特開 2023-61460 核磁気共鳴プローブ、核磁気共鳴測定装置、及び、核磁気共鳴測定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023061460

(43)【公開日】2023-05-02

(54)【発明の名称】核磁気共鳴プローブ、核磁気共鳴測定装置、及び、核磁気共鳴測定方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 24/00 20060101AFI20230425BHJP

【ＦＩ】

G01N24/00 580F

G01N24/00 580H

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021171353

(22)【出願日】2021-10-20

(71)【出願人】

【識別番号】505374783

【氏名又は名称】国立研究開発法人日本原子力研究開発機構

(74)【代理人】

【識別番号】100214260

【弁理士】

【氏名又は名称】相羽 昌孝

(74)【代理人】

【識別番号】100139114

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 貞嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100139103

【弁理士】

【氏名又は名称】小山 卓志

(74)【代理人】

【氏名又は名称】片寄 武彦

(72)【発明者】

【氏名】今井 正樹

(57)【要約】

【課題】ＮＭＲ信号の測定において調整可能な周波数帯域の拡大及び測定作業効率の向上を可能とする核磁気共鳴プローブを提供する。
【解決手段】核磁気共鳴プローブ２は、サンプルコイル２３０及び同調整合回路２３１で構成されて、試料ＳからのＮＭＲ信号を検出するＮＭＲ信号検出部２３と、ＮＭＲ信号検出部２３に接続された同軸状の電力線路を有する同軸状共振器２４とを備える。同軸状共振器２４は、短絡ブリッジ２４２を電力線路２４１Ａ、２４１Ｂの同軸方向に沿って摺動させることで、電力線路２４１Ａ、２４１Ｂの同軸方向の長さを調整する長さ調整機構を備える。
【選択図】 図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

サンプルコイル及び同調整合回路で構成されて、試料からのＮＭＲ信号を検出するＮＭＲ信号検出部と、
前記ＮＭＲ信号検出部に接続された同軸状の電力線路を有する同軸状共振器とを備え、
前記同軸状共振器は、
前記電力線路の同軸方向の長さを調整する長さ調整機構を備える、
ことを特徴とする核磁気共鳴プローブ。

【請求項2】

前記同軸状共振器は、
前記同軸方向に対して長尺な形状を有する絶縁性の基体と、
前記基体に対して前記同軸方向に延設されて、一方が前記ＮＭＲ信号検出部に接続された第１の電力線路及び第２の電力線路と、
前記ＮＭＲ信号検出部に接続された接続端部とは反対側の短絡端部において前記第１の電力線路と前記第２の電力線路とを短絡するとともに、前記短絡端部の位置を前記同軸方向に調整可能に前記基体に設けられた短絡ブリッジとを備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の核磁気共鳴プローブ。

【請求項3】

前記基体は、
柱状又は筒状の部材で形成され、
前記第１の電力線路及び前記第２の電力線路は、
前記基体の外周面を螺旋状に覆うように、所定の間隔を空けてそれぞれ配置され、
前記短絡ブリッジは、
前記第１の電力線路及び前記第２の電力線路の外周に嵌合されて、前記第１の電力線路及び前記第２の電力線路に対して前記同軸方向に摺動可能な部材で形成された、
ことを特徴とする請求項２に記載の核磁気共鳴プローブ。

【請求項4】

請求項１乃至請求項３のいずれかに一項に記載された核磁気共鳴プローブと、
前記核磁気共鳴プローブにより検出された前記ＮＭＲ信号を処理する制御部とを備える、
ことを特徴とする核磁気共鳴測定装置。

【請求項5】

請求項１乃至請求項３のいずれかに一項に記載された核磁気共鳴プローブを用いて、前記試料を測定する核磁気共鳴測定方法であって、
前記試料を前記核磁気共鳴プローブにセットするステップと、
前記長さ調整機構により前記同軸方向の長さを調整するステップと、
前記ＮＭＲ信号検出部により前記ＮＭＲ信号を検出するステップと、
前記ＮＭＲ信号検出部により検出された前記ＮＭＲ信号を処理するステップとを含む、
ことを特徴とする核磁気共鳴測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、核磁気共鳴（ＮＭＲ：Nuclear Magnetic Resonance）の原理を利用した核磁気共鳴プローブ（以下、「ＮＭＲプローブ」という）、核磁気共鳴測定装置（以下、「ＮＭＲ装置」という）、及び、核磁気共鳴測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ＮＭＲ装置において、試料に含まれる観測対象の核種からの核磁気共鳴信号（以下、「ＮＭＲ信号」という）を検出するための検出回路として、例えば、コイルや可変コンデンサ等で構成されるＬＣ共振回路を備え、観測対象の核種に対応する共鳴周波数に、検出回路の共振周波数を同調及び整合させる必要がある。

【0003】

高周波を用いたＮＭＲ信号の測定では、可変コンデンサの調整可能な限界値を超えた場合、特定の周波数に検出回路の共振周波数を調整できなくなる問題がある。そのため、ＮＭＲ装置では、λ／４同軸線を用いたλ／４共振器を検出回路に接続することで、検出回路の共振周波数を調整する手法が採用されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００２－３７２５７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に開示されたλ／４共振器を採用したＮＭＲ装置において、例えば、観測対象の核種として、プロトン¹Ｈを測定する場合、プロトン¹Ｈは、一定磁場での測定において周波数の変化が小さいため、特定の周波数λに対応したλ／４同軸線が用いられる。しかしながら、例えば、試料が磁性体等であるときのＮＭＲ信号の測定では、磁気秩序の形成により、電子スピンが核に強い有効磁場を生じさせる。また、この電子スピンによる有効磁場の大きさは、一般的に温度変化等に応じて変化するため、共鳴周波数も大きく変化してしまう。

【0006】

上記のような場合、従来の固定長さのλ／４同軸線では、観測対象の核種の共鳴周波数に検出回路の共振周波数を調整することが困難であった。また、長さが異なる複数種類のλ／４同軸線を用意したとしても、ＮＭＲ信号の測定では、試料及びＮＭＲプローブ全体が低温に冷却された状態で行われることが一般的であるため、λ／４同軸線を交換する度に再冷却が必要となり、時間的及びエネルギー的な観点で測定作業効率の低下を招いていた。

【0007】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ＮＭＲ信号の測定において調整可能な周波数帯域の拡大及び測定作業効率の向上を可能とする核磁気共鳴プローブ、核磁気共鳴測定装置、及び、核磁気共鳴測定方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、上記課題を解決するものであって、本発明の一形態に係る核磁気共鳴プローブは、
サンプルコイル及び同調整合回路で構成されて、試料からのＮＭＲ信号を検出するＮＭＲ信号検出部と、
前記ＮＭＲ信号検出部に接続された同軸状の電力線路を有する同軸状共振器とを備え、
前記同軸状共振器は、
前記電力線路の同軸方向の長さを調整する長さ調整機構を備える。

【0009】

また、本発明の他の形態に係る核磁気共鳴測定装置は、
前記核磁気共鳴プローブと、
前記核磁気共鳴プローブにより検出された前記ＮＭＲ信号を処理する制御部とを備える。

【0010】

また、本発明の他の形態に係る核磁気共鳴測定方法は、
前記核磁気共鳴プローブを用いて、前記試料を測定する核磁気共鳴測定方法であって、
前記試料を核磁気共鳴プローブにセットするステップと、
前記長さ調整機構により前記同軸方向の長さを調整するステップと、
前記ＮＭＲ信号検出部により前記ＮＭＲ信号を検出するステップと、
前記ＮＭＲ信号検出部により検出された前記ＮＭＲ信号を処理するステップとを含む。

【発明の効果】

【0011】

本発明の上記形態に係る核磁気共鳴プローブ、核磁気共鳴測定装置、及び、核磁気共鳴測定方法によれば、ＮＭＲ信号検出部に接続された同軸状共振器が、電力線路の同軸方向の長さを調整する長さ調整機構を備えるので、ＮＭＲ信号検出部によるＮＭＲ信号の検出・測定において調整可能な周波数帯域を拡大させるとともに、測定作業効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】核磁気共鳴測定装置１の一例を示す全体構成図である。

【図2】核磁気共鳴プローブ２の一例を示す正面図である。

【図3】核磁気共鳴プローブ２の一例を示し、（ａ）は部分拡大正面図、（ｂ）は部分拡大側面図である。

【図4】核磁気共鳴プローブ２の一例を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は部分拡大斜視図である。

【図5】同軸状共振器２４の一例を示す概略図である。

【図6】核磁気共鳴プローブ２の一例を示す回路図である。

【図7】同軸状共振器２４ａ～２４ｃの変形例を示し、（ａ）は第１の変形例、（ｂ）は第２の変形例、（ｃ）は第３の変形例を示す概略図である。

【図8】核磁気共鳴測定装置１及び核磁気共鳴プローブ２を用いた核磁気共鳴測定方法の一例を示すフローチャートである。

【図9】核磁気共鳴プローブ２におけるリターンロスの測定結果を示すグラフである。

【図10】核磁気共鳴プローブ２によるＭｎＣＯ₃の⁵⁵Ｍｎ核の測定結果を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の一実施形態について添付図面を参照しつつ説明する。

【0014】

図１は、核磁気共鳴測定装置１の一例を示す全体構成図である。核磁気共鳴測定装置（ＮＭＲ装置）１は、試料Ｓに含まれる観測対象の核種からの核磁気共鳴信号（ＮＭＲ信号）を観測するための装置である。試料Ｓは、合成化合物や天然化合物等の任意の物質でよく、磁性体でもよいし、非磁性体でもよい。

【0015】

ＮＭＲ装置１は、その主要な構成として、磁場発生部１０と、冷却部１１と、真空発生部１２と、制御部１３と、核磁気共鳴プローブ（ＮＭＲプローブ）２とを備える。

【0016】

磁場発生部１０は、静磁場を発生するためのシステムであり、例えば、その中央部の空洞部分に、ＮＭＲプローブ２が配置される。冷却部１１は、ＮＭＲプローブ２を冷却するためのシステムであり、例えば、冷凍機により所定の温度（２Ｋ、４Ｋ等）に冷却した冷媒（ヘリウムガス等）をＮＭＲプローブ２に供給する。真空発生部１２は、ＮＭＲプローブ２を真空状態に制御するためのシステムであり、例えば、真空ポンプ等により構成される。

【0017】

制御部１３は、高周波信号をＮＭＲプローブ２に送信する送信系１３０と、ＮＭＲプローブ２により検出されたＮＭＲ信号を受信する受信系１３１と、ＮＭＲプローブ２と送信系１３０及び受信系１３１との間に設けられた信号切換器（デュプレクサ）１３２と、ＮＭＲプローブ２により検出されたＮＭＲ信号を処理する制御コンピュータ１３３とを備える。

【0018】

送信系１３０は、例えば、高周波信号を生成する発振器、高周波信号を増幅する増幅器等で構成され、増幅後の高周波信号は、信号切換器１３２を介してＮＭＲプローブ２に送信される。受信系１３１は、例えば、信号切換器１３２を介して受信したＮＭＲ信号を増幅する増幅器、増幅後のＮＭＲ信号をオーディオ周波数に変換する復調検波器、変換後のＮＭＲ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器等で構成され、変換後のデジタル信号は、制御コンピュータ１３３に供給される。

【0019】

制御コンピュータ１３３は、汎用又は専用のコンピュータで構成され、例えば、ＣＰＵ等の演算部（プロセッサ）、記憶部、入力部、表示部及び通信部を備える。制御コンピュータ１３３は、送信系１３０及び受信系１３１を制御する機能、受信系１３１によるＮＭＲ信号に基づくデジタル信号に対してフーリエ変換等の処理を行い、ＮＭＲスペクトラムを生成する機能、及び、入力部や表示部をユーザインタフェースとして動作させる機能等を有する。また、制御コンピュータ１３３は、有線又は無線のネットワークを介して外部装置（不図示）に接続されて、各種のデータを送受信可能に構成される。

【0020】

ＮＭＲプローブ２は、同軸ケーブル２０及び同軸コネクタ２１を介して信号切換器１３２に接続される。ＮＭＲプローブ２は、送信系１３０から送信された高周波信号を、静磁場内に配置された試料Ｓに照射するとともに、その高周波信号の照射により試料Ｓから発生するＮＭＲ信号を検出する。

【0021】

（核磁気共鳴プローブ２の構成）
図２は、核磁気共鳴プローブ２の一例を示す正面図である。図３は、核磁気共鳴プローブ２の一例を示し、（ａ）は部分拡大正面図、（ｂ）は部分拡大側面図である。図４は、核磁気共鳴プローブ２の一例を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は部分拡大斜視図である。図５は、同軸状共振器２４の一例を示す概略図である。図６は、核磁気共鳴プローブ２の一例を示す回路図である。

【0022】

ＮＭＲプローブ２は、主要な構成として、上記の同軸ケーブル２０及び同軸コネクタ２１の他に、容器２２と、ＮＭＲ信号検出部２３と、同軸状共振器２４と、操作機構部２５と、機器コネクタ２６とを備える。

【0023】

容器２２は、真空断熱性の部材で作製されており、例えば、円柱状の外形を有するとともに、その内部にＮＭＲ信号検出部２３及び同軸状共振器２４を収容可能な中空部を有する。容器２２は、容器本体２２０と、容器本体２２０の軸方向の片側に設けられた円形状の収容口２２１と、収容口２２１を密閉するためのフランジ状の蓋２２２と、外部からの輻射熱を防止する輻射シールド板２２３Ａ、２２３Ｂと、冷却部１１による冷媒を流入及び流出するための冷媒流入管２２４Ａ及び冷媒流出管２２４Ｂとを備える。

【0024】

蓋２２２には、同軸ケーブル２０、ＮＭＲ信号検出部２３、同軸状共振器２４、操作機構部２５及び機器コネクタ２６が一体的に取り付けられており、試料Ｓをセットする際には、容器本体２２０から取り外され、試料Ｓを測定する際には、容器本体２２０に取り付けられる。輻射シールド板２２３Ａは、図２（図３、図４では省略）に示すように、容器２２の内側に配置されて、ＮＭＲ信号検出部２３及び同軸状共振器２４を囲むように、円筒状に形成されている。輻射シールド板２２３Ｂは、容器２２の軸方向に対して所定の間隔を空けて配置されて、円板状に形成されている。

【0025】

ＮＭＲ信号検出部２３は、サンプルコイル２３０及び同調整合回路２３１で構成されて、試料Ｓに高周波信号を照射するとともに、試料ＳからのＮＭＲ信号を検出する。

【0026】

サンプルコイル２３０は、容器２２の最奥部に配置されて、その中心部に試料Ｓが配置される。

【0027】

同調整合回路２３１は、図６に示すように、サンプルコイル２３０及び同軸ケーブル２０の間に接続された同調用可変コンデンサ２３２と、サンプルコイル２３０に対して並列に接続された整合用可変コンデンサ２３３とを備える。同調用可変コンデンサ２３２及び整合用可変コンデンサ２３３は、操作機構部２５に対する操作量に応じてコンデンサの静電容量が可変される。なお、同調整合回路２３１の接続関係は、図６の例に限られず、例えば、整合用可変コンデンサ２３３は、サンプルコイル２３０に対して直列に接続されていてもよい。また、同調整合回路２３１は、図６の例に限られず、他の回路要素（コンデンサ、コイル、抵抗等）をさらに含むものでもよい。

【0028】

同軸状共振器２４は、ＮＭＲ信号検出部２３（図６の例では、サンプルコイル２３０と同調用可変コンデンサ２３２との間）に接続された同軸状の電力線路２４１Ａ、２４１Ｂを有する。同軸状共振器２４は、電力線路２４１Ａ、２４１Ｂの同軸方向の長さを調整する長さ調整機構を備える。電力線路２４１Ａ、２４１Ｂの同軸方向は、容器２２の軸方向と同一の方向である。なお、ＮＭＲ信号検出部２３に対する同軸状共振器２４の接続関係は、図６の例に限られず、適宜変更されてもよい。

【0029】

同軸状共振器２４は、同軸方向に対して長尺な形状を有する絶縁性の基体２４０と、基体２４０に対して同軸方向に延設されて、一方がＮＭＲ信号検出部２３に接続された第１の電力線路２４１Ａ及び第２の電力線路２４１Ｂと、ＮＭＲ信号検出部２３に接続された接続端部２４３Ａとは反対側の短絡端部２４３Ｂにおいて第１の電力線路２４１Ａと第２の電力線路２４１Ｂとを短絡するとともに、短絡端部２４３Ｂの位置を同軸方向に調整可能に基体２４０に設けられた短絡ブリッジ２４２とを備える。本実施形態では、では、第１の電力線路２４１ＡがＮＭＲ信号検出部２３に接続されて、第２の電力線路２４１Ｂが接地されている。

【0030】

基体２４０は、柱状又は筒状の絶縁性の部材で形成される。本実施形態では、基体２４０は、図５に示すように、円柱状に形成されている。

【0031】

第１の電力線路２４１Ａ及び第２の電力線路２４１Ｂは、基体２４０の外周面を螺旋状に覆うように、所定の間隔を空けてそれぞれ配置される。第１の電力線路２４１Ａ及び第２の電力線路２４１Ｂは、導電性の部材で形成されている。

【0032】

短絡ブリッジ２４２は、第１の電力線路２４１Ａ及び第２の電力線路２４１Ｂの外周に嵌合されて、第１の電力線路２４１Ａ及び第２の電力線路２４１Ｂに対して同軸方向に摺動可能な筒状の導電性の部材で形成される。本実施形態では、短絡ブリッジ２４２は、図５に示すように、円筒状の部材で形成されている。なお、短絡ブリッジ２４２の形状は、図５の例に限られず、例えば、断面コ字状にしてもよい。

【0033】

短絡ブリッジ２４２は、操作機構部２５に対する操作量に応じて第１の電力線路２４１Ａ及び第２の電力線路２４１Ｂに接触した状態で同軸方向に移動したときに、短絡ブリッジ２４２が第１の電力線路２４１Ａ及び第２の電力線路２４１Ｂに接触する位置（短絡端部２４３Ｂの位置）が変位することで、電力線路２４１Ａ、２４１Ｂの同軸方向の長さが調整される。したがって、短絡ブリッジ２４２が、第１の電力線路２４１Ａ及び第２の電力線路２４１Ｂに接触した状態で同軸方向に移動することで、同軸状共振器２４の長さ調整機構として機能する。

【0034】

操作機構部２５は、同調用可変コンデンサ２３２を操作する同調コンデンサ用操作部２５０と、整合用可変コンデンサ２３３を操作する整合コンデンサ用操作部２５１と、同軸状共振器２４の短絡ブリッジ２４２を操作する共振器用操作部２５２とを備える。

【0035】

共振器用操作部２５２は、容器２２の蓋２２２に設けられた回転つまみ２５３と、回転つまみ２５３の端部に設けられたナット２５４と、ナット２５４に螺合されるボルト状の端部を有するとともに、反対側の端部が短絡ブリッジ２４２に取り付けられたシャフト２５５とを備える。操作機構部２５の回転つまみ２５３は、測定者により手動操作されてもよいし、モータやギヤ等の駆動機構に連結されて、制御コンピュータ１３３により自動操作されてもよい。同調コンデンサ用操作部２５０及び整合コンデンサ用操作部２５１は、共振器用操作部２５２と同様に構成されているため、説明を省略する。

【0036】

機器コネクタ２６は、容器２２内に設けられた温度センサやヒータ等の機器（不図示）に接続された通信線や電力線に取り付けられており、制御部１３や電源に接続される。

【0037】

図７は、同軸状共振器２４ａ～２４ｃの変形例を示し、（ａ）は第１の変形例、（ｂ）は第２の変形例、（ｃ）は第３の変形例を示す概略図である。

【0038】

第１の変形例（図７（ａ））に係る同軸状共振器２４ａにおいて、基体２４０は、四角柱状に形成され、基体２４０の同一の外面に対して、第１の電力線路２４１Ａ及び第２の電力線路２４１Ｂが配置されている。第１の電力線路２４１Ａは、同軸方向に延設された１つの電力線路として形成されており、第２の電力線路２４１Ｂは、第１の電力線路２４１Ａの両側に配置されて、同軸方向にそれぞれ延設された２つの電力線路として形成されている。短絡ブリッジ２４２は、第１の電力線路２４１Ａ及び第２の電力線路２４１Ｂに対して摺動可能な平板状の部材で形成されていている。

【0039】

第２の変形例（図７（ｂ））に係る同軸状共振器２４ｂにおいて、基体２４０は、四角柱状に形成され、基体２４０の対向する外面に対して、第１の電力線路２４１Ａ及び第２の電力線路２４１Ｂがそれぞれ配置されている。第１の電力線路２４１Ａは、同軸方向に延設されて幅が狭い電力線路として形成されており、第２の電力線路２４１Ｂは、同軸方向に延設されて幅が広い電力線路として形成されている。短絡ブリッジ２４２は、第１の電力線路２４１Ａ及び第２の電力線路２４１Ｂの外面に摺動可能な部材で形成されている。

【0040】

第３の変形例（図７（ｃ））に係る同軸状共振器２４ｃにおいて、基体２４０は、円筒状に形成され、基体２４０の外周面に対して、第１の電力線路２４１Ａ及び第２の電力線路２４１Ｂが配置されている。第１の電力線路２４１Ａは、同軸方向に延設されて幅が狭い電力線路として形成されており、第２の電力線路２４１Ｂは、同軸方向に延設されて幅が広い電力線路として形成されている。短絡ブリッジ２４２は、第１の電力線路２４１Ａ及び第２の電力線路２４１Ｂの外面に摺動可能な円筒状の部材で形成されている。

【0041】

（核磁気共鳴測定方法）
図８は、核磁気共鳴測定装置１及び核磁気共鳴プローブ２を用いた核磁気共鳴測定方法の一例を示すフローチャートである。

【0042】

まず、ステップＳ１では、試料ＳがＮＭＲプローブ２にセットされる。具体的には、ＮＭＲプローブ２の蓋２２２が容器本体２２０から取り外されて、試料Ｓが、サンプルコイル２３０の内側又は近傍に設置される。そして、その状態の試料Ｓ及び蓋２２２に一体的に取り付けられたＮＭＲ信号検出部２３及び同軸状共振器２４等が容器本体２２０に挿入されて、蓋２２２が密閉される。

【0043】

次に、ステップＳ２では、磁場発生部１０、冷却部１１及び真空発生部１２が動作して、ＮＭＲプローブ２が試料Ｓを測定可能な状態に制御される。具体的には、ＮＭＲプローブ２が、磁場発生部１０が発生する静磁場内に配置されるとともに、冷却部１１及び真空発生部１２により容器２２の内部が冷却かつ真空状態に制御される。

【0044】

次に、ステップＳ３では、操作機構部２５として、同調コンデンサ用操作部２５０、整合コンデンサ用操作部２５１、共振器用操作部２５２がそれぞれ操作されることで、ＮＭＲ信号を測定する際の同調整合回路２３１及び同軸状共振器２４の調整（チューニング）が行われる。具体的には、同調用可変コンデンサ２３２及び整合用可変コンデンサ２３３の静電容量と、同軸状共振器２４の同軸方向の長さとが調整される。チューニングの方式としては、例えば、測定者が制御コンピュータ１３３の表示部に表示されたＮＭＲプローブ２のリターンロスのレベルを確認しながら、操作機構部２５を手動操作するマニュアル方式と、制御コンピュータ１３３がＮＭＲプローブ２のリターンロスのレベルに応じて操作機構部２５を自動操作するオート方式とのいずれでもよい。

【0045】

次に、ステップＳ４では、ＮＭＲ信号を検出することにより、試料Ｓの測定が行われる。具体的には、高周波信号が、制御部１３の送信系１３０によりＮＭＲプローブ２に供給されるとともに、試料ＳからのＮＭＲ信号がＮＭＲプローブ２により検出されて、さらに受信系１３１により受信される。

【0046】

そして、ステップＳ５では、制御コンピュータ１３３によりＮＭＲ信号に基づくデジタル信号に対してフーリエ変換等の処理が行われることで、ＮＭＲスペクトラムが生成され、試料Ｓの測定結果として、例えば、制御コンピュータ１３３の表示部に表示される。また、試料Ｓの測定結果が制御コンピュータ１３３の記憶部に記憶されてもよい。

【0047】

図９は、核磁気共鳴プローブ２におけるリターンロスの測定結果を示すグラフである。図９では、ＮＭＲ装置１のインピーダンスが５０［Ω］である場合において、ＮＭＲプローブ２のリターンロスＳ₁₁の周波数依存性を示している。

【0048】

ＮＭＲプローブ２において、同軸状共振器２４の長さが調整されることで、例えば、６０ＭＨｚ～１０７５ＧＨｚの任意の周波数で高周波信号の吸収（リターンロスＳ₁₁）がピークとなるように、ＮＭＲプローブ２の検出特性を調整できることが分かった。

【0049】

図１０は、核磁気共鳴プローブ２によるＭｎＣＯ₃の⁵⁵Ｍｎ核の測定結果を示すグラフである。ＮＭＲ装置１の測定条件として、ハーンエコー法を採用し、１ｓｔパルス０．５［μｓ］，２ｎｄパルス１［μｓ］とした。図１０では、ＮＭＲプローブ２は、温度３［Ｋ］、磁場２［ｋＯｅ］、磁場が結晶の［１１－２０］方向にて、炭酸マンガンＭｎＣＯ₃の⁵⁵Ｍｎ核を測定したときのＮＭＲ信号の測定結果を示している。

【0050】

以上のように、本実施形態に係る核磁気共鳴プローブ２、核磁気共鳴測定装置１、及び、核磁気共鳴測定方法によれば、ＮＭＲ信号検出部２３に接続された同軸状共振器２４が、電力線路２４１Ａ、２４１Ｂの同軸方向の長さを調整する長さ調整機構を備えるので、ＮＭＲ信号検出部２３によるＮＭＲ信号の検出・測定において調整可能な周波数帯域を拡大させるとともに、測定作業効率を向上させることができる。そのため、例えば、試料Ｓが、磁性体等のように、共鳴周波数の変化幅が大きい物質である場合でも、同軸状共振器２４の長さ調整機構により電力線路２４１Ａ、２４１Ｂの同軸方向の長さを調整することで、ＮＭＲ信号を高感度に検出することができる。

【0051】

また、同軸状共振器２４の短絡ブリッジ２４２が、第１の電力線路２４１Ａと第２の電力線路２４１Ｂとを短絡する短絡端部２４３Ｂの位置を同軸方向に調整可能に基体２４０に設けられているため、同軸状共振器２４は、簡素な構造で長さ調整機構を実現することができる。

【0052】

また、同軸状共振器２４の第１の電力線路２４１Ａ及び第２の電力線路２４１Ｂが、基体２４０の外周面を螺旋状に覆うように、所定の間隔を空けてそれぞれ配置されているため、同軸方向の単位長さに対して第１の電力線路２４１Ａ及び第２の電力線路２４１Ｂの距離をより長くすることができる。したがって、同軸状共振器２４を構成するときに、同軸方向の単位長さに対してＮＭＲ信号検出部２３の周波数帯域をより拡大させることができる。

【0053】

（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

【0054】

上記実施形態では、同軸状共振器２４、２４ａ～２４ｃは、図５、図７に示すような長さ調整機構を備えるものとして説明したが、長さ調整機構は、電力線路２４１Ａ、２４１Ｂの同軸方向の長さを調整可能な機構であれば、上記の例に限られず、適宜変更してもよい。

【符号の説明】

【0055】

１…核磁気共鳴測定装置（ＮＭＲ装置）、
２…核磁気共鳴プローブ（ＮＭＲプローブ）、
１０…磁場発生部、１１…冷却部、１２…真空発生部、１３…制御部、
２０…同軸ケーブル、２１…同軸コネクタ、２２…容器、２３…ＮＭＲ信号検出部、
２４、２４ａ～２４ｃ…同軸状共振器、２５…操作機構部、２６…機器コネクタ、
１３０…送信系、１３１…受信系、１３２…信号切換器、１３３…制御コンピュータ、
２２０…容器本体、２２１…収容口、２２２…蓋、
２２３Ａ、２２３Ｂ…輻射シールド板、２２４Ａ…冷媒流入管、２２４Ｂ…冷媒流出管、
２３０…サンプルコイル、２３１…同調整合回路、２３２…同調用可変コンデンサ、
２３３…整合用可変コンデンサ、２４０…基体、
２４１Ａ…第１の電力線路、２４１Ｂ…第２の電力線路、２４２…短絡ブリッジ、
２４３Ａ…接続端部、２４３Ｂ…短絡端部、
２５０…同調コンデンサ用操作部、２５１…整合コンデンサ用操作部、
２５２…共振器用操作部、２５４…ナット、２５５…シャフト、
Ｓ…試料

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】