１０の内部には、さらに、スペーサー１２０ａ，１２０ｂが配置される。管状部材１１０は、２つの開口部１１４，１１６を有している。なお、図示はしないが、管状部材１１０の開口部は、１つであってもよい。開口部１１４は、第１蓋体１３０によって封止される。また、開口部１１６は、第２蓋体１３２によって封止される。試料管１００は、ＮＭＲ装置１の軸受部３に挿入されて、管状部材１１０（試料管１００）の中心軸Ａを回転軸として、回転する。管状部材１１０の材質は、例えば、ジルコニアや窒化ケイ素などのセラミックスである。管状部材１１０の中心軸Ａ方向（中心軸Ａに沿う方向）の長さＬ１は、例えば、２０ｍｍである。また、管状部材１１０の外径Ｄ１は、例えば、８ｍｍであり、内径Ｄ２は、例えば、６．４ｍｍである。

【0052】

スペーサー１２０は、管状部材１１０の内部に配置される。図示の例では、スペーサー１２０は、管状部材１１０の内部に２つ（第１スペーサー１２０ａ，第２スペーサー１２０ｂ）配置される。スペーサー１２０は、管状部材１１０の内部に嵌合される。スペーサー１２０は、管状部材１１０の内面１１８に接するように配置される。

【0053】

図５（Ａ）は、スペーサー１２０を第３面１２６側からみた模式図であり、図５（Ｂ）は、スペーサー１２０を第１面１２２側からみた模式図である。スペーサー１２０は、第１面１２２と、第２面１２４と、第１面１２２と第２面１２４とを接続している第３面１２６と、を有している。スペーサー１２０は、例えば、第１面１２２を上面、第２面１２４を底面、第３面１２６を側面とする円柱状である。スペーサー１２０は、スペーサー１２０の中心軸が、管状部材１１０の中心軸Ａに一致するように、管状部材１１０の内部に配置される。

【0054】

スペーサー１２０の第１面１２２は、試料Ｓが充填される空間１１２を規定する。試料Ｓが充填される空間１１２は、第１スペーサー１２０ａの第１面１２２と第２スペーサー１２０ｂの第１面１２２との間に設けられる。試料Ｓが充填される空間１１２は、第１スペーサー１２０ａの第１面１２２、第２スペーサー１２０ｂの第１面１２２、および管状部材１１０の内面１１８で規定される。スペーサー１２０の第１面１２２は、平滑面である。

【0055】

スペーサー１２０の第２面１２４は、第１面１２２の反対側の面である。第１スペーサー１２０ａの第２面１２４に対向して第１蓋体１３０が配置される。また、第２スペーサー１２０ｂの第２面１２４に対向して第２蓋体１３２が配置される。スペーサー１２０の第２面１２４は、平滑面である。

【0056】

スペーサー１２０の第３面１２６は、第１面１２２と第２面１２４とを接続している。スペーサー１２０の第３面１２６の全面が、管状部材１１０の内面１１８に接している。

【0057】

スペーサー１２０の材質は、例えば、テフロン（登録商標）、ダイフロン（登録商標）、ベスペル（登録商標）、ＴＩポリマー、ＰＥＥＫ、オーラム（登録商標）、ＵＬＴＥＭ（登録商標）、ＴＯＲＬＯＮ（登録商標）等のエンジニアリングプラスチックである。スペーサー１２０の材質として、エンジニアプラスチックを用いることで、スペーサー１２０は、管状部材１１０に挿入（圧入）するときに滑りがよく、また、軸受部３で試料管１００が回転する際に、回転による変形が小さい。また、エンジニアプラスチックは、耐食性に優れているため、スペーサー１２０の耐食性を高めることができる。なお、テフロン、ダイフロンは、ＮＭＲを測定すると、バックグラウンドとしてＦが検出される。そのため、これらの材料は、例えば、Ｆを含まない試料Ｓを測定する場合に、スペーサー１２０の材質として採用される。また、ベスペル、ＴＩポリマー、ＰＥＥＫ、オーラム、ＵＬＴＥＭ、ＴＯＲＬＯＮは、ＮＭＲを測定すると、バックグラウンドとして、Ｃ，Ｈが検出される。そのため、これらの材料は、例えば、Ｃ，Ｈを含まない試料Ｓを測定する場合に、スペーサー１２０の材質として採用される。

【0058】

なお、スペーサー１２０の材質は、例えば、ジルコニア等のセラミックスであってもよい。これにより、スペーサー１２０の耐食性を高めることができる。また、スペーサー１２０の材質は、例えば、ゴム、金属等であってもよい。スペーサー１２０の材質は、例えば、蓋体１３０，１３２の材質と同じである。

【0059】

スペーサー１２０の長さＬ２は、例えば、２ｍｍである。ここで、スペーサー１２０の長さＬ２とは、スペーサー１２０が管状部材１１０の内部に挿入された状態において、スペーサー１２０の中心軸Ａ方向の長さである。また、スペーサー１２０の直径Ｄ３は、例えば、管状部材１１０の内径Ｄ２と同じ大きさである。

【0060】

第１蓋体１３０は、管状部材１１０の開口部１１４を封止する。第２蓋体１３２は、管状部材１１０の開口部１１６を封止する。第１蓋体１３０は、第１スペーサー１２０ａの第２面１２４に対向して配置される。第２蓋体１３２は、第２スペーサー１２０ｂの第２面１２４に対向して配置される。第１蓋体１３０は、管状部材１１０に圧入されて、第１スペーサー１２０ａの第２面１２４に接するように配置される。第２蓋体１３２は、管状部材１１０に圧入されて、第２スペーサー１２０ｂの第２面１２４に接するように配置される。蓋体１３０，１３２の材質は、例えば、スペーサー１２０の材質として例示したものと同様である。蓋体１３０，１３２は、管状部材１１０の内部でスペーサー１２０を移動させないためのストッパーとしての機能を有することができる。

【0061】

試料管１００では、管状部材１１０の内部において、スペーサー１２０ａ，１２０ｂが、試料Ｓが充填される空間１１２を規定し、蓋体１３０，１３２が管状部材１１０の開口部１１４，１１６に取り付けられて、試料Ｓが試料管１００に封入される。すなわち、試料管１００では、試料Ｓと第１蓋体１３０との間には、第１スペーサー１２０ａが配置され、試料Ｓと第２蓋体１３２との間には、第２スペーサー１２０ｂが配置される。スペーサー１２０ａ，１２０ｂおよび蓋体１３０，１３２は、例えば、管状部材１１０に圧入される。

【0062】

本実施形態に係る試料管１００およびＮＭＲ装置１は、例えば、以下の特徴を有する。

【0063】

試料管１００では、管状部材１１０の内部に、試料Ｓが充填される空間１１２を規定するスペーサー１２０が配置される。これにより、試料Ｓを、試料管１００にアンバランスが小さくなるように充填することができる。具体的には、例えば、ＮＭＲ装置１の軸受部３で試料管１００を回転させたときに、試料Ｓに片寄りが生じたり、試料Ｓが変形したりしないように、試料Ｓを試料管１００に充填することができる。したがって、試料管を、例えば、図１１に示す同期振動を発生させる固有振動数を超えて、安定して高速に回転させることができる。なお、アンバランスとは、回転軸のまわりに分布している質量の分布状態の不揃いをいう。

【0064】

図６は、管状部材の内部に２つのスペーサーを配置した試料管（試料管１００）を回転させた場合の振れの変位を測定した結果を示すグラフである。図７は、比較例として、管状部材の内部にスペーサーを配置していない試料管を回転させた場合の振れの変位を測定した結果を示すグラフである。試料管１００および比較例とも、管状部材の中心軸Ａ方向の長さＬ１は、２０ｍｍであり、管状部材の外径Ｄ１は、８ｍｍであり、内径Ｄ２は、６．４ｍｍである。また、スペーサーの長さＬ２は、２ｍｍである。また、試料Ｓとして、比重２．７５のＫＢｒ（臭化カリウム）の粉体を用いた。試料管には、試料Ｓを、２２５．１９μｌ充填した。試料管１００および比較例ともに、１ｋＨｚ付近で回転させた。

【0065】

図７に示すように、比較例に係る試料管では、共振点での変位が５０μｍに達した。これに対して、図６に示すように、試料管１００では、共振点での変位は、６μｍであった。このように、管状部材内にスペーサーを配置することで、アンバランスを小さくすることができ、試料管を、高速で回転させることができることがわかった。

【0066】

試料管１００では、スペーサー１２０の材質は、エンジニアリングプラスチックである。そのため、スペーサー１２０を管状部材１１０に挿入するときに滑りがよく、また、軸受部３で試料管が回転する際に、回転によるスペーサーの変形を小さくすることができる。さらに、スペーサーの耐食性を高めることができる。

【0067】

試料管１００では、スペーサー１２０の材質は、蓋体１３０，１３２の材質と同じである。これにより、試料Ｓ以外の物質に起因するＮＭＲ信号の影響を低減することができる。

【0068】

試料管１００では、スペーサー１２０は、管状部材１１０の内面１１８に接するように配置される。これにより、試料管１００のアンバランスをより小さくすることができる。

【0069】

試料管１００では、スペーサー１２０は、管状部材１１０の内部に嵌合される。これにより、試料管１００のアンバランスをより小さくすることができる。

【0070】

ＮＭＲ装置１は、試料管１００を含んで構成されているため、試料管１００を、例えば、図１１に示す同期振動を発生させる固有振動数を超えて、安定して高速に回転させることができる。したがって、ＮＭＲ信号を高感度で検出することができる。

【0071】

１． 変形例
次に、本実施形態に係るＮＭＲ装置の試料管の変形例について説明する。以下、本実施形態に係るＮＭＲ装置の試料管の変形例において、試料管１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

【0072】

まず、本実施形態に係るＮＭＲ装置の試料管の第１変形例について説明する。図８は、本実施形態の第１変形例に係る試料管２００を模式的に示す断面図である。図９（Ａ）は、試料管２００のスペーサー１２０を第３面１２６側からみた模式図であり、図９（Ｂ）は、試料管２００のスペーサー１２０を第１面１２２側からみた模式図である。

【0073】

試料管２００のスペーサー１２０の第１面１２２には、図８および図９に示すように、凹部２１０が設けられている。図示の例では、第１面１２２の一部に凹部２１０が設けられているが、第１面１２２の全部に凹部２１０が設けられていてもよい。すなわち、例えば、第１面１２２が凹面であってもよい。

【0074】

凹部２１０の形状は、例えば、回転放物面状である。すなわち、凹部２１０を規定する第１面１２２の領域は、例えば、回転放物面である。ここで、回転放物面とは、二次曲面のひとつであり、放物線をその対称軸を中心として回転させた曲面である。スペーサー１２０は、図８に示すように、この凹部２１０（回転放物面）の回転軸が、管状部材１１０の中心軸Ａと一致するように配置される。なお、凹部２１０の形状は、円錐状であってもよい。

【0075】

試料管２００によれば、第１面１２２に凹部２１０が設けられているため、容易に、試料Ｓを、試料管１００にアンバランスが小さくなるように充填することができる。

【0076】

また、試料管２００によれば、凹部２１０の形状は、円錐状であるため、より容易に、試料Ｓを、試料管１００にアンバランスが小さくなるように充填することができる。

【0077】

また、試料管２００によれば、凹部２１０の形状は、回転放物面状であり、この凹部２１０（回転方物面）の回転軸が、管状部材１１０の中心軸Ａと一致するように配置される。これにより、より容易に、試料Ｓを、試料管１００にアンバランスが小さくなるように充填することができる。

【0078】

次に、本実施形態の試料管の第２変形例について説明する。図１０は、本実施形態の第２変形例に係る試料管３００を模式的に示す断面図である。

【0079】

試料管１００の例では、図４に示すように、スペーサー１２０は、管状部材１１０の内部に２つ配置され、試料Ｓが充填される空間１１２は、第１スペーサー１２０ａの第１面１２２と、第２スペーサー１２０ｂの第１面１２２との間に設けられていた。

【0080】

これに対して、試料管３００では、スペーサー１２０は、管状部材１１０の内部に１つ配置される。そのため、試料Ｓが充填される空間１１２は、スペーサー１２０の第１面１２２と、第２蓋体１３２との間に設けられる。なお、図示の例では、第１スペーサー１２０ａのみが、管状部材１１０の内部に配置されているが、第２スペーサー１２０ｂのみが、管状部材１１０の内部に配置されてもよい。

【0081】

試料管３００では、管状部材１１０の内部に試料Ｓが充填され、蓋体１３０，１３２を管状部材１１０の開口部１１４，１１６に取り付けることにより、試料Ｓが封入される。具体的には、まず、第２蓋体１３２を管状部材１１０の開口部１１６に取り付ける。次に、管状部材１１０の開口部１１４から、試料Ｓを充填する。次に、管状部材１１０にスペーサー１２０を圧入した後、第１蓋体１３０を開口部１１４に取り付ける。

【0082】

試料管３００では、試料管１００と同様に、管状部材１１０の内部に、試料Ｓが充填される空間１１２を規定するスペーサー１２０が配置されるため、試料Ｓを、試料管１００にアンバランスが小さくなるように充填することができる。したがって、試料管を、例えば、図１１に示す同期振動を発生させる固有振動数を超えて、安定して高速に回転させることができる。

【0083】

なお、上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、実施形態および変形例を適宜組み合わせることも可能である。

【0084】

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

【符号の説明】

【0085】

１…ＮＭＲ装置、２…プローブ、３…軸受部、３ａ…ラジアル気体軸受、３ｂ…スラスト気体軸受、３ｃ…ノズル、４…可動機構、５…シャフト、７…検出コイル、８…静磁場発生部、１０…分光部、１００…試料管、１１０…管状部材、１１２…空間、１１４，１１６…開口部、１１８…内面、１２０…スペーサー、１２０ａ…第１スペーサー、１２０ｂ…第２スペーサー、１２２…第１面、１２４…第２面、１２６…第３面、１３０…第１蓋体、１３２…第２蓋体、２００…試料管、２１０…凹部、３００…試料管、Ａ…中心軸、Ｓ…試料

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】