Maintenance-free The development of the maintenance free NMR using a permanent magnet

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26350208
• Research Institution: Ichinoseki National College of Technology
• Principal Investigator: 貝原 巳樹雄 一関工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (20290687)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 川谷 亮治 福井大学, 学術研究院工学系部門, 准教授 (30169734) ; 飯島 洋祐 小山工業高等専門学校, 電気電子創造工学科, 助教 (90565441)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 永久磁石 / メインテナンスフリー / NMR / RasberyPie / 周波数変換 / 試料量 / 積算

Outline of Annual Research Achievements

４つの特徴を持つ永久磁石を利用したメインテナンスフリーのNMRを開発した。
第一に、近年広く普及している低コスト高パフォーマンスのマイコン、RasberyPieを、装置のコントロールとデータの処理に用いる方式とした。これによって、装置全体の低コスト化、コンパクト化、汎用性を高めることができた。この装置のコンパクト化は、装置周辺の環境ノイズ等を拾いにくくなることからも望ましい。
第二に、高周波信号を低コストに信号処理するための工夫として、乗算器の1素子を用いるだけの周波数変換方式を採用した。これは基準となる高周波と、その基準の高周波とは、わずかに異なる周波数を持つ二種類の信号を入力してその差異となる注目する信号をローパスフィルターによって抽出する方式である。通常ではGHｚレベルのスペクトラムアナライザーが必要な場面ではあるが、今回の周波数変換方式により、極めて低コストの信号処理を実現することができた。
第三に、分析に必要な試料量が少ない(5mmφ×2㎜：約40マイクロリットル)ことから、試料準備がより容易となる利点を持っている。ただし、これは、信号の絶対強度が小さいことを意味するため、SN比の高い信号取得にとってはマイナスとなる。
第四に、永久磁石を用いたことによるメインナンスフリー性能を特徴とする。今回のNMRでは、ポールピースの中心磁場強度は約15,000ガウスとなり、プロトンの共鳴周波数は、約65MHｚとなった。
なお、自由誘導減衰(Free Induction Decay)信号は、長時間の積算により明瞭な信号となって現れる。よって、積算回数、及び得られたFID信号のフーリエ変換は窓関数を選択して変換する方式とした。