JP3944235B2 - サンプルの核四極子共鳴テスト方法 - Google Patents
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Description
本発明は、上記および他の問題を解消することを探求するものである。
少なくとも1対のパルスを含むパルス・シーケンスをサンプルへ印加して、核四極子共鳴を励起するステップと、
応答信号を検知するステップと、
前記の対のパルスごとに、この対のパルスの2つの要素に続く各応答信号を比較するステップと
を含み、
前記パルス・シーケンスが、前記2つの要素のパルスに続く各スプリアス信号を、対応する真の四極子共鳴信号が完全に打ち消されることなく、比較によって少なくとも部分的に打ち消すことができ、かつ
かかる対のパルスごとに、2つの要素パルスが類似の位相である
方法が提供される。
このような各対のパルスごとに、対のパルスの各要素パルスに先行する(必ずしも直前ではない)各パルスが異なる位相であることが望ましい。これは、スプリアス信号が少なくとも部分的に打ち消すことを保証する好都合な方法である。位相を変えることとは、位相が少なくとも90°、望ましくは少なくとも135°、更に望ましくは180°まで異なることを意味することが望ましい。スプリアス信号を打ち消すことができるよにNQR応答信号を変えさせる他の方法もまた、対のパルスの1つの要素前に飽和パルス列を使用すること、あるいは対のパルスの当該一要素前の磁化の反転を使用することのように可能である。
望ましい実施形態においては、各個のパルス・シーケンスごとに2つの個々のパルス・シーケンスが提供されるならば、このシーケンスに対する検出は、初期パルスに続く次のパルスの終り後にのみ開始する。このことは、本発明を実施する特に便利な方法であることが判った。まず、これは必須の遅延を生じる簡単な方法である。第二に、いかなる場合も、この信号にとって干渉信号と核共鳴応答とを弁別することができないという外ならぬ理由により、初期パルスに続く信号を取得するには通常は適切ではない。
第1および第2の個々のシーケンスに応答して生成された各信号を検出するステップと
を含むサンプルを核共鳴テストする方法が提供されることが望ましい。
初期パルスは、典型的にシーケンスにおける残りのパルスとは異なる特性を有する(通常は、その後で信号が得られない)準備パルス(preparation pulse)として見なされる。例えば、またおそらくは最も重要であるが、各初期パルスが、同じ個々のシーケンスで後に続く更に他のパルスと異なる位相を有することが望ましい。このことは、高感度のテスト結果を獲得する上で重要な特徴となることが判っ々このことが2つのパルス間の任意の位相関係となることが判ったため、初期パルスの位相がシーケンスにおける次のパルスの位相と直交関係にあることが特に望ましい。
望ましくは、パルス・シーケンスは、(少なくとも1つの)第1のパルスと、1つの第2のパルスとを含み、第2のパルスは第1のパルスにより生じる(四極子核の)磁化を少なくとも部分的にロックする。このようなシーケンスは、「スピン・ロッキング」シーケンスと呼ばれ、磁化が等化の単一パルスで得られるよりも長い時間にわたりロックされる。ロッキングは、B1フィールドを磁化に並列に保持することにより得ることができ、このためには第2のパルスが第1のパルスと位相において略々45°ないし180°だけ、望ましくは70°ないし135°だけ、更に望ましくは80°ないし110°だけ異なることを要求し得る。前記スピン・ロッキング・シーケンスは、第1のパルスの自由誘導減衰時間T2*を(2倍、3倍、あるいは更に5倍を)越えた、あるいは実におそらくはスピン・スピン緩和時間T2を越えた磁化をロックすることが可能であるという重要な利点を有する。少なくとも、磁化はある小さな数、例えばT2*の1/10、1/4、あるいは1/2の間ロックされる。
少なくとも第1のパルスと第2のパルスとを含み、第1および第2のパルス間の間隔が第2のパルスの長さより小さく、第2のパルスが第1のパルスにより生成される磁化を少なくとも部分的にロックする、パルス・シーケンスをサンプルに印加して核四極子共鳴を励起するステップと、
応答信号を検出するステップと
を含む四極子核を含むサンプルを核四極子共鳴テストする方法が提供される。
この第3の要素は、磁化に更なるロックを提供することにより感度を強化することができる。第3の要素の位相は、第1および第2の要素の位相間にあり、かつ両者が典型的に90°離れていることが望ましい。
また、パルス・シーケンスが望ましくは第1および第2のパルスの磁化を少なくとも部分的にロックし、更に望ましくは第1および第2のパルスの磁化間の位相である第3のパルスを含む。これは、磁化のロッキングを更に助長し得る。
第1および第2のパルスの位相が少なくとも2つの異なる周波数で励起ピークを一緒に生じるように構成されることが更に望ましい。この特徴は、例えば、(British Technology Group Limitedの)英国特許第2,286,248号にも教示されるように、NQR物質における実質的に同時に異なる共鳴周波数を励起するために用いることもできる。
第2の変更例においては、パルス・シーケンスは、関連位相0°と180°、あるいは0°、90°、180°と270°のみを有するパルスを含むエコー生成シーケンスである。これらパルスは、さもなければ、形状、フリップ角などに関して同じであることが望ましい。これらのことは、おそらくはエコー生成シーケンスの最も簡単なものであり、最も有効であることを証明した。
代替的な望ましい変更例(パルス状スピン・ロッキングに対して特に適する)においては、時間τは比較的短い値に設定されるが、エコーからの信号はシーケンスの最初の少数の(例えば、2つ、5つ、10またはそれ以上の)パルス後にのみ検出される。
また第2の望ましい実施形態に関して、パルス・シーケンスの値τができるだけ小さいことが望ましいことが判った。従って、各初期パルスとシーケンスにおける次のパルス間の間隔が核共鳴が励起されつつある核の値T2*の1倍または2倍より小さいことが望ましく、おそらくは、この間隔がT2*の0.5、0.3または更に0.1倍であることが望ましい。
本発明は、印加磁界の存在しないときに実施されることが望ましい。
少なくとも1対のパルズを含むパルス・シーケンスをサンプルに印加して核四極子共鳴を励起する手段と
応答信号を検出する手段と、
かかる対の2つの要素パルスに続く各応答信号を比較する手段と、
を備え、前記パルス・シーケンスが、2つの要素パルスに続く各スプリアス信号が、対応する真の四極子共鳴信号が完全に打ち消されることなく、前記比較装置により少なくとも部分的に打ち消すことができるようなものであり、かつ各対ごとに、2つの要素パルスが同じ位相であるようなものであるサンプルを核四極子共鳴テストする装置が提供される。
本発明の望ましい諸特徴については、例示としてのみ、添付図面に関して次に記述される。
まず図1において、NQRテストのための装置は、位相/振幅コントロール10とゲート12とを介してr.f.電力増幅器13に接続された無線周波源(radio−frequency source)11を含んでいる。後者の増幅器の出力は、r.f.プローブ14に接続され、このプローブは、サンプルがテスト中の物質(例えば、爆薬物)に核四極子共鳴を励起するため適切な周波数のr.f.パルスで照射できるように、テストされるサンプル(図示せず)の周囲にまたは隣接して配置された1つ以上のr.f.上コイルを含む。r.f.プローブ14はまた、核四極子共鳴信号を検出するため、r.f.レシーバおよび検出回路15に接続されている。検出信号は、回路15から制御コンピュータ16(または、他の制御装置)へ、処理のためおよび信号の加除のために送られる。このコンピュータは、特定の関心物質の存在についての所与の検出閾値を越えたかどうかに従って警告信号を生じるある装置17を含む。警告信号は、通常は、テスト中の物質の存在についてオペレータに警告するため音響または視覚的な警報器を付勢するために用いられる。
位相の巡回によりサンプルからの純正なNQR信号とスプリアス干渉とをを弁別するように設計された任意の振幅、長さおよび形状の一連のr.f.パルスにおいては、できるだけ同じ関連位相を有するr.f.パルスにより生成される応答を比較して操作することが重要である。換言すれば、「類似するもの」は「類似するもの」と比較される、この原理は、本文においては「位相等化(phase equivalence)」の原理と呼ばれる。また、これらのパルスが振幅、周波数、形状および長さのような他の観点で同じであること、あるいは相違が許容し得る程度の影響のものであることが望ましいが、等化位相の原理(principle of equivalent phase)は最も重要である。この原理を満たすことで、位相が励起パルスと未知量だけ異なるいかなるスプリアス応答も、適切な位相巡回によって無効化することができる。
本発明に関する位相等化の原理の発見は、以降の理論的および実験的な発見に基いて予測される。
(i)全ての同位相で加算された信号(0°、0°、0°、0°)
(ii)全ての同位相で減算された信号(0°、0°、0°、0°、、、)
(iii)変更的位相および加算された信号(0°、180°、0°、180°、、、)
(iv)変更的位相および減算された信号(0°、180°、0°、180°、、、)直感的に言えば、信号は、(i)と(iv)から予期されるが、(ii)と(iii)からは信号は予期されず、これはRDXの場合であ(位相の不整合を許容する)。RDXの場合、(ii)は信号なしを示し、(iii)は非常に小さな信号を示すが、(i)と(iv)は大きな信号を示す。しかし、スプリアス応答を生じる材料である砂の場合は、(ii)のみが無信号((iv)から−33dBの減衰)を呈するが、(iii)は部分的に低減した信号(約−12dBの減衰)のみを呈する。(i)と(iv)の両者は大きな信号を生じる。
本発明の第1の望ましい実施形態において、要約すれば、「スピン・ロッキング」(SL)タイプのシーケンスを含む2つの無線周波パルス後に、干渉信号が自由誘導減衰から除去される。
図2(a)に関して示される位相偏移の基本的な変更例において、第2のパルスにより生成される任意の干渉信号は、以降のシーケンス(B)における初期パルスの位相が前のシーケンス(A)における初期パルスの位相に関して180°だけ偏移されることを除いて、できるだけ略々同じである2つのパルス・シーケンス(「A」と「B」で示される)の使用によって除去される。先に示唆したように、後のBシーケンスにおいては、このことは第2のスピン・ロッキング・パルスに続くNQR応答信号の位相を180°だけ偏移する効果を有するが、位相が直前のパルスの位相にのみ依存する干渉信号の位相には何らの効果もない。
SA=Q+I
2番目の(B)パルス・シーケンスにおいては、初期の準備パルスの位相が180°だけ偏移されたことを除けば、2つのパルスが最初のシーケンスにおける対応パルスと同じである。従って、このシーケンスはα180°−t90°であり、これは下記信号を生成する。即ち、
SB=−Q+I
SAおよびSBを差し引くと、Iを除去しQを加算する。
第1の望ましい実施形態の更に複雑であるが更に有効な変更例においては、完全な位相巡回が用いられ、これにおいては、最初のパルスが2番目のパルスと位相において90°だけ異なるという条件に従って、パルス・シーケンスにおける2つのパルスの位相の全てのあり得る組合わせが用いられる。従って、4対の個々のシーケンスを用いる位相巡回シーケンスの1つのあり得る組は、下記のとおりである。即ち、
温度または他のこのような環境パラメータにおける変動は、検査中の核の共鳴周波数に影響を及ぼすことがある。図2(a)に示されたパルス・シーケンスは、制限された帯域幅にわたりオフ共鳴条件において良好に動作し得るが、パルス・シーケンスの別のバージョンはかなり良好にオン共鳴の動作が可能である。本文では「分相パルス」と呼ばれるものの使用を含むこのシーケンスについては、以下において図2(b)に関して記述する。このシーケンスは、NQR信号を増加することが可能である。
第1の実施の形態の別の変更例は、通常は初期準備パルスにおける異なる位相および(または)異なる幅の2つ、3つまたはそれ以上のパルスを組合わせることである。パルスのこのような組合わせは、「重なった」パルスと呼ばれる。重なったパルスはまた本発明の第2の実施の形態(後で述べる)において使用され、この場合は、重なったパルスがスタンド・アローン・パルスとして用いられ、ロックは特に長く維持されないが、重なったパルスはそれら自体の右側においてスピン・ロッキング・パルス・シーケンスである。
更に、おそらくは中間の位相を持つが必ずしも0、90°、180°、あるいは270°ではない更に短いパルスが、X,Y面における更なる磁化を生じるように用いることができ、このような磁化がZ方向に沿って更なる磁化から得られ、これは最初の2つのパルス後も維持する。例えば、最初の2つに続く異なる位相で印加される第3の(P1C)パルスを用いることが可能であり、この位相は、多結晶サンプルに印加される1つの119°パルスに適する0.436のベッセル関数値より大きい磁化を生じるように選択される。第3の(通常は比較的短い)パルスの目的が更に多くの残留磁化をX,Y面にもたらすと同時に、既にX,Y面における磁化をロックすることであるため、その場所は、パルスの相対的長さに従って、適当に0°と90°の間(望ましくは、10°と60°の間、あるいは20°と45°の間、更に望ましくは、26.5°に近い)となる。再び、第4の(P1D)パルスが加えられて、更に多くの残留磁化をX,Y面にもたらし、その位相は適当に90°より大きくなる。更に他のパルスが、前のパルスの位相より大きい90°またはそれ以下の(例えば、45°より大きい)位相を持つことになる。
個々のパルス長さが著しく制限されるならば、より長い重なりシーケンスを用いることが利点となり得る。例えば、シーケンス(P1AP1B)で10μ秒のパルス長さの特定の実験的な構成においては、n=2が最適の応答を生じるが、5μ秒のパルス長さでは、n=5が要求される。
第1の実施の形態の位相巡回手法において有利に保持されるべき重要な条件は、第一に、全てのP2タイプのパルスに関して、類似のものは類似のものから差し引かれることである。即ち、例えば、(第1の実施の形態の第2の変更例を記載した章に示された)先の4つの表の2番目において、2つの90°P2自由誘導減衰信号が、2つの270°信号が行うように正確に相殺する。従って、パルスおよび位相の不完全さは相殺する。
第三に、個々のシーケンスのAおよびB対のそれぞれにおける各P2タイプのパルスが、360°位相変動範囲にわたって望ましくは均等に分布される位相を有する。
本発明の第1の実施の形態の任意の変更例が満足に機能するならば、他の色々な条件もまた満たされることが望ましい。これらは、下記のとおりである。
図3ないし図8に関して、本発明の第1の実施の形態の第1および第2の変更例を用いて行われた種々の実験結果について次に述べる。
y=a.exp(−x/b)
最小2乗適合が、35の「a」に対する値と5990の「b」に対する値とを生じ、値T1ρ≒6ミリ秒を示す。このことは、T1≒14ミリ秒およびT2≒8ミリ秒の値と対比し、但しT2*=0.7ミリ秒であり、全ての値は室温でとられた。
図7は、異なる方法における同じ点を示している。同図において、白丸記号は、1つのP1パルスの異なる長さに対するこのパルスに続く信号強さを表わし、白四角記号は可変長さのP1パルスと固定長100μ秒のパルスP2のスピン・ロッキング・シーケンスに続く信号強さを表わしている。
本発明の第2の望ましい実施形態において、要約すると、干渉信号が多パルス・エコー手法によって除去される。
まず図11に関して、下記形態のオン共鳴パルス状スピン・ロッキング(PSL)「A」シーケンスは、
α0°−τ−α90°−(−2τ一α90°−)n
下記形態の類似の「B」シーケンスで代替される。即ち、
α180°−τ−α90°−(−2τ−α90°−)n
但し、時間τはシーケンスにおける初期パルスと次のパルスとの間の間隔であり、時間2τは残りのパルスに対する「パルス反復時間」と呼ばれる。
同図に示されるように、応答信号の取得がα90°パルスの各々間に生じるが、初期(P1)パルスα0°あるいは準備パルスα180°の直後には生じない。実際に、取得(acquisition)は、機器のリング・ダウンを勘案して、第2のパルス(P2)のやや後に遅れる。シーケンスにおいては、nは任意の適切な値(短いエコー・シーケンスのみが要求されるならば、1または0さえも含む)をとり得る。
本発明の第2の実施の形態の第2の変更例においては、パルス・シーケンスを生じる多数の定常状態自由歳差エコーが開示され、これらシーケンスの全てが初期準備パルスを使用するのではなく、これらシーケンスは全て位相等化の原理をいぜんとして遵守する。
即ち、
A B C D
{α0°−τ−α0°−τ−α180°−τ−α180°−τ−}n
但し、nはシーケンスの反復を表わし、示された角度は位相である。信号は、(A−B−C+D)として組合わされる。このシーケンスは、類似の位相が相互に差し引かれるという位相等化の原理を満たしている。スプリアス信号の打ち消しは、通常は、反対の位相である組合わせ(AとB、CとD)である特定のパルス対の要素の直前の各パルスによって行われる。
A B C D
{α0°−τ−α90°−τ2−α180°−τ3−α270°−τ4−}n
その後に、以降のレシーバ位相A−0°、B−270°、C−180°、D−90°、E−180°、F−270°、G−0°およびH−90°を持つ
E F G H
{α0°−τ1−α270°−τ2−α180°−τ3−α90°−τ4−}n
が続く。このパルス長は同じであることが望ましく、また14Nの如きスピン−1核に対する最適値119°にできるだけ近いことが望ましいが、このシーケンスは信号/雑音比のある損失を持つ比較的低いフリップ角度で機能することになる。最適値より小さなフリップ角度を用いるエコーの生成が、本明細書の他の場所では開示されている。エコーに似た信号であると、応答信号は自由誘導減衰信号よりもサンプル内の温度勾配の影響を受けにくい。この第2のシーケンスは、特に望ましく、低いB1磁界で特によく機能する。
パルス間隔(pulse separation)τ1、τ2、τ3およびτ4は等しい必要がなく、これらが等しければ、信号の応答は以降のパルスにおけるエコー・ピーク形態で現れ、これは信号/雑音比の観点から不利である。エコーの最大値は、パルスの間隔を相違させることにより更にアクセス可能な領域へ変位され得、従って、先の(British Technology Group Limitedの)英国特許第2,262,610号に教示される如く、シミュレートされるなどのエコーを生成する。簡単であるが有効な選択は、τ2=2τ1、τ3=τ1およびτ4=τ2を持つ2つのシーケンスのみを使用することであるが、他の組合わせも可能であり、2つ以上または3つ以上の異なるパルス間隔を用いることもできる。
{α0°−τ−α0°−τ1−α90°−τ2−α90°−τ1−α180°−τ2−α180°−τ1−α270°−τ2−α270°−}n
これもまた、τ2=2τ1で良好に機能する。この小変更は信号/雑音比を強化することができる。
{α0°−τ−α180°−2τ−α90°−τ−α270°}取得
と組合わされた、下記形態の特定のシーケンス
{α90°−τ−α0°−2τ−α180°−τ−α270°}取得
もまた良好に機能する。これは、B1磁界において特に利点を持ち、この条件下では磁化を強化し、従って信号を強化することができる。
{α0°−α90°−α180°−α270°}n
{α180°−α90°−α0°−α270°}n
各個のシーケンスにおける最初のパルスは、準備パルスとして有効に働き、2番目のパルスはあるスピン・ロッキングを行い、3番目は位相反転を行い、最後のパルスはスピン・ロッキングを行う。個々のシーケンスは、エコーならびに自由誘導減衰を生じる。
{α0°−α90°−τ1−α90°−α180°−τ2−α180°−α270°−τ3−α270°−α0°−τ4−}n
{α180°−α90°−τ1−α90°−α0°−τ2−α0°−α270°−τ3−α270°−α180°−τ4−}n
応答信号の同じ組合わせは、基本的な8つのパルス・シーケンスに関して述べたようにとられる。通常は、スピン・ロッキング・シーケンスにおける第2のスピン・ロッキング・パルスは、準備パルスと略々同じ長さである。第3の小変更のこのパルス・シーケンスは、低いB1磁界で磁化を強化することができる。このシーケンスはエコーと自由誘導減衰の両方を生成でき、後者は比較的長いロッキング・パルスが用いられる時優勢となる。信号の取得は・エコーまたはf.i.d.のいずれか、あるいはその両方を検出するように調整することができる。
米国特許第5,365,171号において、定常状態自由歳差(SSFP)法が以下に示すように、180°の位相偏移に基いて記述されている。即ち、
A B
PAPS {α0°−τ1−α180°−τ2−}n
C D
NPAPS {α0°−τ1−α0°−τ2−}n
パルス間隔τの全ての値は同じ(即ち、τ1=τ2)であり、下つき添字nは、必須の信号/雑音比を達成するためのパルス・シーケンスの適切な反復を意味する。第1のシーケンスは、位相変更パルス・シーケンス(PAPS)」と呼ばれ、第2のシーケンスは「非位相変更パルス・シーケンス(NPAPS)」と呼ばれる。組合わせ(A−B−C−D)がスプリアス応答の効果的な混和(effective mulling)を生じることが要求される。
A B
PAPS {α0°−τ1−α180°−τ2−}n
C D
PAPS {α180°−τ1−α0°−τ2−}n
E F
NPAPS {α0°−τ1−α0°−τ2−}n
G H
NPAPS’ {α180°−τ1−α180°−τ2−}n
および、ここで得るべき組合わせは、(A−C−E+G)、あるいはより完全には、(A−C−E+G−B+D+H)である。このようなパルス・シーケンスは、オフセットを持たない前記応答の33dBの減衰を生じるための実験であることが判った。このような性能は、第2の実施の形態の他の変更例により達成し得る最良の性能と対比し得る。
更にまた、このシーケンスの改定バージョンにおいては、τ1をτ2と異ならせることが可能であり、このことは固有の非対称性に照らして米国特許第5,365,171号に記載される方法に対して実現することが不可能ではないが、困難であろう。τ2とは異なるτ1で、第2の実施の形態の第2の変更例に関して先に述べたように、信号/雑音比を強化する際に利点となり得る。
本発明の第2の実施の形態が満足に機能するならば、種々の条件が望ましく満たされ、種々の特徴が望ましく提供される。それらは、下記の通りである。
第二に、望ましくは達成されるべき更に別の重要な条件は、フリップ角度αとパルス間隔τの両方と、この2つの間の相互関係に対するエコーの強さの依存性に関するものである。本発明に関してなされた発見は、下記の如くである。最初に、(本文のどこかで更に詳細に述べるように)119°actualより充分に下方のフリップ角度でエコーが住成され得ることが判り、低いフリップ角度でエコーを生成することが実際に有利である。第二に、エコー信号の強さは、より低いフリップ角度で著しく低減することが判った。しかし、第三に、信号強さがパルス間隔と逆に関連することが判ったため、パルス間隔の値τの低減がある程度フリップ角度に伴う信号強さの低減を相殺し得ることが判った。特に、パルス間隔τが関連する核種の自由誘導減衰時間丁2*より小さいことが望ましく、かつτが自由誘導減衰時間T2*の0.5、0.3あるいは更に0.1倍より小さいことが更に望ましい。この観点において、τは実際にできるだけ小さいことが最も有利である。
図12ないし図16において、本発明の第2の実施の形態の第1の変更例を用いて行われた種々の実験の結果(パルス状スピン・ロッキング・パルス・シーケンス)が次に示される。一般に、実験は、個々のAまたはBのパルス・シーケンス当たり一連の少なくとも10または15パルスを使用した。4対の位相巡回シーケンスが使用されたので、このことは、合計で略々80ないし120パルスの最小値を意味する。各個のパルス・シーケンス間の間隔は、略々60ミリ秒であった。この間隔は、更に般的には、磁化が回復することを許容するのに充分であり、従ってT1の1倍、2倍、3倍あるいは5倍より多くなる。
更にまた、一定なB1における実効フリップ角度を係数3.6だけ減じることで、τ=1ミリ秒である時の6.5からτ=0−25ミリ秒である時の3.4まで変化する係数だけ積分されたエコー強さを減じる。積分されたエコー強さにおける低減がτの更に低い値に更に少なくマークされることが予期される。比較テストにおいて、フリップ角度33°の1つのパルスに続いて、自由誘導減衰信号強さがフリップ角度119°のパルスに続くものに関して、ちょうどベッセル関数依存性から予期されるだけ多くの約2.5係数だけ減じることが判った。従って、先に述べたテストに基いて、1つのエコー・シーケンスに対して、119°atualより小さなフリップ角度の低減が1つのパルスに続く比較し得る自由誘導減衰に対するより更に著しい信号強さにおける低減を生じるが、パルス間隔τの充分に低い値が用いられるならば、不足が大きく回復され得る。
オフ共鳴条件への移動の明らかな作用は、多くの状況において時間的に外方へ、かつ強さにおいてやや下方ヘエコー・エンベロープ最大値を偏移させることである。従って、オフ共鳴結果の場合は、比較的少数ではなく多数の励起パルスを用いることが有利であるかも知れない。
先に述べたように、エコーが9°effectiveよりはるかに小さなフリップ角度(スピン−1系の場合、119°actual)で生成できることの本発明による発見は、驚異の発見であった。この発見はまた、第2の望ましい実施形態に関して述べた他のパルス・シーケンスにも適用することが判った。
(i)τ1=τ2=τ3=τ4=1.5ミリ秒(全線)
(ii)τ1=τ2/2=τ3=τ4/2=1ミリ秒であるシーケンス間に得た1ミリ秒エコー(短破線)、および
(iii)(ii)と同じシーケンス間に得た2ミリ秒エコー(長破線)
エコーが全てがいかなる場合にも見出されるとはかぎらないことが理解されよう。
(i)1つの最適フリップ角度(90°effective)パルスに続く信号(点鎖線)
(ii)1.5ミリ秒の一定パルス反復時間τを持つ、第2の変更例の8つの等化パルスーシーケンスに応答する信号(点線)
(iii)τの同じ値を持つ、第3の変更例の等化位相変更シーケンスに応答する信号(実線)
(iv)再びτの同じ値を持つ、米国特許第5,365,171号に記載された等化PAPS/NPハPSパルス・シーケンスに応答する信号(3点鎖線)
信号(ii)ないし(iv)は、それらの各シーケンスの終りに得られた。1.5ミリ秒のパルス反復時間と0.2ミリ秒の不動作時間の場合、実際にはパルス・シーケンス中に信号取得が図18似示される信号の最初の1−3ミリ秒のみに生じる。
本発明の第3の望ましい実施形態は、効果的に前の2つの実施の形態の第1の変更例のハイブリッドであり、これにおいて、各個のパルス・シーケンスは、第1の実施の形態による2つのパルスのスピン・ロッキング・シーケンス(初期準備パルスを含む)を含み、その後に第2の実施の形態によるエコー・シーケンス(他の準備パルスは含まない)が続き、エコー・シーケンスのパルスはP2パルスと同位相であるか、あるいは実際に他の位相を有する。
スピン・ロッキング・シーケンスが用いられて、反復し得る品質の自由誘導減衰信号を生じる。これは次に、エコー・シーケンスによりエコ−として再生され、エコーの位相がスピン・ロッキング・シーケンスの位相により指示される。このハイブリッド・シーケンスは、応答信号の信号/雑音比を改善するという先に述べたシーケンスに勝る利点を持ち得る。
(a)干渉信号は、位相等化の原理に従う時、適切な位相偏移/位相巡回手法により除去することができる。付随する利点は、プローブおよびレシーバ・システムにおけるリング・ダウンにおけるある明らかな低減がパルスのブレイクスルーにおける低減により達成可能であることである。
(b)位相巡回スピン・ロッキング・シーケンスは、広範囲のフリップ角度にわたる1つのパルスに続く自由誘導減衰に対比し得る強さの自由誘導減衰を生じることができ、全てのスプリアスなリング・ダウンの完全な排除が第2のパルスから生じる。3.41MHzのRDX線の場合には、第1のパルスからのいかなる干渉信号の完全な減衰を可能にするため、1ないし2ミリ秒間のスピン・ロッキング時間が予測できる。
(c)位相巡回シーケンス(phase cycled sequence)は、初期準備パルスを除く全てからの全ての干渉信号のほとんど完全な抑制と共にエコーを生成することができる。RDXの3.41MHz線の場合は、おそらくは最も短いパルス間隔が望ましく思われ、τ=0.25ミリ秒の値が、119°actualのフリップ角度の集積エコー強さと関連して僅かに3.4の33°actualのフリップ角度に対する集積エコー強さにおける損失を生じる。
本文の記述、および(適切な場合に)請求の範囲および図面に開示された各特徴は、独立して、あるいは任意の適切な組合わせにおいて提供することができる。
Claims (14)
- 四極子核を含むサンプルを核四極子共鳴テストする方法であって、該サンプルからもたらされるスプリアス信号から真の核四極子共鳴応答信号を区別する該方法において、
少なくとも1つの第1のパルスと1つの第2のパルスとを含むパルス・シーケンスをサンプルに印加して、核四極子共鳴を励起するステップであって、前記第1と第2のパルス間の時間が前記第2のパルスの長さより小さく、該第2のパルスの長さが前記四極子核のT1pの0.5倍より小さいか等しく、T1p は回転フレームにおけるスピン格子緩和時間であり、前記第2のパルスが前記第1のパルスにより生成される磁化を少なくとも部分的にロックする、該励起するステップと、
応答信号を検出するステップと、を含み、
該第1パルスと第2のパルスとの間の時間と、該第2のパルスの長さとが、該第1のパルスによるスプリアス信号が該検出するステップの前に少なくとも部分的に減衰されるに十分の長さである、
該方法。 - 前記第1と第2のパルス間の時間が、前記四極子核の値T2*の2倍未満である請求項1に記載の方法。
- 前記第1と第2のパルス間の時間が、前記四極子核の値T2*の1倍未満である請求項1に記載の方法。
- 前記第1と第2のパルス間の時間が、前記四極子核の値T2*の0.5倍未満である請求項1に記載の方法。
- 前記第1と第2のパルス間の時間が、前記四極子核の値T2*の0.3倍未満である請求項1に記載の方法。
- 前記第1と第2のパルス間の時間が、前記四極子核の値T2*の0.1倍未満である請求項1に記載の方法。
- 前記第1および第2のパルスが連続している請求項1ないし6のいずれかに記載の方法。
- 前記第2のパルスが2つの位相変更要素を含む請求項1ないし7のいずれか一つに記載の方法。
- 前記第2のパルスが、前記2つの位相変更要素とは異なる位相を有する請求項8記載の方法。
- 前記第2のパルスの長さが、前記第1のパルスの長さの75%未満である請求項1ないし9のいずれか一つに記載の方法。
- 前記第2のパルスの長さが、前記第1のパルスの長さの50%未満である請求項1ないし9のいずれか一つに記載の方法。
- 前記第2のパルスの位相が前記第1のパルスの位相と直角関係にある請求項1または11にいずれかに記載の方法。
- 前記第1および第2のパルスにより生成された磁化を少なくとも部分的にロックし、前記第1および第2のパルスの位相の中間の位相である第3のパルスを含む請求項1ないし12のいずれか一つに記載の方法。
- 前記第1および第2のパルスの少なくとも1つが、異なる位相の複数の要素を含む請求項1ないし13のいずれか一つに記載の方法。
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