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ELECTRON SPIN RESONANCE MEASURING APPARATUS, RESONATOR AND METHOD FOR MEASURING ELECTRON SPIN RESONANCE

Patent code P200016949
File No. OU-0356
Posted date Jun 11, 2020
Application number P2017-184933
Publication number P2019-060697A
Date of filing Sep 26, 2017
Date of publication of application Apr 18, 2019
Inventor
  • (In Japanese)小林 正
  • (In Japanese)上田 徹
  • (In Japanese)原 孝文
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人大分大学
Title ELECTRON SPIN RESONANCE MEASURING APPARATUS, RESONATOR AND METHOD FOR MEASURING ELECTRON SPIN RESONANCE
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a resonator that can hold a sample on a sample base stably and measure electron spin resonance.
SOLUTION: The resonator comprises: a cylindrical part with a cylindrical cavity including a central axis extending in a direction perpendicular to a vertical direction; a sample base arranged in the cylindrical cavity, and having a mounting surface perpendicular to a vertical direction and mounting thereon a sample; a magnetostatic field generation part generating in the cylindrical cavity a magnetostatic field in a direction coincide with an extending direction of the central axis; a coil group 1 arranged outside an upper bottom of the cylindrical cavity, and formed flat in a plane direction perpendicular to the extending direction of the central axis; a coil group 2 arranged outside a lower bottom of the cylindrical cavity, and formed flat in a plane direction perpendicular to the extending direction of the central axis; a gradient magnetic field generation part capable of suppressing current flowing through the coil group 1 and the coil group 2, and generating three-dimensional magnetic field gradient of the magnetostatic field in the cylindrical cavity; and a waveguide tube extending to be perpendicular to the extending direction of the central axis to be connected to the cylindrical cavity from the vertical direction, and guiding microwave in the cylindrical cavity. The microwave can be resonated in the cylindrical cavity in a cylindrical TM mode.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

従来、電子スピン共鳴測定装置を用いて、磁場中に置かれた試料にマイクロ波を照射して不対電子が共鳴時にスピン反転を起こし、エネルギーを吸収することにより得られるESRスペクトルの測定が行われている。

測定されたESRスペクトルに基づいて、不対電子を有する試料の構造等に関する情報が得られる。

誘電損失の大きい試料を測定する場合には、円筒TMモードで共振する共振器を用いて、電子スピン共鳴測定が行われている。

この測定では、試料台の載置面に配置された試料は、円筒空洞の上方から円筒空洞内へ挿入されて、共振器内に保持される(例えば、特許文献1参照)。

試料は、試料台の載置面上に鉛直方向に伸ばされた状態で、電子スピン共鳴が測定される。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、電子スピン共鳴測定装置、共振器及び電子スピン共鳴を測定する方法に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
鉛直方向と直交する方向に伸びる中心軸を有する円筒空洞を有する円筒部と、
前記円筒空洞内に配置され、試料が載置され鉛直方向と直交する載置面を有する試料台と、
前記円筒空洞内に前記中心軸の伸びる向きと一致する方向に静磁場を生成する静磁場生成部と、
前記円筒空洞における一方の底の外側に配置され、前記中心軸の伸びる方向と直交する面方向に扁平な形状を有する第1のコイル群と、
前記円筒空洞における他方の底の外側に配置され、前記中心軸の伸びる方向と直交する面方向に扁平な形状を有する第2のコイル群と、
を有し、前記第1のコイル群及び前記第2のコイル群に流れる電流を制御して、前記円筒空洞内の前記静磁場の3次元方向の磁場勾配を生成させることが可能な勾配磁場生成部と、
前記中心軸の伸びる方向と直交するように伸びて鉛直方向から前記円筒空洞と接続し、前記円筒空洞内にマイクロ波を導波する導波管と、
を備え、前記円筒空洞内でマイクロ波を円筒TMモードで共振可能な共振器と、
マイクロ波を生成して、前記導波管に導波するマイクロ波生成部と、
前記共振部から出力され前記導波管を介して伝搬されるマイクロ波を電気信号に変換し、前記電気信号を増幅して出力する増幅部と、
前記静磁場の大きさ及び前記マイクロ波の周波数と、前記増幅部から出力された前記電気信号とに基づいて、前記静磁場の大きさ、及び、前記マイクロ波の周波数と、前記試料に含まれる不対電子の電子スピン共鳴が生じる磁気共鳴との関係を求める解析部と、
を備える電子スピン共鳴測定装置。

【請求項2】
 
前記第1のコイル群は、第1コイルと、第2コイルと、第3コイルとを有し、
前記第2のコイル群は、第4コイルと、第5コイルと、第6コイルとを有し、
前記第1コイル及び前記第4コイルは、電流が流れることにより磁場を生成して、前記円筒空洞内の前記中心軸の伸びる方向と直交する平面内における第1方向の磁場勾配を生成させ、
前記第2コイル及び前記第5コイルは、電流が流れることにより磁場を生成して、前記円筒空洞内の前記中心軸の伸びる方向と直交する平面内における前記第1方向と直交する第2方向の磁場勾配を生成させ、
前記第3コイル及び前記第6コイルは、電流が流れることにより磁場を生成して、前記円筒空洞内の前記中心軸の伸びる方向の磁場勾配を生成させる請求項1に記載の電子スピン共鳴測定装置。

【請求項3】
 
前記第1コイルと前記第2コイルと前記第3コイルは、実質的に同一平面上に配置され、前記第4コイルと前記第5コイルと前記第6コイルは、実質的に同一平面上に配置される請求項2に記載の電子スピン共鳴測定装置。

【請求項4】
 
前記試料台は、前記円筒部の側部から前記円筒空洞の外部へ取り出し可能である請求項1~3の何れか一項に記載の電子スピン共鳴測定装置。

【請求項5】
 
鉛直方向と直交する方向に伸びる中心軸を有する円筒空洞を有する円筒部と、
前記円筒空洞内に配置され、試料が載置され鉛直方向と直交する載置面を有する試料台と、
前記円筒空洞内に前記中心軸の伸びる向きと一致する方向に静磁場を生成する静磁場生成部と、
前記円筒空洞における一方の底の外側に配置され、前記中心軸の伸びる方向と直交する面方向に扁平な形状を有する第1のコイル群と、
前記円筒空洞における他方の底の外側に配置され、前記中心軸の伸びる方向と直交する面方向に扁平な形状を有する第2のコイル群と、
を有し、前記第1のコイル群及び前記第2のコイル群に流れる電流を制御して、前記円筒空洞内の前記静磁場の3次元方向の磁場勾配を生成させることが可能な勾配磁場生成部と、
前記中心軸の伸びる方向と直交するように伸びて鉛直方向から前記円筒空洞と接続し、前記円筒空洞内にマイクロ波を導波する導波管と、
を備え、前記円筒空洞内でマイクロ波を円筒TMモードで共振可能な共振器。

【請求項6】
 
鉛直方向と直交する方向に伸びる中心軸を有する円筒空洞を有する円筒部と、
前記円筒空洞内に配置され、試料が載置され鉛直方向と直交する載置面を有する試料台と、
前記円筒空洞内に前記中心軸の伸びる向きと一致する方向に静磁場を生成する静磁場生成部と、
前記円筒空洞における一方の底の外側に配置され、前記中心軸の伸びる方向と直交する面方向に扁平な形状を有する第1のコイル群と、
前記円筒空洞における他方の底の外側に配置され、前記中心軸の伸びる方向と直交する面方向に扁平な形状を有する第2のコイル群と、
を有し、前記第1のコイル群及び前記第2のコイル群に流れる電流を制御して、前記円筒空洞内の前記静磁場の3次元方向の磁場勾配を生成させることが可能な勾配磁場生成部と、
前記中心軸の伸びる方向と直交するように伸びて鉛直方向から前記円筒空洞と接続し、前記円筒空洞内にマイクロ波を導波する導波管と、
を備え、前記円筒空洞内でマイクロ波を円筒TMモードで共振可能な共振器を、前記円筒空洞の前記中心軸が鉛直方向と直交する向きに伸びるように配置し、且つ、前記試料台の前記載置面を、鉛直方向と直交する向きに配置した状態で、前記導波管にマイクロ波を導波することと、
前記共振部から出力され前記導波管を介して伝搬されるマイクロ波を電気信号に変換し、前記電気信号を増幅して出力することと、
前記静磁場の大きさ及び前記マイクロ波の周波数と、前記増幅部から出力された前記電気信号とに基づいて、前記静磁場の大きさ、及び、前記マイクロ波の周波数と、前記試料に含まれる不対電子の電子スピン共鳴が生じる磁気共鳴との関係を求めることと、
を含む電子スピン共鳴を測定する方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2017184933thum.jpg
State of application right Published
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