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。

In this study, the magnetization method used high-temperature superconducting magnets to excite the magnetic field, and the magnetic field space was captured using NMR. In the first year of the year, we conducted research on the formation of magnetic pole openings in the uniform magnetic field space on the magnetic pole surface and the generation of NMR signals in the space. Research on signal analysis has begun.パルスMagnetization and Magnetic Field Intrusion による発heat が出こり、Capture Magnetic Field Performance はStatic Magnetic Field Excitation Method より无る.しかし, magnetic field intrusion はあらかじめcapture されたmagnetic field distribution にleft and right されるため, complex repeated excitation method により, 発热 が ない excitation がpossible である. The purpose of maintaining the magnetic pole is the purpose, the direction of the magnetic pole is fixed, and it is necessary to fix the magnetic pole and the filling method of the magnet is improved. Magnet used for NMR, the world's first signal, the surface of the magnet, the signal is released, the success is achieved, and the 40 mF power supply is 730 V, 580 The excitation is repeatedly attenuated from V to 6 times, and the magnetic field of 2.0 T on the magnetic pole surface is successfully generated. The magnetic field distribution is smooth, the magnetic pole surface is flat at 4 mm, the uniform magnetic field space is 1.5 T, and the NMR signal is out. The evaluation of the flatness of the system in the next year and the performance of the permanent magnet's remote magnetic field are expected to be successful in the future. The disadvantages of the signal are reduced, the mechanical vibration is reduced, the structure is present, and the signal strength is increased. The NMR signal is out and the spectrometer is self-made. The sample is filled with a 0.2 mm thin tube, and the signal is produced by using a thin tube with a diameter of 0.2 mm. The signal was collected successfully by the NMR signal method.さらにCPMG method によってintegrationして gotたsignal strength ratioから、current situationで水ならびにフルクトースのanalysesがpossibleとなった.

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