単一の超電導バルク磁極を使った超小型NMRの研究

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。

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。