単一の超電導バルク磁極を使った超小型NMRの研究

使用单个超导体磁极的超紧凑核磁共振研究

• 批准号: 22K04911
• 负责人: 岡 徹雄
• 金额: $ 1.83万
• 依托单位: Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04911/
• 关键词: NMR; バルク; 超伝導; 単一; 磁極

本研究ではパルス着磁法を用いて高温超伝導バルク磁石を励磁し、その捕捉磁場空間を使ったNMRを開発する。初年度は磁極面の均一磁場空間を得る磁極開発と、その空間内でNMR信号を検出する信号系の研究を行った。また信号解析についても研究を開始した。パルス着磁ではその磁場侵入による発熱が起こり、捕捉磁場性能は静磁場励磁法より劣る。しかし、磁場侵入はあらかじめ捕捉された磁場分布に左右されるため、複数回の反復励磁法により、発熱が少ない励磁が可能である。バルク磁極の整備を目的に、磁極の向きを固定する必要から着磁コイルへの窒素充填方法を改善した。NMR用磁石として世界初のバルク磁石表面からの信号検出に成功した実績を生かし、40 mFのパルス電源から730 Vから580 Vに至る6回の反復減衰励磁し、磁極表面で2.0 Tの磁場発生に成功した。この磁場分布はカルデラ状であるが、磁極表面から4 mmの位置ではほぼ平坦で、1.5 Tの均一磁場空間が得られ、NMR信号が検出できた。平坦度の評価は次年度に系統的に実施するが、永久磁石を遥かに上回る磁場性能を得たことは今後の成果に期待が持てる。また信号検出の弊害となる機械振動を低減する構造を実現し、これは信号強度の向上に寄与した。NMR信号の検出には、自作の分光計を使って、その入力を1 Ｗから100 Ｗに向上して感度向上を図った。試料を装填するφ0.2 mmのガラス細管を使い、信号検出用のソレノイドコイルによるプローブを製作した。信号検出実験を行いスピンエコー法によるNMR信号の収集に成功した。さらにCPMG法によって積算して得た信号強度比から、現状で水ならびにフルクトースの分析が可能となった。

在这项研究中，使用脉冲着陆方法交换了高温度超导大体磁铁，并使用捕获的磁场空间开发了NMR。在第一年，开发了磁极上磁瓷器空间的开发，并对检测到该空间中NMR信号的信号系统进行了研究。研究也从信号分析开始。脉冲着陆会导致由于磁场的侵入而引起的发烧，并且捕获的磁场性能不如静态磁场激发方法。但是，磁场的侵入取决于预捕获的磁场分布，因此多种重复的磁性方法的热量产生低。氮填充方法已得到改进，以固定磁极的方向，以改善大块磁极。利用世界上第一个散装磁铁表面作为NMR的磁铁的成功，磁极表面的磁极表面的凹陷从40 -mf脉冲电源从730 V到580 V.成功。尽管磁场分布是一个火山口形状，但它距离磁性策略面几乎平坦，并获得了1.5 t磁场空间，并且可以检测到NMR信号。统一的速率将在下一个财政年度系统地进行，但是预计磁场性能的性能远远超过了永久磁铁的。它还实现了一种减少机械振动的结构，这是信号检测的负面影响，这有助于提高信号强度。为了检测NMR信号，将输入从1 W提高到100 W，以使用自制度光谱仪提高灵敏度。使用装有样品的φ0.2mm的玻璃薄管产生了由电磁盘线圈制成的用于信号检测的探针。经过信号检测实验，他成功地通过自旋Eco方法收集了NMR信号。此外，从通过CPMG方法获得的信号强度比，目前可以分析水和果糖。

项目成果

軟鉄ヨークの形状がパルス着磁特性に及ぼす影響の数値解析による評価

通过数值分析评估软铁磁轭形状对脉冲磁化特性的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: Yasuhito Takahashi;Koji Fujiwara;Kengo Sugahara;Tetsuji Matsuo;SHANG JIAHAO，YU CONG，横山和哉，岡 徹雄
• 通讯作者: SHANG JIAHAO，YU CONG，横山和哉，岡 徹雄