New Implementation Method of the Pulsed Nuclear Magnetic Resonance Apparatus

펄스방식의 핵자기 공명장치에 관한 새로운 구현방법

This paper presents a new implementation method of the pulsed NMR(nuclear magnetic resonance) apparatus, which contains a single coil in a magnet console, to detect a NMR signal. Applying an RF magnetic field of 5MHz to the magnet console which is designed to have Larmor frequency of 5MHz for hydrogen atom, the hydrogen NMR signal was obtained from the glycerin which was put in the magnet console as a sample. The DC magnetic field in the magnet console was implemented with a permanent magnet of 1168 gauss and the RF magnetic field was generated appling an RF signal with the frequency of 5MHz and the current magnitude of 8A to a coil of 5.73${\mu}$H. The magnitude of the NMR signal was maximum when the RF magnetic field was generated for 2.8 ${\mu}$sec, and the period of generating the RF magnetic field was designed to 100msec for detecting the NMR signal repeatedly. The NMR signal, radiated from the sample in the magnetic console, was appeared as an amplitude-modulated signal with a frequency equal to the Larmor frequency. The signal, induced in the coil, was amplified in the tx/rx separation circuit, preamplifier and intermediate amplifier by a factor of 20.7dB, 36dB and 40dB, respectively, and the signal was detected by a synchronous detection circuits, then the NMR signal was obtained.

본 논문은 핵자기 공명신호를 검출하기 위하여 자석상자 내에 한 개의 코일을 가진 펄스방식의 핵자기 공명장치에 대한 새로운 구현방법에 관한 것이다. 수소 원자핵의 Larmor 주파수가 5MHz가 되도록 설계된 자석상자에 5MHz 고주파 자기장을 인가하여 자석상자 내에 투입된 글리세린 시료로부터 수소 원자핵의 공명신호를 얻었다. 자석상자 내의 정자기장은 자기장의 세기가 1168 gauss인 영구자석을 사용하여 만들었으며, 고주파 자기장은 5MHz의 주파수를 가지며 전류의 크기가 8A인 고주파 신호를 5.73μH의 코일에 인가하여 발생시켰다. 고주파 자기장의 발생시간을 2.8μsec로 하였을 때 핵자기 공명신호는 최대 크기로 나타났으며, 반복 검출을 하기 위하여 고주파 자기장의 발생주기를 100msec로 설계하였다. 시료에서 발산되어 자석상자 내의 코일에 감지되는 핵자기 공명신호는 Larmor 주파수와 같은 주파수를 가지는 신호가 진폭변조된 형태로 나타났다. 코일에 감지된 신호를 송수신 분리회로와 전치증폭기 및 중간증폭기에서 각각 20.7dB, 36dB 및 40dB로 증폭하고 동기검파회로에서 검파하여 핵자기 공명신호를 얻었다.