(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】P2024131538
(43)【公開日】2024-09-30
(54)【発明の名称】ＮＭＲ検出器
(51)【国際特許分類】
G01N 24/00 20060101AFI20240920BHJP
G01R 33/46 20060101ALI20240920BHJP
【ＦＩ】
G01N24/00 560F
G01N24/00 580H
G01R33/46
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023041867
(22)【出願日】2023-03-16
(71)【出願人】
【識別番号】000004271
【氏名又は名称】日本電子株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001210
【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】水野 敬
(72)【発明者】
【氏名】戸田 充
(72)【発明者】
【氏名】岡田 輝政
(72)【発明者】
【氏名】山腰 良晃
(72)【発明者】
【氏名】志野 英雄
(57)【要約】
【課題】高周波核種を共振する共振器の照射効率を向上させることを目的とする。
【解決手段】ＮＭＲ検出器１０は、絶縁体ブロック１２と低周波核種用コイル１４と高周波核種用コイル２０とを含む。低周波核種用コイル１４は、絶縁体ブロック１２に形成された主貫通孔１２ｆの内面に形成されている。偶数本の貫通孔が、絶縁体ブロック１２内において、低周波核種用コイル１４及び高周波核種用コイル２０の磁場中心に対して対称的に、低周波核種用コイル１４に沿って形成されている。高周波核種用コイル２０は、絶縁体ブロック１２の外周壁面１２ｅに設けられた第１配線部と、偶数本の貫通孔の内面に設けられた第２配線部と、を含む。
【選択図】図１
【解決手段】ＮＭＲ検出器１０は、絶縁体ブロック１２と低周波核種用コイル１４と高周波核種用コイル２０とを含む。低周波核種用コイル１４は、絶縁体ブロック１２に形成された主貫通孔１２ｆの内面に形成されている。偶数本の貫通孔が、絶縁体ブロック１２内において、低周波核種用コイル１４及び高周波核種用コイル２０の磁場中心に対して対称的に、低周波核種用コイル１４に沿って形成されている。高周波核種用コイル２０は、絶縁体ブロック１２の外周壁面１２ｅに設けられた第１配線部と、偶数本の貫通孔の内面に設けられた第２配線部と、を含む。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
高周波核種を共振する共振器に含まれる高周波核種用コイルと、
低周波核種を共振する低周波核種用コイルと、
前記高周波核種用コイルと前記低周波核種用コイルとを支持する構造体と、
を含むＮＭＲ検出器において、
前記低周波核種用コイルは、前記構造体内に設けられ、
偶数本の貫通孔が、前記構造体内において、前記低周波核種用コイル及び前記高周波核種用コイルの磁場中心に対して対称的に、前記低周波核種用コイルに沿って形成されており、
前記高周波核種用コイルは、
前記構造体の表面に設けられた第１配線部と、
前記貫通孔の内面に設けられた第２配線部と、
を含む、
ことを特徴とするＮＭＲ検出器。
低周波核種を共振する低周波核種用コイルと、
前記高周波核種用コイルと前記低周波核種用コイルとを支持する構造体と、
を含むＮＭＲ検出器において、
前記低周波核種用コイルは、前記構造体内に設けられ、
偶数本の貫通孔が、前記構造体内において、前記低周波核種用コイル及び前記高周波核種用コイルの磁場中心に対して対称的に、前記低周波核種用コイルに沿って形成されており、
前記高周波核種用コイルは、
前記構造体の表面に設けられた第１配線部と、
前記貫通孔の内面に設けられた第２配線部と、
を含む、
ことを特徴とするＮＭＲ検出器。
【請求項2】
請求項１に記載のＮＭＲ検出器において、
前記第２配線部は、前記第１配線部よりも磁場中心に近い位置に設けられている、
ことを特徴とするＮＭＲ検出器。
前記第２配線部は、前記第１配線部よりも磁場中心に近い位置に設けられている、
ことを特徴とするＮＭＲ検出器。
【請求項3】
請求項１に記載のＮＭＲ検出器において、
前記共振器はコンデンサを含み、
前記高周波核種用コイルは、
前記コンデンサの一方の電極に接続された第１サドルコイルと、
前記コンデンサの他方の電極に接続された第２サドルコイルと、
を含み、
前記第１サドルコイルと前記第２サドルコイルは、前記第１配線部と前記第２配線部とによって構成されており、
前記第１サドルコイルと前記第２サドルコイルは、前記コンデンサを介して並列に接続されている、
ことを特徴とするＮＭＲ検出器。
前記共振器はコンデンサを含み、
前記高周波核種用コイルは、
前記コンデンサの一方の電極に接続された第１サドルコイルと、
前記コンデンサの他方の電極に接続された第２サドルコイルと、
を含み、
前記第１サドルコイルと前記第２サドルコイルは、前記第１配線部と前記第２配線部とによって構成されており、
前記第１サドルコイルと前記第２サドルコイルは、前記コンデンサを介して並列に接続されている、
ことを特徴とするＮＭＲ検出器。
【請求項4】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のＮＭＲ検出器において、
外部の二次コイルから前記高周波核種用コイルに供給される高周波の波長をλＨＦと定義し、ｍ＝０，１，２，・・・とすると、
前記低周波核種用コイルからグランドまでの線路長Ｗは、（２ｍ＋１）×λＨＦ／４である、
ことを特徴とするＮＭＲ検出器。
外部の二次コイルから前記高周波核種用コイルに供給される高周波の波長をλＨＦと定義し、ｍ＝０，１，２，・・・とすると、
前記低周波核種用コイルからグランドまでの線路長Ｗは、（２ｍ＋１）×λＨＦ／４である、
ことを特徴とするＮＭＲ検出器。
【請求項5】
請求項４に記載のＮＭＲ検出器において、更に、
前記低周波核種用コイルの両端から延びるノード同士を接続する接続回路を含み、
前記接続回路は、前記低周波核種用コイルから線路長Ｗｓ（＝（２ｍ＋１）×λＨＦ／８）の位置にて前記ノード同士を接続する、
ことを特徴とするＮＭＲ検出器。
前記低周波核種用コイルの両端から延びるノード同士を接続する接続回路を含み、
前記接続回路は、前記低周波核種用コイルから線路長Ｗｓ（＝（２ｍ＋１）×λＨＦ／８）の位置にて前記ノード同士を接続する、
ことを特徴とするＮＭＲ検出器。
【請求項6】
請求項５に記載のＮＭＲ検出器において、
前記接続回路は、ＬＣ直列回路である、
ことを特徴とするＮＭＲ検出器。
前記接続回路は、ＬＣ直列回路である、
ことを特徴とするＮＭＲ検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ＮＭＲ（Nuclear Magnetic Resonance）信号を検出する検出器に関する。
【背景技術】
【0002】
核磁気共鳴（ＮＭＲ）プローブの一種として、検出系冷却型ＮＭＲプローブ（クライオプローブ）が知られている。検出系冷却型ＮＭＲプローブにおいては、真空容器が用いられる。ＮＭＲ信号を検出するＮＭＲ検出器等の部品が、真空容器内に配置され、極低温状態に冷却される。
【0003】
また、いわゆるクロスコイルを用いたＮＭＲ検出器が知られている。一般的に、ＮＭＲ検出器は、低周波核種（例えば１３Ｃ核や１５Ｎ核）を共振するＬＦ回路（低周波回路）と、高周波核種（例えば１Ｈ核）を共振するＨＦ回路（高周波回路）と、を含む（例えば特許文献１，２，３）。
【0004】
ＬＦ回路は、低周波核種用コイルと、同調／整合回路と、を含む。低周波核種用コイルは、低周波核種の共振周波数に同調及び整合することが可能な送受信コイルである。例えば、低周波核種用コイルは、ソレノイドコイルである。低周波核種用コイルの両端には、同調／整合回路が接続される。低周波核種用コイルと同調／整合回路は、上述した真空容器内に配置され、極低温状態に冷却される。
【0005】
ＨＦ回路は、ＨＦ一次共振器と、二次コイルと、ＨＦ用給電線と、マッチングボックスと、を含む。ＨＦ一次共振器は、高周波核種用コイルの一例であるヘルムホルツコイルと、コンデンサと、を含む共振回路である。ＨＦ一次共振器と二次コイルとは、無線によって互いに結合される。ＨＦ用給電線は、二次コイルの両端に接続される。少なくともＨＦ一次共振器は、上述した真空容器内に配置され、極低温状態に冷却される。
【0006】
ＬＦ回路とＨＦ回路との間における高周波的な干渉を最小化するために、低周波核種用コイルが生成するラジオ波磁場の軸と、ＨＦ一次共振器のヘルムホルツコイルが生成するラジオ波磁場の軸とが、互いに直交するように、各コイルが配置される。
【0007】
従来において、露出した金属による放電が真空中にて発生することを防止するために、低周波核種用コイルとＨＦ一次共振器は、絶縁体ブロック上に設けられる。具体的には、絶縁体ブロックの表面に溝が形成され、ＨＦ一次共振器のヘルムホルツコイルを構成するコイル要素が、その溝の中に設けられる。ヘルムホルツコイルは、ブレード状の形状を有し、その大半が絶縁体ブロックで被覆されている。高周波電流は、金属－絶縁体界面（ブレード状の形状を有するコイル要素の内側の部分）に集中して分布するため、超高真空中での放電が発生し難い。ヘルムホルツコイルと低周波核種用コイルが絶縁体ブロック上に設けられることで、機械的、電気的及び耐放電的に安定な検出器が形成される。
【0008】
図１１から図１３を参照して、従来技術に係るＮＭＲ検出器について説明する。図１１は、従来技術に係るＮＭＲ検出器を示す斜視図である。図１２は、従来技術に係るＨＦ一次共振器の展開図である。図１３は、従来技術に係るＨＦ一次共振器の等価回路を示す図である。
【0009】
従来技術に係るＮＭＲ検出器１００は、絶縁体ブロック１０２と、低周波核種用コイル１０４と、ＨＦ一次共振器１０６と、を含む。
【0010】
絶縁体ブロック１０２は、低周波核種用コイル１０４とＨＦ一次共振器１０６とが設けられる構造体である。絶縁体ブロック１０２は、コイル設置部１０２ａと、コイル設置部１０２ａから突出して設けられた突出部１０２ｂと、を含む。主貫通孔１０２ｃが、コイル設置部１０２ａに形成されている。突出部１０２ｂは、互いに対向して配置された平行板１０２ｂ１，１０２ｂ２を含む。
【0011】
低周波核種用コイル１０４は、主貫通孔１０２ｃの内面に設けられている。例えば、低周波核種用コイル１４は、ソレノイドコイルである。
【0012】
ＨＦ一次共振器１０６は、コンデンサ１０８と、高周波核種用コイル１１０と、を含む。
【0013】
コンデンサ１０８は、主電極板Ｐ１，Ｐ１’と副電極板Ｐ２，Ｐ２’とを含む。主電極板Ｐ１は、平行板１０２ｂ１の内側の面に設けられており、副電極板Ｐ２は、平行板１０２ｂ１の外側の面に設けられている。主電極板Ｐ１’は、平行板１０２ｂ２の内側の面に設けられており、副電極板Ｐ２’は、平行板１０２ｂ２の外側の面に設けられている。誘電体板１１２が、主電極板Ｐ１と主電極板Ｐ１’との間の空間に挿抜されることで、コンデンサ１０８は、可変容量Ｃｖを有するコンデンサとして機能する。このとき、絶縁体ブロック１０２は極低温下に設けられ、誘電体板１１２は室温下に設けられる。
【0014】
平行板１０２ｂ１が、主電極板Ｐ１と副電極板Ｐ２との間に設けられている。そのため、主電極板Ｐ１、副電極板Ｐ２及び平行板１０２ｂ１は、固定容量Ｃ１を有するコンデンサとして機能する。
【0015】
平行板１０２ｂ２が、主電極板Ｐ１’と副電極板Ｐ２’との間に設けられている。そのため、主電極板Ｐ１’、副電極板Ｐ２’及び平行板１０２ｂ２は、固定容量Ｃ２を有するコンデンサとして機能する。
【0016】
固定容量Ｃ１を有するコンデンサと固定容量Ｃ２を有するコンデンサは、付加的なコンデンサであり、副電極板Ｐ２，Ｐ２’の形状及び面積を変更することで、ＨＦ一次共振器１０６の共振周波数のレンジを微調整することができる。
【0017】
高周波核種用コイル１１０は、一対のサドルコイルであり、低周波核種用コイル１０４を囲むように絶縁体ブロック１０２に設けられている。具体的には、高周波核種用コイル１１０は、第１サドルコイルと第２サドルコイルとを含む。第１サドルコイルは、コンデンサ１０８の一方の電極である主電極板Ｐ１に接続されている。第２サドルコイルは、コンデンサ１０８の他方の電極である主電極板Ｐ１’に接続されている。
【0018】
第１サドルコイルは、主電極板Ｐ１から主電極板Ｐ１’までの一連のコイル要素によって構成される。具体的には、第１サドルコイルは、コイル要素として、主電極板Ｐ１、外ブレードＢ１、下ブレードＢ２、外ブレードＢ３、上ブレードＢ４、折り返しブレードＢ５、天板ブレードＢ６及びショートカットブレードＢ７を含み、これらのコイル要素が、その順番で接続されている。これにより、第１サドルコイルが構成される。
【0019】
第１サドルコイルと同様に、主電極板Ｐ１’から主電極板Ｐ１までの一連のコイル要素が順番に接続されることで、第２サドルコイルが構成される。具体的には、第２サドルコイルは、コイル要素として、主電極板Ｐ１’、外ブレードＢ１’、下ブレードＢ２’、外ブレードＢ３’、上ブレードＢ４’、折り返しブレードＢ５’、天板ブレードＢ６’及びショートカットブレードＢ７を含み、これらのコイル要素が、その順番で接続されている。これにより、第２サドルコイルが構成される。
【0020】
副電極板Ｐ２は、天板ブレードＢ６に接続されており、副電極板Ｐ２’は、天板ブレードＢ６’に接続されている。
【0021】
従来技術に係るサドルコイルは、外部の二次コイルとの磁気結合性を確保するために、１ターン以上の閉じたループとして形成される必要がある。すなわち、サドルコイルの両端が、コンデンサ１０８を構成する電極に接続される必要があるため、折り返しブレードＢ５，Ｂ５’を設ける必要がある。
【0022】
しかし、折り返しブレードＢ５は、サドルコイルの直線部である上ブレードＢ４とは逆方向に延在するため、高周波照射磁場を弱め、高周波照射磁場の効率を低下させる。また、折り返しブレードＢ５が、コンデンサ１０８の副電極板Ｐ２に近接するため、沿面放電を誘発し易いという問題がある。折り返しブレードＢ５’と上ブレードＢ４’についても同様である。
【0023】
図１２は、ＨＦ一次共振器１０６を展開した状態を示す図である。ＨＦ一次共振器１０６は、ヘルムホルツコイルによって構成される共振回路である。そのヘルムホルツコイルは、一対のサドルコイル（第１サドルコイルと第２サドルコイル）によって構成される。第１サドルコイルと第２サドルコイルは、コンデンサ１０８の主電極板Ｐ１，Ｐ１’を中心に二回転対称に配置されている。そのヘルムホルツコイルが形成する磁場の中心（つまり試料の中心）に、振動磁場が形成される。
【0024】
図１３には、ＨＦ一次共振器１０６の等価回路が示されている。インダクタンスＬＳ１を実現する第１サドルコイルが、可変容量ＣＶを有するコンデンサ１０８の一方の電極に接続されている。インダクタンスＬＳ２を実現する第２サドルコイルが、コンデンサ１０８の他方の電極に接続されている。これにより、第１サドルコイルと第２サドルコイルが、コンデンサ１０８を介して直列に接続される。この回路を構成するコイルは、シングルコイルと呼ばれる。
【0025】
ＨＦ一次共振器１０６の全体のインダクタンスＬＳは、以下の式（１）で定義されるように、インダクタンスＬＳ１とインダクタンスＬＳ２との直列の和である。
ＬＳ＝ＬＳ１＋ＬＳ２・・・（１）
ＬＳ＝ＬＳ１＋ＬＳ２・・・（１）
【0026】
インダクタンスＬＳ１とインダクタンスＬＳ２とが同じである場合（ＬＳ１＝ＬＳ２である場合）、インダクタンスＬＳは、以下の式（２）で定義される。
ＬＳ＝ＬＳ１×２・・・（２）
ＬＳ＝ＬＳ１×２・・・（２）
【0027】
ＨＦ一次共振器１０６の共振周波数ω０
Ｓは、以下の式（３）で定義される。
なお、単純化のため、Ｃ１及びＣ２は、その効果が無視できるほど小さい値とした。
【数1】
【先行技術文献】
【特許文献】
【0028】
【特許文献1】特許第６９３１５６５号公報
【特許文献2】米国特許第９４１１０２８号明細書
【特許文献3】米国特許第５５３９３１５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0029】
一般的に、高周波は観測周波数でないため、低周波（観測核の搬送周波数）を高感度で検出する上で、高周波信号の検出効率の良さは必要条件ではない。しかしながら、有機物のような試料を観測する場合、観測時のデカップリング（パルス系列によって内部相互作用（特に、異種核間の双極子相互作用）を平均化する手法）に要する高周波の照射効率は、スペクトル分解能の観点から非常に重要である。上述した特許文献に記載されたＨＦ一次共振器は、試料に対してＨＦ搬送波の振動磁場を与えることができるが、その照射効率が低いという問題がある。
【0030】
本発明の目的は、高周波核種を共振する共振器の照射効率を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【0031】
本発明の１つの態様は、高周波核種を共振する共振器に含まれる高周波核種用コイルと、低周波核種を共振する低周波核種用コイルと、前記高周波核種用コイルと前記低周波核種用コイルとを支持する構造体と、を含むＮＭＲ検出器において、前記低周波核種用コイルは、前記構造体内に設けられ、偶数本の貫通孔が、前記構造体内において、前記低周波核種用コイル及び前記高周波核種用コイルの磁場中心に対して対称的に、前記低周波核種用コイルに沿って形成されており、前記高周波核種用コイルは、前記構造体の表面に設けられた第１配線部と、前記貫通孔の内面に設けられた第２配線部と、を含む、ことを特徴とするＮＭＲ検出器である。
【0032】
前記第２配線部は、前記第１配線部よりも磁場中心に近い位置に設けられてもよい。
【0033】
前記共振器はコンデンサを含み、前記高周波核種用コイルは、前記コンデンサの一方の電極に接続された第１サドルコイルと、前記コンデンサの他方の電極に接続された第２サドルコイルと、を含み、前記第１サドルコイルと前記第２サドルコイルは、前記第１配線部と前記第２配線部とによって構成されており、前記第１サドルコイルと前記第２サドルコイルは、前記コンデンサを介して並列に接続されてもよい。
【0034】
外部の二次コイルから前記高周波核種用コイルに供給される高周波の波長をλＨＦと定義し、ｍ＝０，１，２，・・・とすると、前記低周波核種用コイルからグランドまでの線路長Ｗは、（２ｍ＋１）×λＨＦ／４であってもよい。
【0035】
前記低周波核種用コイルの両端から延びるノード同士を接続する接続回路を含み、前記接続回路は、前記低周波核種用コイルから線路長Ｗｓ（＝（２ｍ＋１）×λＨＦ／８）の位置にて前記ノード同士を接続してもよい。
【0036】
前記接続回路は、ＬＣ直列回路であってもよい。
【発明の効果】
【0037】
本発明によれば、高周波核種を共振する共振器の照射効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0038】
【図1】実施形態に係るＮＭＲ検出器を示す斜視図である。
【図2】実施形態に係る絶縁体ブロックを示す斜視図である。
【図3】実施形態に係る絶縁体ブロックを示す斜視図である。
【図4】実施形態に係るＨＦ一次共振器の展開図である。
【図5】実施形態に係るＨＦ一次共振器の等価回路を示す図である。
【図6】入射電力とＨＦ振動磁場強度との関係を示すグラフである。
【図7】従来技術に係るＮＭＲプローブの回路構成を示す図である。
【図8】実施形態に係るＮＭＲプローブの回路構成の一部を示す図である。
【図9】実施形態に係るＮＭＲプローブの回路構成の一部を示す図である。
【図10】実施形態に係るＮＭＲプローブの回路構成を示す図である。
【図11】従来技術に係るＮＭＲ検出器を示す斜視図である。
【図12】従来技術に係るＨＦ一次共振器の展開図である。
【図13】従来技術に係るＨＦ一次共振器の等価回路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0039】
図１から図４を参照して、実施形態に係るＮＭＲ検出器について説明する。図１は、実施形態に係るＮＭＲ検出器１０を示す斜視図である。図２及び図３は、実施形態に係る絶縁体ブロック１２を示す斜視図である。図４は、ＨＦ一次共振器１６を展開した図である。なお、図４には、絶縁体ブロック１２の外周壁面１２ｅ上の位置と、ＨＦ一次共振器１６を構成するコイル要素の位置と、の関係が矢印で示されている。
【0040】
ＮＭＲ検出器１０は、絶縁体ブロック１２（図２，３参照）と、低周波核種用コイル１４と、ＨＦ一次共振器１６と、を含む。
【0041】
絶縁体ブロック１２は、低周波核種用コイル１４とＨＦ一次共振器１６とを支持する構造体である。図２及び図３に示すように、絶縁体ブロック１２は、コイル設置部１２ａと、コイル設置部１２ａから突出して設けられた突出部１２ｂと、を含む。
【0042】
コイル設置部１２ａは、例えば角柱（例えば、八角形等の多角形の底面を有する柱体）状の形状を有する構造体である。コイル設置部１２ａは、前側壁面１２ｃと、前側壁面１２ｃに対向する後ろ側壁面１２ｄと、外周壁面１２ｅと、を有する。
【0043】
主貫通孔１２ｆが、コイル設置部１２ａに形成されている。具体的には、主貫通孔１２ｆは、前側壁面１２ｃから後ろ側壁面１２ｄに掛けて形成されている。
【0044】
上トンネル１２ｇ１，１２ｇ３と下トンネル１２ｇ２，１２ｇ４が、コイル設置部１２ａに形成されている。上トンネル１２ｇ１，１２ｇ３と下トンネル１２ｇ２，１２ｇ４は、貫通孔である。上トンネル１２ｇ１，１２ｇ３と下トンネル１２ｇ２，１２ｇ４は、主貫通孔１２ｆを囲むように、主貫通孔１２ｆに沿って前側壁面１２ｃから後ろ側壁面１２ｄに掛けて形成されている。例えば、上トンネル１２ｇ１，１２ｇ３と下トンネル１２ｇ２，１２ｇ４は、互いに等しい間隔をあけて、主貫通孔１２ｆを軸として回転対称の位置に形成されている。後述するように、低周波核種用コイル１４が、主貫通孔１２ｆの内面に設けられる。また、高周波核種用コイル２０が、コイル設置部１２ａに設けられる。上トンネル１２ｇ１，１２ｇ３と下トンネル１２ｇ２，１２ｇ４は、低周波核種用コイル１４及び高周波核種用コイル２０の磁場中心に対して対称的に、低周波核種用コイル１４に沿って形成されている。
【0045】
例えば、上トンネル１２ｇ１，１２ｇ３と下トンネル１２ｇ２，１２ｇ４は、主貫通孔１２ｆに対して平行に形成されており、主貫通孔１２ｆ及び外周壁面１２ｅと交差しない。また、後述するように、上トンネル１２ｇ１，１２ｇ３と下トンネル１２ｇ２，１２ｇ４は、ブレード（ＨＦ一次共振器１６の高周波核種用コイル２０を構成するコイル要素）と交差しない。
【0046】
図１から図３に示す例では、４本のトンネル（上トンネル１２ｇ１，１２ｇ３と下トンネル１２ｇ２，１２ｇ４）が形成されている。この本数は一例であり、偶数本のトンネル、つまり２×ｎ（ｎは１以上の整数）本のトンネルが、形成される。
【0047】
導体金属薄膜が、上トンネル１２ｇ１，１２ｇ３と下トンネル１２ｇ２，１２ｇ４の内周の全面に密着して形成されている。上トンネル１２ｇ１，１２ｇ３と下トンネル１２ｇ２，１２ｇ４の内面に形成された導体金属薄膜は、ＨＦ一次共振器１６の高周波核種用コイル２０を構成するコイル要素であり、直線部に相当する。
【0048】
ウェル１２ｈ１～１２ｈ８が、コイル設置部１２ａに形成されている。ウェル１２ｈ１～１２ｈ８は、貫通孔である。
【0049】
ウェル１２ｈ１は、前側壁面１２ｃの付近において、上トンネル１２ｇ１に繋がっており、その部分から外周壁面１２ｅまで形成されている。
【0050】
ウェル１２ｈ２は、後ろ側壁面１２ｄの付近において、上トンネル１２ｇ１に繋がっており、その部分から外周壁面１２ｅまで形成されている。
【0051】
ウェル１２ｈ３は、前側壁面１２ｃの付近において、下トンネル１２ｇ２に繋がっており、その部分から外周壁面１２ｅまで形成されている。
【0052】
ウェル１２ｈ４は、後ろ側壁面１２ｄの付近において、下トンネル１２ｇ２に繋がっており、その部分から外周壁面１２ｅまで形成されている。
【0053】
ウェル１２ｈ５は、前側壁面１２ｃの付近において、上トンネル１２ｇ３に繋がっており、その部分から外周壁面１２ｅまで形成されている。
【0054】
ウェル１２ｈ６は、後ろ側壁面１２ｄの付近において、上トンネル１２ｇ３に繋がっており、その部分から外周壁面１２ｅまで形成されている。
【0055】
ウェル１２ｈ７は、前側壁面１２ｃの付近において、下トンネル１２ｇ４に繋がっており、その部分から外周壁面１２ｅまで形成されている。
【0056】
ウェル１２ｈ８は、後ろ側壁面１２ｄの付近において、下トンネル１２ｇ４に繋がっており、その部分から外周壁面１２ｅまで形成されている。
【0057】
ウェル１２ｈ１～１２ｈ８は、各トンネルの軸と直交する。ウェル１２ｈ１～１２ｈ８は、外周壁面１２ｅにてブレード（ＨＦ一次共振器１６の高周波核種用コイル２０を構成するコイル要素）と交差する。ウェル１２ｈ１～１２ｈ８は、主貫通孔１２ｆと交差しない。
【0058】
導体金属薄膜が、ウェル１２ｈ１～１２ｈ８の内周の全面に密着して形成されている。ウェル１２ｈ１～１２ｈ８の内面に形成された導体金属薄膜は、ＨＦ一次共振器１６の高周波核種用コイル２０を構成するコイル要素であり、トンネルの内面に形成されたコイル要素（導体金属薄膜）とブレードとを接続する接続部に相当する。
【0059】
突出部１２ｂは、互いに対向して配置された平行板１２ｂ１，１２ｂ２を含む。平行板１２ｂ１，１２ｂ２は、コイル設置部１２ａから突出して設けられている。
【0060】
絶縁体ブロック１２は、低誘電率・低誘電損失の絶縁体である。例えば、絶縁体ブロック１２は、高純度（例えば９９．９％）のサファイアやアルミナ等によって構成されている。
【0061】
低周波核種用コイル１４は、主貫通孔１２ｆの内面に設けられている。例えば、低周波核種用コイル１４は、ソレノイドコイルであり、前側壁面１２ｃから後ろ側壁面１２ｄに掛けて設けられている。なお、低周波核種用コイル１４は、主貫通孔１２ｆの内面から露出していてもよいし、コイル設置部１２ａに埋め込まれていてもよい。低周波核種用コイル１４は、リボン形状の導体（リボン導体）によって構成されている。磁場軸に沿った方向のリボン導体の幅を「リボン幅Ｄ１」と定義し、互いに隣り合うリボン導体の間の隙間の距離を「リボン間隔Ｄ２」と定義する。
【0062】
低周波核種用コイル１４の材料として、例えば、常温下及び低温下において高い電気伝導度（低い高周波抵抗）を有する導体（例えば高純度の無酸素銅）が用いられる。
【0063】
図示しない試料管が、主貫通孔１２ｆ内に挿入されて配置される。例えば、試料管は、低周波核種用コイル１４の中央に配置される。試料管が、いわゆるマジック角を持った傾斜姿勢で配置されるように、ＮＭＲ検出器１０が設置される。低周波核種用コイル１４は、試料中の低周波核種（例えば１３Ｃ核や１５Ｎ核）のＮＭＲ信号の送受信を行うための送受信コイルに相当する。ＨＦ一次共振器１６は、その試料中の高周波核種（例えば１Ｈ）のＮＭＲ信号の送受信を行うための送受信コイルに相当する。
【0064】
ＨＦ一次共振器１６は、コンデンサ１８と、高周波核種用コイル２０と、を含む。
【0065】
【0066】
主電極板Ｐ１ａは、平行板１２ｂ１の内側の面に設けられており、副電極板Ｐ２ａは、平行板１２ｂ１の外側の面に設けられている。主電極板Ｐ１ａと副電極板Ｐ２ａは、平行板１２ｂ１を挟むように設けられている。
【0067】
主電極板Ｐ１ｂは、平行板１２ｂ２の内側の面に設けられており、副電極板Ｐ２ｂは、平行板１２ｂ２の外側の面に設けられている。主電極板Ｐ１ｂと副電極板Ｐ２ｂは、平行板１２ｂ２を挟むように設けられている。
【0068】
誘電体板２２が、主電極板Ｐ１ａと主電極板Ｐ１ｂとの間の空間に挿抜されることで、コンデンサ１８は、可変容量Ｃｖを有する主コンデンサとして機能する。このとき、絶縁体ブロック１２は、極低温下に設けられ、誘電体板２２は、室温下に設けられる。
【0069】
平行板１２ｂ１が、主電極板Ｐ１ａと副電極板Ｐ２ａとの間に設けられている。そのため、主電極板Ｐ１ａ、副電極板Ｐ２ａ及び平行板１２ｂ１は、固定容量Ｃ１を有する副コンデンサとして機能する。
【0070】
平行板１２ｂ２が、主電極板Ｐ１ｂと副電極板Ｐ２ｂとの間に設けられている。そのため、主電極板Ｐ１ｂ、副電極板Ｐ２ｂ及び平行板１２ｂ２は、固定容量Ｃ２を有する副コンデンサとして機能する。
【0071】
固定容量Ｃ１を有する副コンデンサと固定容量Ｃ２を有する副コンデンサは、付加的なコンデンサであり、副電極板Ｐ２ａ，Ｐ２ｂの形状及び面積を変更することで、ＨＦ一次共振器１６の共振周波数のレンジを微調整することができる。
【0072】
高周波核種用コイル２０は、一対のサドルコイルであり、低周波核種用コイル１４を囲むように絶縁体ブロック１２に設けられている。具体的には、高周波核種用コイル２０は、第１サドルコイルと第２サドルコイルとを含む（図４参照）。第１サドルコイルは、コンデンサ１８の一方の電極である主電極板Ｐ１ａに接続されている。第２サドルコイルは、コンデンサ１８の他方の電極である主電極板Ｐ１ｂに接続されている。第１サドルコイルと第２サドルコイルは、コンデンサ１８を介して並列に接続されている。高周波核種用コイル２０の材料としては、常温下及び低温下において高い電気伝導度（低い高周波抵抗）を有する導体（例えば高純度の無酸素銅）が用いられる。
【0073】
第１サドルコイルは、主電極板Ｐ１ａから主電極板Ｐ１ｂまでの一連のコイル要素によって構成される。
【0074】
具体的には、第１サドルコイルは、天板ブレードＢ１ａ、外ブレードＢ２ａ、コイル要素Ｔ１ａ、外ブレードＢ３ａ、コイル要素Ｔ２ａ、内ブレードＢ４ａ、下ブレードＢ５ａ、内ブレードＢ６ａ及び天板ブレードＢ１ｂによって構成されている。天板ブレードＢ１ａ、外ブレードＢ２ａ、コイル要素Ｔ１ａ、外ブレードＢ３ａ、コイル要素Ｔ２ａ、内ブレードＢ４ａ、下ブレードＢ５ａ、内ブレードＢ６ａ及び天板ブレードＢ１ｂは、第１サドルコイルを構成するコイル要素である。
【0075】
天板ブレードＢ１ａ、外ブレードＢ２ａ、外ブレードＢ３ａ、内ブレードＢ４ａ、下ブレードＢ５ａ、内ブレードＢ６ａ及び天板ブレードＢ１ｂは、絶縁体ブロック１２の外周壁面１２ｅ（つまり表面）に形成されたコイル要素である。例えば、外周壁面１２ｅに溝が形成され、天板ブレードＢ１ａ、外ブレードＢ２ａ、外ブレードＢ３ａ、内ブレードＢ４ａ、下ブレードＢ５ａ、内ブレードＢ６ａ及び天板ブレードＢ１ｂは、その溝の中に設けられている。
【0076】
天板ブレードＢ１ａ、外ブレードＢ２ａ、外ブレードＢ３ａ、内ブレードＢ４ａ、下ブレードＢ５ａ、内ブレードＢ６ａ及び天板ブレードＢ１ｂは、第１サドルコイルを構成する第１配線部の一例に相当する。
【0077】
コイル要素Ｔ１ａは、下トンネル１２ｇ２の内面に形成された導体金属薄膜である。コイル要素Ｔ２ａは、上トンネル１２ｇ１の内面に形成された導体金属薄膜である。コイル要素Ｔ１ａ及びコイル要素Ｔ２ａは、第１サドルコイルを構成する第２配線部の一例に相当する。
【0078】
天板ブレードＢ１ａの一端は、主電極板Ｐ１ａに接続されている。天板ブレードＢ１ａの他端は、外ブレードＢ２ａの上端に接続されている。外ブレードＢ２ａは、上下方向に延在するコイル要素であり、天板ブレードＢ１ａの他端からウェル１２ｈ４まで設けられている。外ブレードＢ２ａの下端は、ウェル１２ｈ４の内面に形成された導体金属薄膜（コイル要素の一例）に接続されている。外ブレードＢ２ａの下端は、ウェル１２ｈ４内に形成された導体金属薄膜を介して、下トンネル１２ｇ２の内面に形成されたコイル要素Ｔ１ａの後端に接続されている。
【0079】
コイル要素Ｔ１ａの先端は、ウェル１２ｈ３の内面に形成された導体金属薄膜（コイル要素の一例）に接続されている。コイル要素Ｔ１ａの先端は、ウェル１２ｈ３の内面に形成された導体金属薄膜を介して、外ブレードＢ３ａの下端に接続されている。
【0080】
外ブレードＢ３ａは、上下方向に延在するコイル要素であり、ウェル１２ｈ３からウェル１２ｈ１まで設けられている。外ブレードＢ３ａの上端は、ウェル１２ｈ１の内面に形成された導体金属薄膜（コイル要素の一例）に接続されている。外ブレードＢ３ａの上端は、ウェル１２ｈ１内に形成された導体金属薄膜を介して、上トンネル１２ｇ１の内面に形成されたコイル要素Ｔ２ａの先端に接続されている。
【0081】
コイル要素Ｔ２ａの後端は、ウェル１２ｈ２の内面に形成された導体金属薄膜（コイル要素の一例）に接続されている。コイル要素Ｔ２ａの後端は、ウェル１２ｈ２の内面に形成された導体金属薄膜を介して、内ブレードＢ４ａの上端に接続されている。
【0082】
内ブレードＢ４ａは、外ブレードＢ２ａよりも内側の位置にて、上下方向に延在するコイル要素である。内ブレードＢ４ａの下端は、下ブレードＢ５ａの後端に接続されている。下ブレードＢ５ａは、内ブレードＢ４ａの下端から前側壁面１２ｃへ向けて延在して設けられている。
【0083】
下ブレードＢ５ａの先端は、内ブレードＢ６ａの下端に接続されている。内ブレードＢ６ａは、外ブレードＢ３ａよりも内側の位置にて、上下方向に延在するコイル要素である。内ブレードＢ６ａの上端は、天板ブレードＢ１ｂの一端に接続されている。天板ブレードＢ１ｂは、コンデンサ１８を間にして天板ブレードＢ１ａの反対側に設けられている。天板ブレードＢ１ｂの他端は、主電極板Ｐ１ｂに接続されている。
【0084】
以上のようにして、複数のコイル要素によって第１サドルコイルが構成される。
【0085】
第１サドルコイルと同様に、主電極板Ｐ１ｂから主電極板Ｐ１ａまで一連のコイル要素が順番に接続されることで、第２サドルコイルが構成される。
【0086】
具体的には、第２サドルコイルは、天板ブレードＢ１ｂ、外ブレードＢ２ｂ、コイル要素Ｔ１ｂ、外ブレードＢ３ｂ、コイル要素Ｔ２ｂ、内ブレードＢ４ｂ、下ブレードＢ５ｂ、内ブレードＢ６ｂ及び天板ブレードＢ１ａによって構成されている。天板ブレードＢ１ｂ、外ブレードＢ２ｂ、コイル要素Ｔ１ｂ、外ブレードＢ３ｂ、コイル要素Ｔ２ｂ、内ブレードＢ４ｂ、下ブレードＢ５ｂ、内ブレードＢ６ｂ及び天板ブレードＢ１ａは、第２サドルコイルを構成するコイル要素である。
【0087】
第２サドルコイルを構成するコイル要素は、主貫通孔１２ｆ（つまり低周波核種用コイル１４）を間にして、第１サドルコイルを構成するコイル要素の反対側に設けられている。具体的には、外ブレードＢ２ｂ、コイル要素Ｔ１ｂ、外ブレードＢ３ｂ、コイル要素Ｔ２ｂ、内ブレードＢ４ｂ、下ブレードＢ５ｂ及び内ブレードＢ６ｂは、主貫通孔１２ｆを間にして、外ブレードＢ２ａ、コイル要素Ｔ１ａ、外ブレードＢ３ａ、コイル要素Ｔ２ａ、内ブレードＢ４ａ、下ブレードＢ５ａ及び内ブレードＢ６ａの反対側に設けられている。
【0088】
天板ブレードＢ１ｂ、外ブレードＢ２ｂ、外ブレードＢ３ｂ、内ブレードＢ４ｂ、下ブレードＢ５ｂ、内ブレードＢ６ｂ及び天板ブレードＢ１ａは、絶縁体ブロック１２の外周壁面１２ｅ（つまり表面）に形成されたコイル要素である。例えば、外周壁面１２ｅに溝が形成され、天板ブレードＢ１ｂ、外ブレードＢ２ｂ、外ブレードＢ３ｂ、内ブレードＢ４ｂ、下ブレードＢ５ｂ、内ブレードＢ６ｂ及び天板ブレードＢ１ａは、その溝の中に設けられている。
【0089】
天板ブレードＢ１ｂ、外ブレードＢ２ｂ、外ブレードＢ３ｂ、内ブレードＢ４ｂ、下ブレードＢ５ｂ、内ブレードＢ６ｂ及び天板ブレードＢ１ａは、第２サドルコイルを構成する第１配線部の一例に相当する。
【0090】
コイル要素Ｔ１ｂは、下トンネル１２ｇ４の内面に形成された導体金属薄膜である。コイル要素Ｔ２ｂは、上トンネル１２ｇ３の内面に形成された導体金属薄膜である。コイル要素Ｔ１ｂ及びコイル要素Ｔ２ｂは、第２サドルコイルを構成する第２配線部の一例に相当する。
【0091】
天板ブレードＢ１ｂの一端は、主電極板Ｐ１ｂに接続されている。天板ブレードＢ１ｂの他端は、外ブレードＢ２ｂの上端に接続されている。外ブレードＢ２ｂは、上下方向に延在するコイル要素であり、天板ブレードＢ１ｂの他端からウェル１２ｈ７まで設けられている。外ブレードＢ２ｂの下端は、ウェル１２ｈ７の内面に形成された導体金属薄膜（コイル要素の一例）に接続されている。外ブレードＢ２ｂの下端は、ウェル１２ｈ７内に形成された導体金属薄膜を介して、下トンネル１２ｇ４の内面に形成されたコイル要素Ｔ１ｂの先端に接続されている。
【0092】
コイル要素Ｔ１ｂの後端は、ウェル１２ｈ８の内面に形成された導体金属薄膜（コイル要素の一例）に接続されている。コイル要素Ｔ１ｂの後端は、ウェル１２ｈ８の内面に形成された導体金属薄膜を介して、外ブレードＢ３ｂの下端に接続されている。
【0093】
外ブレードＢ３ｂは、上下方向に延在するコイル要素であり、ウェル１２ｈ８からウェル１２ｈ６まで設けられている。外ブレードＢ３ｂの上端は、ウェル１２ｈ６の内面に形成された導体金属薄膜（コイル要素の一例）に接続されている。外ブレードＢ３ｂの上端は、ウェル１２ｈ６内に形成された導体金属薄膜を介して、上トンネル１２ｇ３の内面に形成されたコイル要素Ｔ２ｂの後端に接続されている。
【0094】
コイル要素Ｔ２ｂの先端は、ウェル１２ｈ５の内面に形成された導体金属薄膜（コイル要素の一例）に接続されている。コイル要素Ｔ２ｂの先端は、ウェル１２ｈ５の内面に形成された導体金属薄膜を介して、内ブレードＢ４ｂの上端に接続されている。
【0095】
内ブレードＢ４ｂは、外ブレードＢ２ｂよりも内側の位置にて、上下方向に延在するコイル要素である。内ブレードＢ４ｂの下端は、下ブレードＢ５ｂの先端に接続されている。下ブレードＢ５ｂは、内ブレードＢ４ｂの下端から後ろ側壁面１２ｄへ向けて延在して設けられている。
【0096】
下ブレードＢ５ｂの後端は、内ブレードＢ６ｂの下端に接続されている。内ブレードＢ６ｂは、外ブレードＢ３ｂよりも内側の位置にて、上下方向に延在するコイル要素である。内ブレードＢ６ｂの上端は、天板ブレードＢ１ａの一端に接続されている。
【0097】
以上のようにして、複数のコイル要素によって第２サドルコイルが構成される。
【0098】
第１サドルコイルと第２サドルコイルは、低周波核種用コイル１４を両側から挟むように設けられている。第１サドルコイル及び第２サドルコイルを構成する複数のコイル要素を立体的に交差させることで、コイルの巻き数及びインダクタンスを増加させることができる。
【0099】
また、副電極板Ｐ２ａは、天板ブレードＢ１ｂに接続されており、副電極板Ｐ２ｂは、天板ブレードＢ１ａに接続されている。
【0100】
ＨＦ一次共振器１６は、ヘルムホルツコイルによって構成される共振回路である。図４に示すように、そのヘルムホルツコイルは、一対のサドルコイル（第１サドルコイルと第２サドルコイル）によって構成される。第１サドルコイルと第２サドルコイルは、コンデンサ１８の主電極板Ｐ１ａ，Ｐ１ｂを中心に二回転対称に配置されている。そのヘルムホルツコイルが形成する磁場の中心（つまり試料の中心）に、振動磁場が形成される。
【0101】
図５には、ＨＦ一次共振器１６の等価回路が示されている。インダクタンスＬＤ１を実現する第１サドルコイルが、可変容量ＣＶを有するコンデンサ１８の一方の電極に接続されている。インダクタンスＬＤ２を実現する第２サドルコイルが、コンデンサ１８の他方の電極に接続されている。これにより、第１サドルコイルと第２サドルコイルが、コンデンサ１８を介して並列に接続される。この回路を構成するコイルは、ダブルコイルと呼ばれる。
【0102】
ＨＦ一次共振器１６は、ダブルコイルによって構成されているため、ＨＦ一次共振器１６の全体のインダクタンスＬＤは、以下の式（４）で定義されるように、第１サドルコイルのインダクタンスＬＤ１と第２サドルコイルのインダクタンスＬＤ２との並列の和である。
ＬＤ＝ＬＤ１ＬＤ２／（ＬＤ１＋ＬＤ２）・・・（４）
ＬＤ＝ＬＤ１ＬＤ２／（ＬＤ１＋ＬＤ２）・・・（４）
【0103】
インダクタンスＬＤ１とインダクタンスＬＤ２が同じである場合（ＬＤ１＝ＬＤ２の場合）、インダクタンスＬＤは、以下の式（５）で定義される。
ＬＤ＝ＬＤ１／２・・・（５）
ＬＤ＝ＬＤ１／２・・・（５）
【0104】
ＨＦ一次共振器１６の共振周波数ω０
Ｄは、以下の式（６）で定義される。
単純化のため、Ｃ１及びＣ２は、その効果が無視できるほど小さい値とした。
【数2】
【0105】
実施形態についての式（６）（ダブルコイルについての式）と、従来技術についての式（３）（シングルコイルについての式）と、を比較する。実施形態と従来技術とで共振周波数は同じ値に設定される（ω０
Ｄ＝ω０
Ｓ）。そのため、実施形態に係るインダクタンスＬＤ１と従来技術に係るインダクタンスＬＳ１との間には、以下の式（７）に示す関係が成立する。
ＬＤ１＝ＬＳ１×４・・・（７）
ＬＤ１＝ＬＳ１×４・・・（７）
【0106】
つまり、ダブルコイル方式におけるサドルコイル１個当たりのインダクタンスは、シングルコイル方式におけるサドルコイル１個当たりのインダクタンスの４倍となる。
【0107】
一般的に、第１サドルコイルと第２サドルコイルが同相モードで振動磁場を誘起する場合、ヘルムホルツコイルの磁場中心Ｏにおける磁場強度は、第１サドルコイルが発生する磁場の強度と第２サドルコイルが発生する磁場の強度との合成である。この場合、磁場中心におけるシングルコイル方式の磁場強度Ｂ１
Ｓ（Ｏ）と、磁場中心におけるダブルコイル方式の磁場強度Ｂ１
Ｄ（Ｏ）との間には、以下の式（８）に示される関係が成立する。
Ｂ１ Ｄ（Ｏ）＝Ｂ１ Ｓ（Ｏ）×４・・・（８）
Ｂ１ Ｄ（Ｏ）＝Ｂ１ Ｓ（Ｏ）×４・・・（８）
【0108】
従って、実施形態に係るＨＦ一次共振器１６において磁場中心に発生するＨＦ搬送波の照射磁場効率は、従来技術に係るＨＦ一次共振器１０６において磁場中心に発生するＨＦ搬送波の照射磁場効率の４倍となる。
【0109】
以下、低周波核種用コイル１４の形状がＨＦ搬送波に与える影響について説明する。
【0110】
低周波核種用コイル１４（ソレノイドコイル）の磁場軸と高周波核種用コイル２０（ヘルムホルツコイル）の磁場軸は、互いに直交する。
【0111】
磁場軸に沿った方向をアキシャル方向とし、アキシャル方向に直交する方向をラジアル方向とする。上述したように、低周波核種用コイル１４は、リボン形状の導体によって構成されている。その導体の面の法線は、ラジアル方向に平行である。そのため、高周波核種用コイル２０の磁場中心にＨＦ搬送波を誘起しようとすると、ＨＦ振動電磁波がリボン状導体を貫通する際に生じる渦電流損、又は、リボン導体での反射の効果によって、低周波核種用コイル１４が存在しない場合と比べて、磁場中心における照射磁場効率が低下する。一方、互いに隣り合うリボン導体の間の隙間が大きい場合、ＨＦ振動磁場の照射効率の低下は生じにくくなる。
【0112】
低周波核種用コイル１４のリボン幅Ｄ１とリボン間隔Ｄ２との比率に着目すると、リボン間隔Ｄ２に対してリボン幅Ｄ１が大きいと、過電流損や反射によって、ＨＦ振動磁場の照射効率が低下する。一方、リボン幅Ｄ１に対してリボン間隔Ｄ２が大きいと、低周波核種用コイル１４の抵抗が増大し、ＬＦ振動磁場の照射効率又はＬＦ観測核の測定感度が、低下する。高周波の照射磁場効率の低下防止と、低周波の照射磁場効率の低下防止と、を両立させるためには、例えば、リボン幅とリボン間隔との比率として、リボン幅：リボン間隔＝１：１、又は、その付近が設定される。
【0113】
例えば、リボン幅Ｄ１とリボン間隔Ｄ２との比率が、以下の式（９）を満たすように定められる。
０．９／１．１≧リボン幅Ｄ１／リボン間隔Ｄ２≧１．１／０．９・・・（９）
０．９／１．１≧リボン幅Ｄ１／リボン間隔Ｄ２≧１．１／０．９・・・（９）
【0114】
実施形態に係るＨＦ一次共振器１６の動作は、特許第６９３１５６５号公報に記載されている動作と同じである。つまり、ＨＦ一次共振器１６は、外部の二次コイルと誘導結合することで、共振回路として機能し、試料が配置される空間にＨＦ磁場を照射する。これにより、試料中のＨＦ核種の共鳴信号を検出することができ、また、ＨＦ核種をデカップリングしてＬＦ核種の信号を高分解能で測定することができる。
【0115】
具体的な実施例として、ＨＦ信号磁場の照射効率を測定した。９．４Ｔマグネット下（ＨＦ搬送周波数＝４００ＭＨｚ）において、ＮＭＲ検出器が搭載されたクライオコイルＭＡＳプローブを極低温状態（＜２０Ｋ）に冷却した。試料は室温下に置かれた。１Ｈ－１３Ｃ二重共鳴ＮＭＲ実験法（ＣＰＭＡＳ法）に基づき、１Ｈ磁化のニューテーション周波数を間接測定した。これにより、従来技術に係るＮＭＲ検出器１００をクライオコイルＭＡＳプローブに搭載した場合と、実施形態に係るＮＭＲ検出器１０をクライオコイルＭＡＳプローブに搭載した場合のそれぞれにおいて、入力電力に対するＨＦ振動磁場強度の依存性を測定した。
【0116】
図６には、その測定結果が示されている。横軸は入力電力を示しており、縦軸はＨＦ振動磁場強度を示している。
【0117】
例えば、入力電力が８９Ｗである場合、実施形態のＨＦ振動磁場強度（～８０ｋＨｚ）は、従来技術のＨＦ振動磁場強度（～２２ｋＨｚ）の約４倍となっている。ダブルコイル方式によれば、シングル方式と比較して、照射効率が向上することが分かる。
【0118】
実施形態に係るＮＭＲ検出器１０によれば、トンネルの内面に形成されたコイル要素Ｔ１ａ，Ｔ１ｂ，Ｔ２ａ，Ｔ２ｂは、絶縁体ブロック１２の内部に形成され、絶縁体ブロック１２の表面よりも試料に近い位置に配置される。つまり、コイル要素Ｔ１ａ，Ｔ１ｂ，Ｔ２ａ，Ｔ２ｂは、従来技術に係るブレード状のコイル要素よりも、試料に近い位置に配置される。それ故、試料が配置される空間における磁束密度が高くなり、ＨＦ照射磁場の効率を向上させることができる。
【0119】
また、実施形態では、トンネルの内面に形成されたコイル要素以外のコイル要素（Ｂ１ａ～Ｂ６ａ，Ｂ１ｂ～Ｂ６ｂ）は、低周波核種用コイル１４からなるべく離れた外周壁面１２ｅに形成されている。そのため、これらのコイル要素（Ｂ１ａ～Ｂ６ａ，Ｂ１ｂ～Ｂ６ｂ）と低周波核種用コイル１４との相互作用の影響を極力抑えることができる。
【0120】
つまり、高周波核種用コイル２０の一部のコイル要素（コイル要素Ｔ１ａ，Ｔ１ｂ，Ｔ２ａ，Ｔ２ｂ）を試料になるべく近い位置に配置することで、ＨＦ照射磁場の効率を向上させると共に、高周波核種用コイル２０の他のコイル要素（Ｂ１ａ～Ｂ６ａ，Ｂ１ｂ～Ｂ６ｂ）を、低周波核種用コイル１４からなるべく離れた位置に配置することで、低周波核種用コイル１４との相互作用による影響を極力抑えることができる。
【0121】
また、高周波核種用コイル２０を構成する複数のコイル要素が立体的に交差するため、高周波核種用コイル２０の巻き数を、従来技術に係る高周波核種用コイルの巻き数よりも増やして、ダブルコイル方式に必要なインダクタンスを確保することができる。
【0122】
また、実施形態によれば、従来技術に係る折り返しブレードが不要となるため、ＨＦ照射磁場の効率を向上させることができる。
【0123】
また、副電極板Ｐ２ａ，Ｐ２ｂと上トンネル内のコイル要素Ｔ２ａ，Ｔ２ｂとの間には、肉厚の絶縁体が設けられているため、原理的に沿面放電は発生しない。それ故、ＨＦ磁場を安定的に照射することができる。
【0124】
ＨＦ一次共振器１６を構成するコイル要素は、めっき等によって絶縁体ブロック１２上に形成される。例えば、レーザー加工等によって、外周壁面１２ｅに、ＨＦ一次共振器１６を構成する各コイル要素の形状を有する溝を形成する。次に、外周壁面１２ｅに対して銅めっき等のめっき処理を施し、銅等の金属によって溝を埋める。そして、溝以外の面の金属をエッチング等によって剥離する。また、絶縁体ブロック１２に上トンネル１２ｇ１，１２ｇ３及び下トンネル１２ｇ２，１２ｇ４を形成し、上トンネル１２ｇ１，１２ｇ３及び下トンネル１２ｇ２，１２ｇ４の内面に、銅等の金属薄膜を形成する。また、絶縁体ブロック１２の外側面の全体をアルミナ粉末等の絶縁材料でコーティングすることで、ＨＦ一次共振器１６の全面を絶縁体で覆う。また、コイル設置部１２ａに形成された主貫通孔１２ｆの内面全体に対してめっき処理を施すことで、導体膜を形成する。その後、導体膜に対してパターニングを施した上で、エッチング処理を施すことで、低周波核種用コイル１４が形成される。
【0125】
以下、実施形態に係るＮＭＲプローブの回路構成について説明する。
【0126】
実施形態に係るＮＭＲプローブの回路構成を説明する前に、従来技術に係るＮＭＲプローブの回路構成について説明する。図７には、従来技術に係るＮＭＲプローブの回路構成が示されている。
【0127】
真空容器２００内には真空断熱空間２０２が形成されている。低周波核種用コイル２０４、ＨＦ一次共振器２０６、チューニング可変コンデンサ２０８、バランス可変コンデンサ２１０、マッチング可変コンデンサ２１２、ＬＦ用伝送線路（極低温用同軸ケーブル）２１４、デュプレクサー２１６、及び、プリアンプ２１８が、真空断熱空間２０２内に設けられている。これらは真空容器２００内にて冷却され、これにより、ＮＭＲ信号の検出感度が向上する。
【0128】
低周波核種用コイル２０４の一端にチューニング可変コンデンサ２０８が接続され、低周波核種用コイル２０４はチューニング可変コンデンサ２０８を介してグランドに接続されている。また、低周波核種用コイル２０４の他端にバランス可変コンデンサ２１０が接続され、低周波核種用コイル２０４はバランス可変コンデンサ２１０を介してグランドに接続されている。これにより、同調が行われる。また、低周波核種用コイル２０４の一端はマッチング可変コンデンサ２１２に接続されており、これにより整合が行われる。その一端は、マッチング可変コンデンサ２１２を介してＬＦ用伝送線路２１４に接続され、更に、ＬＦ用伝送線路２１４を介して、デュプレクサー２１６及びプリアンプ２１８に接続されている。これらの構成要素は、真空断熱空間２０２内にて冷却される。低周波核種用コイル２０４の導体部分の温度を極低温に下げることで、低周波核種（ＬＦ）のＮＭＲ信号の検出感度が向上する。また、デュプレクサー２１６にはＬＦ送信ポート２２０が接続されており、プリアンプ２１８にはＬＦ受信ポート２２２が接続されている。デュプレクサー２１６は、送信時には、ＬＦ送信ポート２２０を介して分光計から送られた送信信号を低周波核種用コイル２０４に送り、受信時には、低周波核種用コイル２０４にて検出されたＮＭＲ信号をプリアンプ２１８に送る。ＮＭＲ信号はプリアンプ２１８によって増幅されて、ＬＦ受信ポート２２２を介して分光計に送られる。
【0129】
低周波核種用コイル２０４を囲むようにＨＦ一次共振器２０６が設置されている。ＨＦ一次共振器２０６は、一対のサドルコイル（サドルコイル２２４，２２６）からなるヘルムホルツコイルと、サドルコイル２２４，２２６の間に設けられた副コンデンサ２２８及び主コンデンサ（可変コンデンサ）２３０と、を含み、これらの構成要素によってＬＣ共振回路として構成されている。これらの構成要素は、真空断熱空間２０２内にて冷却される。低周波核種用コイル２０４の導体部分の温度を極低温に下げることで、低周波核種（ＬＦ）のＮＭＲ信号の検出感度に影響を与えないようになっている。真空容器２００の外部には、ＨＦ一次共振器２０６に対応する位置にＨＦ二次コイル２３２が移動可能に設けられている。ＨＦ一次共振器２０６は、そのＨＦ二次コイル２３２とワイヤレスに結合している。ＨＦ二次コイル２３２は、ＨＦ用伝送線路（同軸ケーブル）２３４を介してＨＦ送受信ポート２３６に接続されている。これにより、ＨＦ一次共振器２０６は、ＨＦ二次コイル２３２とＨＦ用伝送線路２３４を介してＨＦ送受信ポート２３６に電気的に接続されている。また、ＨＦ送受信ポート２３６は、マッチング可変コンデンサ２３８を介してＨＦ送受信ポート２４０に接続されている。ＨＦ送受信ポート２４０は電気的に分光計に接続されている。また、マッチング可変コンデンサ２４２が、ＨＦ送受信ポート２３６に接続されている。上記の構成によれば、高周波に対応する電磁波をＨＦ一次共振器２０６から試料に照射することが可能となる。
【0130】
従来技術においては、低周波核種用コイル２０４の主要な照射磁場の向きとＨＦ一次共振器２０６の主要な照射磁場の向きとが直交するように、低周波核種用コイル２０４とＨＦ一次共振器２０６とが配置される。そのため、ＬＦ回路とＨＦ回路との相互インダクタンスに基づく誘導性結合は生じない。また、ＨＦ一次共振器２０６のサドルコイルを構成するコイル要素と低周波核種用コイル２０４を構成するコイル要素との間隔は、リボン状のソレノイドコイルの有限長の幅に比べて、比較的に離れている。サドルコイルを構成するコイル要素の形状がブレード状であり、互いに向き合っている電極の面積が小さい。そのため、容量性結合も抑制されて非常に弱い。
【0131】
ＨＦ回路とＬＦ回路との相互干渉性は、ＬＦポート（ＬＦ送信ポート２２０、ＬＦ受信ポート）とＨＦ送受信ポート２３６との間の透過特性によって測定される。ＬＦポートの周波数（例えば、実測値で１００ＭＨｚ）のオーダーは、容量性結合の影響を無視できるオーダーであり、相互干渉性も低いため、透過損失は大きい。また、ＨＦ送受信ポート２３６の周波数（例えば、実測値で４００ＭＨｚ）についても、透過損失は大きく（例えば、実測値で－３０ｄＢ以下）、ＬＦ回路の共振周波数を調節してもＨＦ回路の共振周波数に影響がない。そのため、試料が配置されている空間への低周波磁場及び高周波磁場の効率的な照射は阻害されない。
【0132】
実施形態においても、低周波核種用コイル１４の主要な照射磁場の向きとＨＦ一次共振器１６の主要な照射磁場の向きとが直交するように、低周波核種用コイル１４とＨＦ一次共振器１６とが配置されている。そのため、相互インダクタンスに基づく誘電性結合は生じない。
【0133】
一方で、図１に示すように、ＨＦ一次共振器１６の高周波核種用コイル２０（サドルコイル）を構成するコイル要素（コイル要素Ｔ１ａ，Ｔ１ｂ，Ｔ２ａ，Ｔ２ｂ）が、低周波核種用コイル１４の側面に近接して配置される。そのため、特にＨＦ搬送周波数（例えば、実測値で４００ＭＨｚ）においては、容量性結合に起因する回路間の相互干渉性によって、透過損失が小さくなる。例えば、透過損失は、実測値で０ｄＢ～１０ｄＢとなる。そのため、試料が配置されている空間への高周波磁場の効率的な照射が阻害されることになる。
【0134】
以下、実施形態において、ＨＦ回路とＬＦ回路との間の相互干渉性を抑制するための構成について説明する。
【0135】
ＮＭＲ測定における高周波の周波数は、４００ＭＨｚ～１ＧＨｚのＶＨＦ帯に含まれる。そのため、低周波核種用コイル１４と可変コンデンサ（チューニング可変コンデンサ２０８、バランス可変コンデンサ２１０）とを接続する線要素の長さが、その波長と同程度又はそれ以下（例えば、数ｃｍ～１０ｃｍ）である場合、その線要素上に生じる電流密度分布の変化を無視することができない。ＬＦ回路は、線路長が導入された分布定数回路として扱うことが適当である。
【0136】
以下、このような回路において、ＨＦ搬送波を試料の中心に安定して照射する構成、及び、高周波磁場がＬＦポートへと漏れない構成について説明する。
【0137】
【0138】
実施形態においては、線要素であるノード３０が、低周波核種用コイル１４の一端とチューニング可変コンデンサ２０８との間に設けられ、線要素であるノード３２が、低周波核種用コイル１４の他端とバランス可変コンデンサ２１０との間に設けられている。具体的には、ノード３０の一端が低周波核種用コイル１４の一端に接続され、ノード３０の他端がチューニング可変コンデンサ２０８に接続されている。また、ノード３２の一端が低周波核種用コイル１４の他端に接続され、ノード３２の他端がバランス可変コンデンサ２１０に接続されている。これにより、仮想的なバランスループ回路が構成される。ノード３０，３２の線路長は同じである。ノード３０，３２とグランド（共通グランド）との間に設けられている可変コンデンサ（チューニング可変コンデンサ２０８、バランス可変コンデンサ２１０）の容量は、ＨＦ周波数との関係で十分に大きいため、可変コンデンサの長さは、ＨＦ周波数との関係では実質的に一定とみなすことができる。これらの可変コンデンサの容量を変えることで、ＬＦ搬送波に対する同調が行われる。
【0139】
ここでは、低周波核種用コイル１４（ソレノイドコイル）は、その中央で高周波核種用コイル２０（サドルコイル）との容量性結合を有するものとする。ＨＦ搬送波がバランスループ回路上に定常波を形成する条件は、以下の式（１０）で定義される。
線路長Ｗ＝（２ｍ＋１）×λＨＦ／４・・・（１０）
ｍ＝０，１，２，・・・
線路長Ｗ＝（２ｍ＋１）×λＨＦ／４・・・（１０）
ｍ＝０，１，２，・・・
【0140】
線路長Ｗは、以下に示すように定義される。
線路長Ｗ＝［低周波核種用コイル１４の全長の半分の線路長］＋［ノード（ノード３０又はノード３２）の線路長］＋［可変コンデンサ（チューニング可変コンデンサ２０８、バランス可変コンデンサ２１０）からグランドまでの線路長］
線路長Ｗ＝［低周波核種用コイル１４の全長の半分の線路長］＋［ノード（ノード３０又はノード３２）の線路長］＋［可変コンデンサ（チューニング可変コンデンサ２０８、バランス可変コンデンサ２１０）からグランドまでの線路長］
【0141】
λＨＦは、ＨＦ搬送波の波長である。
【0142】
つまり、線路長Ｗが、ＨＦ搬送波の波長λＨＦの四分の一の奇数倍である場合、ＨＦ搬送波がバランスループ回路上で定常波を形成する。
【0143】
グランドにて、上記の定常波の電位振幅は０となり、電流振幅は最大となる。低周波核種用コイル１４の中央（つまり試料の中心）にて、上記の定常波の電位振幅は最大となり、電流振幅は０となる。そのため、ＨＦ回路とＬＦ回路は、相互に非干渉的に振る舞うことができる。
【0144】
【0145】
図８に示されているバランスループ回路を、そのままＬＦ回路として適用する場合、チューニング可変コンデンサ２０８及びバランス可変コンデンサ２１０の容量を変化させたときに、線路長Ｗが、上記の式（１０）の条件を満たさなくなることがある。この場合、ＨＦ搬送波の定常波が形成されず、ＨＦ回路とＬＦ回路とが相互に干渉するという問題が生じる。また、ＨＦ回路のマッチング可変コンデンサへの分岐をノード３２の途中に設けた場合、ＨＦ搬送波がＬＦポートに透過し、ＨＦ回路の独立性が損なわれる。
【0146】
ＨＦ搬送波の共振周波数を有するＬＣ直列共振トラップ３４を、バランスループ回路の中間点（シャント点）に設けることで、これらの問題は解消される。ＬＣ直列共振トラップ３４は、接続回路の一例である。具体的には、ＬＣ直列共振トラップ３４の一端（例えばコイルの一端）が、ノード３０の途中の位置に接続され、ＬＣ直列共振トラップ３４の他端（例えばコンデンサの一方の電極）が、ノード３２の途中の位置に接続される。この場合、ＨＦ搬送波がバランスループ回路上に定常波を形成する条件は、以下の式（１１）で定義される。
線路長Ｗｓ＝（２ｍ＋１）×λＨＦ／８・・・（１１）
ｍ＝０，１，２，・・・
線路長Ｗｓ＝（２ｍ＋１）×λＨＦ／８・・・（１１）
ｍ＝０，１，２，・・・
【0147】
線路長Ｗｓは、以下に示すように定義される。
線路長Ｗｓ＝［低周波核種用コイル１４の全長の半分の線路長］＋［低周波核種用コイル１４の端部からノード上でＬＣ直列共振トラップ３４が挿入される位置までの線路長］
線路長Ｗｓ＝［低周波核種用コイル１４の全長の半分の線路長］＋［低周波核種用コイル１４の端部からノード上でＬＣ直列共振トラップ３４が挿入される位置までの線路長］
【0148】
つまり、ＬＣ直列共振トラップ３４は、低周波核種用コイル１４の中央から線路長Ｗｓの位置（シャント点）にて、ノード３０，３２に接続され、ノード３０，３２は、その位置（シャント点）にて、ＬＣ直列共振トラップ３４を介して互いに接続される。線路長Ｗｓが、ＨＦ搬送波の波長λＨＦの八分の一の奇数倍である場合、ＨＦ搬送波がバランスループ回路上で定常波を形成する。
【0149】
式（１１）の条件が満たされるとき、低周波核種用コイル１４との容量性結合によって流れ込んだＨＦ搬送波は、ノード３０上のシャント点とノード３２上のシャント点との間に９０°の位相差を伴って分布する。この状態で、ＬＣ直列共振トラップ３４が、シャント点にてノード３０，３２に接続されると、ＬＣ直列共振トラップ３４の中央におけるＨＦ搬送波の位相差は１８０°となる。その結果、低周波核種用コイル１４と、低周波核種用コイル１４からノード３０，３２のシャント点までの部分と、ＬＣ直列共振トラップ３４と、によって形成される閉ループ上で、定常波が形成される。
【0150】
式（１０）で定義される条件に基づき、低周波核種用コイル１４の中央（つまり試料の中心）にて、上記の定常波の電位振幅は最大となり、電流振幅は０となる。また、ＬＣ直列共振トラップ３４の中央にて、電位振幅は０となり、電流振幅は最大となる。従って、ＨＦ回路とＬＦ回路は、相互に非干渉的に振る舞うことができる。
【0151】
ＨＦ搬送波は、上記の閉ループ上にて定常波となり、シャント点からグランドまでに存在する回路要素にほとんど漏れない。従って、チューニング可変コンデンサ２０８及びバランス可変コンデンサ２１０の容量変化、及び、ＬＦポートとの整合を取るマッチング可変コンデンサ２１２の容量変化が、ＨＦ回路の共振条件に与える影響は、図８に示されている構成と比べて、少ない。
【0152】
なお、ＬＣ直列共振トラップ３４に含まれるコンデンサの容量Ｃｓが大きいと、ＮＭＲ信号の誘導起電力を得るための低周波核種用コイル１４両端の電位差が減少し、検出感度が低下する。容量Ｃｓを、チューニング可変コンデンサ２０８の容量ＣＴ又はバランス可変コンデンサ２１０の容量ＣＢよりも十分に小さくすることで（例えば１／１０以下）、検出感度の低下を防止することができる。
【0153】
図１０には、実施形態に係るＮＭＲプローブの回路構成が示されている。図１０に示されている回路構成は、図９に示されている構成を含む。つまり、式（１０）で定義される線路長Ｗを形成するためのノード３０，３２が設けられ、また、式（１１）で定義される線路長Ｗｓの位置（シャント点）にて、ＬＣ直列共振トラップ３４がノード３０，３２に接続されている。
【0154】
図１０に示されている回路構成について説明する。この回路は、実施形態に係るＮＭＲ検出器１０を含む。
【0155】
真空容器２００内には真空断熱空間２０２が形成されている。低周波核種用コイル１４、ＨＦ一次共振器１６、ＬＣ直列共振トラップ３４、チューニング可変コンデンサ２０８、バランス可変コンデンサ２１０、マッチング可変コンデンサ２１２、ＬＦ用伝送線路（極低温用同軸ケーブル）２１４、デュプレクサー２１６、及び、プリアンプ２１８が、真空断熱空間２０２内に設けられている。これらは真空容器２００内にて冷却され、これにより、ＮＭＲ信号の検出感度が向上する。
【0156】
低周波核種用コイル１４の一端にチューニング可変コンデンサ２０８が接続され、低周波核種用コイル１４はチューニング可変コンデンサ２０８を介してグランドに接続される。また、低周波核種用コイル１４の他端にバランス可変コンデンサ２１０が接続され、低周波核種用コイル１４はバランス可変コンデンサ２１０を介してグランドに接続される。これにより、同調が行われる。また、低周波核種用コイル１４の一端はマッチング可変コンデンサ２１２に接続されており、これにより整合が行われる。その一端は、マッチング可変コンデンサ２１２を介してＬＦ用伝送線路２１４に接続され、更に、ＬＦ用伝送線路２１４を介して、デュプレクサー２１６及びプリアンプ２１８に接続されている。これらの構成要素は、真空断熱空間２０２内にて冷却される。低周波核種用コイル１４の導体部分の温度を極低温に下げることで、低周波核種（ＬＦ）のＮＭＲ信号の検出感度が向上する。また、デュプレクサー２１６にはＬＦ送信ポート２２０が接続されており、プリアンプ２１８にはＬＦ受信ポート２２２が接続されている。デュプレクサー２１６は、送信時には、ＬＦ送信ポート２２０を介して分光計から送られた送信信号を低周波核種用コイル１４に送り、受信時には、低周波核種用コイル１４にて検出されたＮＭＲ信号をプリアンプ２１８に送る。ＮＭＲ信号はプリアンプ２１８によって増幅されて、ＬＦ受信ポート２２２を介して分光計に送られる。
【0157】
低周波核種用コイル１４を囲むようにＨＦ一次共振器１６が設置されている。ＨＦ一次共振器１６は、一対のサドルコイル（高周波核種用コイル２０）からなるヘルムホルツコイルと、一対のサドルコイルの間に設けられた副コンデンサ３６ａ，３６ｂ及びコンデンサ（主コンデンサ）１８と、を含み、これらの構成要素によってＬＣ共振回路として構成されている。副コンデンサ３６ａ，３６ｂは、平行板１２ｂ１，１２ｂ２、主電極板Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ及び副電極板Ｐ２ａ，Ｐ２ｂによって構成される。これらの構成要素は、真空断熱空間２０２内にて冷却される。低周波核種用コイル１４の導体部分の温度を極低温に下げることで、低周波核種（ＬＦ）のＮＭＲ信号の検出感度に影響を与えないようになっている。真空容器２００の外部には、ＨＦ一次共振器１６に対応する位置にＨＦ二次コイル２３２が移動可能に設けられている。ＨＦ一次共振器１６は、そのＨＦ二次コイル２３２とワイヤレスに結合している。ＨＦ二次コイル２３２は、ＨＦ用伝送線路（同軸ケーブル）２３４を介してＨＦ送受信ポート２３６に接続されている。これにより、ＨＦ一次共振器１６は、ＨＦ二次コイル２３２とＨＦ用伝送線路２３４を介してＨＦ送受信ポート２３６に電気的に接続されている。また、ＨＦ送受信ポート２３６は、マッチング可変コンデンサ２３８を介してＨＦ送受信ポート２４０に接続されている。ＨＦ送受信ポート２４０は電気的に分光計に接続されている。また、マッチング可変コンデンサ２４２が、ＨＦ送受信ポート２３６に接続されている。上記の構成によれば、高周波に対応する電磁波をＨＦ一次共振器１６から試料に照射することが可能となる。
【0158】
一般的に、固体ＮＭＲ測定では、ＣＰＭＡＳ法や、信号観測時の１Ｈデカップリング法等、（１００Ｗ－数ｍｓ～２００ｍｓ程度）の高デューティー・高出力パルスを照射する手法がしばしば行われる。実施形態に係るＬＣ直列共振トラップ３４の箇所は、固体ＮＭＲ測定時において、局所的にＨＦ搬送波の電流振幅が最大となる定常波が発生する箇所である。そのため、ＬＣ直列共振トラップ３４において局所的にジュール熱が発生し、観測時間内における受動素子の温度上昇を招きやすい。特に、強誘電体製の積層セラミックコンデンサは電気容量の温度依存性が高いため、高デューティー・高出力パルス照射時に、ＬＣ直列共振トラップ３４の共振周波数がＨＦ搬送波の周波数から著しく外れて、定常波が形成されないことが生じ得る。その結果、試料が配置されている空間において十分なＨＦ振動磁場強度が得られなかったり、低周波の検出コイルの感度効率が低下したりするといった問題が生じ得る。
【0159】
減圧真空中に設置されているＬＣ直列共振トラップ３４を構成する積層セラミックコンデンサを、より積極的に冷却することで、上記の問題を解消することができる。具体的には、積層セラミックコンデンサを、極低温下で熱伝導率の高い絶縁体（例えば、サファイア性のブロック）を介して熱交換器と熱的に接触させることで、局所的な温度上昇を抑制することができる。
【0160】
固体ＮＭＲプローブは、溶液ＮＭＲプローブと比べて、ＨＦ搬送波の照射磁場強度の強さが重視される。有機物試料の測定に際して、例えば、１３Ｃ－ＮＭＲのスペクトル分解能は、観測時の１Ｈデカップリングによって１Ｈ－１３Ｃ双極子相互作用をいかに低減するかに依存する。従って、ＨＦ搬送波の照射磁場効率が高いことが要求される。実施形態に係るＮＭＲ検出器１０によれば、そのような要求に対応することができる。
【0161】
また、本実施形態によって、ＨＦ搬送波の照射磁場効率が高い１Ｈ－Ｘ（他核種）二重共鳴クライオコイルＭＡＳ－ＮＭＲプローブが実現すると、その適用範囲は、有機固体材料にも拡大する。有機物の固体ＮＭＲ測定は、無機物の固体ＮＭＲ測定よりも汎用性及び実用性が高い。固体ＮＭＲ測定の観測感度が４～５倍程度に向上すれば、観測時間が１６倍～２５倍に短縮される効果が得られる。
【符号の説明】
【0162】
１０ ＮＭＲ検出器、１２ 絶縁体ブロック、１４ 低周波核種用コイル、１６ ＨＦ一次共振器、１８ コンデンサ、２０ 高周波核種用コイル、２２ 誘電体。
【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】