低感度核用超高感度極低温NMRプローブの開発

低灵敏度核超灵敏低温核磁共振探针的研制

• 批准号: 18710195
• 负责人: 高橋 雅人
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: The Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18710195/
• 关键词: 33S; 四極子核; 極低温プローブ; 高感度化; メタボローム; タウリン

昨年度に引き続き、低感度核用超高感度極低温NMRプローブの開発として33Sプローブの開発を行った。昨年度の研究により決定されたプローブの基本設計により、サンプル直径10mm、サンプル長20mm、3ターンのコイルを直列に接続した6ターンコイルでプローブ製作を行った。コイルのターン数が多いほどコイルのQ値が大きくなるため高感度化が可能である。しかし、ターン数が多いと高周波では周波数により電流の流れが複雑になるため、3次元高周波電磁界シミュレーションによる解析を追加で行った。その結果、3ターンを直列に並べた6ターンのコイルが実現可能であることが判明した。このターン数は通常溶液用の鞍型コイルとしては多すぎる数であるが、33Sのような低周波核種専用(500MHzNMRで38.38MHz)であるためにこれまでにないターン数のコイルが可能である。また実際にこのコイルを製作し、ネットワークアナライザで共振特性や高周波磁場分布を調べた。その結果、3次元高周波電磁界シミュレーションとそれによって得られたSパラメータを使った回路シミュレータの結果とよく一致していることが確認できた。性能検討の結果、感度の向上をより重視することにしたため、コイルの直径を小さくし、可能な限り室温試料空間に近づける構造にした。これは、極低温のコイルと室温の試料空間が接触する可能性が大きくなるため技術的に困難であるが、感度向上に寄与が可能である。このためにコイル支持には超肉薄の石英管を使用した。これらの開発により33Sのより高感度な測定が可能となった。

从去年开始，我们开发了33S探针，以开发出对低敏感性核武器的超高敏感，非常低温的NMR探针。基于去年由研究确定的探针的基本设计，使用直径为10mm，长度为20mm的6扭转线圈制造探针，并串联连接3圈线圈。线圈越多，线圈的Q值越大，则可以提高灵敏度。但是，当转弯数量较大时，电流流在高频下的频率变得复杂，因此对3D高频电磁场模拟进行了分析。结果，发现可以实现具有6圈的线圈。对于正常溶液而言，对于马鞍线圈而言，这一数量太多了，但是由于仅适用于低频核素（在500MHz NMR时为38.38MHz），因此可以使用具有前所未有的转弯的线圈。该线圈实际上是制造的，并使用网络分析仪检查了共振特性和高频磁场分布。结果，证实了使用3D获得的S-参数的3D高频电磁场模拟和电路模拟器的结果非常吻合。由于性能研究，我们决定更加重视提高灵敏度，因此我们降低了线圈的直径，并使其成为一种结构，使其可以尽可能接近室温样品空间。从技术上讲，这是很困难的，因为室温下的低温线圈和样品空间可能会有助于提高灵敏度。因此，使用超薄石英管用于线圈支撑。这些事态发展使得以更高灵敏度测量33s成为可能。