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空洞共振器、及びそれを用いた電子スピン共鳴測定装置 コモンズ

国内特許コード P110003779
整理番号 AF01P001
掲載日 2011年6月29日
出願番号 特願2006-206795
公開番号 特開2008-032553
登録番号 特許第5118319号
出願日 平成18年7月28日(2006.7.28)
公開日 平成20年2月14日(2008.2.14)
登録日 平成24年10月26日(2012.10.26)
発明者
  • 小野 光弘
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 空洞共振器、及びそれを用いた電子スピン共鳴測定装置 コモンズ
発明の概要 【課題】 共振周波数特性を広帯域化することが可能であるとともに、その感度が向上される空洞共振器、及びそれを用いた電子スピン共鳴測定装置を提供する。
【解決手段】 内部に共振空洞11を有する円筒形状の本体部10と、本体部10において円筒形状の円周方向に並ぶように、それぞれ本体部10の中心軸Ax方向を長手方向として設けられた複数のスロット16を有するスロットアレイ15と、スロットアレイ15を構成するスロット16から外部へと放射される電磁波に対して、本体部10の外側に設けられたカバー部20とによって空洞共振器1Aを構成する。
【選択図】 図1
従来技術、競合技術の概要


電子スピン共鳴(ESR:Electron Spin Resonance)を測定するESR測定装置は、電子が有する磁気モーメントを利用して、フリーラジカルのような不対電子を持つ原子や分子について測定することが可能な装置である。フリーラジカルは化学反応性が高いが、ESR測定装置によれば、これを非破壊で測定することが可能である。このようなESR測定の応用分野は、化学、物理学、生物学、及び医学など広範囲にわたっている(例えば特許文献1、2、非特許文献1参照)。



上記したESR測定装置としては、従来、共鳴測定に用いられる共振器に対して連続的にマイクロ波を供給する連続波(CW:Continuous Wave)ESR測定装置と、パルス状のマイクロ波を供給して共鳴測定を行うパルスESR測定装置とが知られている。これらのうち、パルスESR測定装置は、物質の構造解析、あるいはリアルタイムの生化学反応解析などの様々な測定において欠くことができない測定装置となっている。



特に、生体高分子の1nm(ナノメートル)以上の不対電子間距離を測定可能な測定方法は、唯一、電子スピン共鳴法のみである。例えば、現在、疾病の解明、あるいは治療薬の開発のための蛋白質の不対電子間距離の測定には、パルスESR法による二量子遷移ESR測定が用いられている。さらに多くの対をなす不対電子間距離が測定可能になれば、複雑な高分子物質の構造を明らかにすることができ、医学、生理学、薬学、その他の分野において多大な効果をもたらすことが期待される。
【特許文献1】
特開2000-65910号公報
【特許文献2】
特開2005-274167号公報
【非特許文献1】
M. Ono et al., "Development of Pulsed L-band ESRSpectrometer", Proc. 1994 IEEE Instrumentation and Measurement TechnologyConference (IMTC '94), pp.157-160 (1994)

産業上の利用分野


本発明は、電子スピン共鳴などの測定に用いられる空洞共振器、及びそれを用いた電子スピン共鳴測定装置に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
内部に共振空洞を有する円筒形状の本体部と、
前記本体部において前記円筒形状の円周方向に並ぶように、それぞれ前記本体部の中心軸方向を長手方向として設けられた複数のスロットを有するスロットアレイと、
前記スロットアレイを構成する前記スロットから外部へと放射される電磁波に対して、前記本体部の外側に設けられたカバー部と
を備え
前記カバー部は、前記複数のスロットのうちの少なくとも一のスロットに対して設けられ、前記スロットの前記円周方向における両側にそれぞれ前記スロットから外側に延びるように配置された一対の板状部を有することを特徴とする空洞共振器。

【請求項2】
前記カバー部は、前記複数のスロットのそれぞれに対して設けられていることを特徴とする請求項記載の空洞共振器。

【請求項3】
前記カバー部は、前記スロットの前記長手方向における両側にそれぞれ配置され、前記一対の板状部とともに前記スロットから外側に延びる導波管を構成する一対の第2の板状部を有することを特徴とする請求項1または2記載の空洞共振器。

【請求項4】
前記カバー部は、前記スロットとは反対側となる終端部において前記一対の板状部の間を短絡するように設けられた短絡部を有することを特徴とする請求項1~3のいずれか一項記載の空洞共振器。

【請求項5】
前記短絡部は、前記一対の板状部に対して、前記スロットへの接続部と前記終端部との間で可動に構成されていることを特徴とする請求項記載の空洞共振器。

【請求項6】
前記カバー部は、前記本体部の外側に設けられた円筒形状の遮蔽部材を有することを特徴とする請求項1~のいずれか一項記載の空洞共振器。

【請求項7】
前記スロットアレイは、前記円周方向に等間隔に並ぶように設けられた2個以上で所定個数のスロットから構成されていることを特徴とする請求項1~のいずれか一項記載の空洞共振器。

【請求項8】
前記スロットアレイは、前記複数のスロットとして、所定の開口面積の第1のスロットと、前記第1のスロットとは異なる開口面積の第2のスロットとを少なくとも有することを特徴とする請求項1~のいずれか一項記載の空洞共振器。

【請求項9】
共振空洞内に測定対象となる試料が配置される請求項1~のいずれか一項記載の空洞共振器と、
前記空洞共振器に対してパルス状のマイクロ波を供給するマイクロ波供給手段と、
前記空洞共振器からの電子スピン共鳴信号を検出することで前記試料での電子スピン共鳴を測定する信号検出手段と
を備えることを特徴とする電子スピン共鳴測定装置。
国際特許分類(IPC)
画像

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JP2006206795thum.jpg
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) CREST 物質現象の解明と応用に資する新しい計測・分析基盤技術 領域
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