MRIでの原理的なことなんですが,均一な磁場でRFパルス(90度パルス)をかけると磁化方向が90度傾くのはなぜなんですか。

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A 回答 (2件)

RFパルスというのは(短時間だけ)回転する磁場と同じです。

その回転周波数がスピンのラーモア歳差周波数と同じ場合(これが共鳴条件)、回転磁場とスピンは互いに止まっていることになります。この時スピンは、静磁場中の場合と同様に、この”回転磁場にも”ラーモア歳差運動します。これにより、スピンを自在に傾けることが可能となります。つまり、適当な時間でパルスを止めると90°傾いた状態にも、45°や180°傾いた状態にもできます。

スピンの状態は、α状態(低エネルギー;s=1/2)とβ状態(高エネルギー;s=-1/2)の波動関数の線形結合で表されるので、スピンの向きの変化にはエネルギー変化を伴っています。変化したエネルギー状態が、再び熱平衡状態に戻る過程が、緩和過程(T1)です。
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この回答へのお礼

ryumuさん。ありがとうごさいますヽ(^o^)ノ
磁化方向の倒れる理由。またラーモア周波数でなくてはならない理由がわかりました。

お礼日時:-0001/11/30 00:00

先ほどに追加です。


以下のホームページが(英語ですが)視覚的に理解しやすいと思います。

参考URL:http://www.cis.rit.edu/htbooks/nmr/inside.htm
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Qパルス駆動によるLED点滅回路について

パルス駆動回路を用いて高輝度LED点滅回路を製作したいのですが、どなたかアドバイスをお願いします。LEDは30個程度使用予定。(できれば具体的な回路があれば製作したいと思います)先日、点滅キットを購入し、製作したのですが輝度を足りませんでした。

Aベストアンサー

点滅回路については買われたキットを流用するも良し、下の方のアドバイスのようにロジックICを利用するも良し、あと強力な伏兵を忘れていますがタイマーICの555という定番があります。
http://www.interq.or.jp/www-user/ecw/Iclag/555/555-1.htm
これなんて、結構初心者向けに書いてますね。
その他にもオムロンや松下がFA用にタイマーリレーを作っていますので細かいことが面倒ならこれを探すのも手です。

LEDの駆動ですが、30個いっぺんに駆動するんですか?自動車のハイマウントストップランプなんてまさにこんな感じですが。まとめて駆動するとなるとどんな電源が用意できるかによって最適な方法が変わってきます。
http://www.audio-q.com/ledyunit.htm
こんな完成品もあるのでコモン側のところにスイッチ素子を入れれば点滅します。

12Vとか24Vとかが使えるなら出来るだけたくさん直列にします。(電圧により決定)それぞれの直列のLEDを定電流で駆動します。
もとの電圧が低いならば、電圧を上げる回路が必要です。
小さな電池でとかひ弱な電源でということですともう少し回路を工夫する必要があると思います。
ちなみに、MAX1848などの駆動用ICもありますが、キット以外の電子工作の経験がないとこれで自作するのはちょっと難しいでしょうか?

点滅回路については買われたキットを流用するも良し、下の方のアドバイスのようにロジックICを利用するも良し、あと強力な伏兵を忘れていますがタイマーICの555という定番があります。
http://www.interq.or.jp/www-user/ecw/Iclag/555/555-1.htm
これなんて、結構初心者向けに書いてますね。
その他にもオムロンや松下がFA用にタイマーリレーを作っていますので細かいことが面倒ならこれを探すのも手です。

LEDの駆動ですが、30個いっぺんに駆動するんですか?自動車のハイマウントストップランプなんてま...続きを読む

Qパルスレーザーの作り方、原理

フェムト秒、アト秒といったパルスレーザーの作り方、原理を知りたいのですが、どの書籍を見れば載っているのでしょうか?
いろいろなレーザーの本を見てみたのですが分かりませんでした。
どなたか教えて下さい。

Aベストアンサー

>レーザーの一般的知識はすでにもっているのでお勧めがありましたら教えて下さい。
とりあえずモードロックとQスイッチの話であれば、一番安そうなその国内入手容易な
http://www.amazon.co.jp/dp/4320032799/
でもいいのではと思います。
あまり詳しく見たことないのですけど、確か一通りの知識は書いてあったと思います。

ただフェムト秒にするためのパルス圧縮関係は書いてなかったように思います。
でもこちらはそんなに難しい話ではないので本でなくても、という気もしますが。

トータルでパルス圧縮まで含めて書いてある本だと、
"Femtosecond Laser Pulses" by Claude Rulliere
は一通り網羅していましたけど、お値段高いので、、、ご予算とご相談ください。
そんなに私もいろんな本を知っているわけではないので、ベストかどうかはわかりませんけど、こちらの本があれば一通りの基礎知識は網羅していると思います。

Q赤外LEDのパルス順電流について

東芝の赤外LED(TLN233)を使用して、リモコンを作製しています。
送信フォーマットは、『NECフォーマット』で、キャリア周波数は、『38kHz』になります。
できる限り送信距離を伸ばしたい(大きい電流を流したい)のですが、流せる最大電流値がわかりません。
許容パルス順電流×パルス幅のグラフより、周波数が10kHzを超える場合(38kHz)、許容パルス順電流とパルス幅はどの様な関係になるのでしょうか?
テレビのリモコン(NECフォーマット)の回路では、Vcc=3V、R=1Ωだったりしますが、こんなに電流を流せるのでしょうか?
よろしくお願い致します。

TLN233データシート:http://www.semicon.toshiba.co.jp/docs/datasheet/ja/Opto/TLN233(F)_ja_datasheet_071001.pdf

Aベストアンサー

>できる限り送信距離を伸ばしたい(大きい電流を流したい)のですが、流せる最大電流値がわかりません。

データシートを良く読むと記載されています。
絶対最大定格(Ta = 25°C);IFP 1000mA 注1: f = 100 kHz、duty = 1%
 ↑ ↑ の規格から、IFP . Pw のグラフに
許容パルス順電流 IFP (mA)とパルス幅 Pw (μs)のグラフに
約40 kHzの線を引けば求められます。
IFP (mA)100(mA)のパルス幅 Pw (μs);20(μs)の位置から平行に線を引けば良いのです。
絶対最大定格(Ta = 25°C)に対して10%程度の温度ヂレーティングを考慮した「IFP . Pw」のグラフですので「許容パルス順電流 IFP (mA)」は約700(mA) at Pw ;1(μs)と読み取れます。

>テレビのリモコン(NECフォーマット)の回路では、Vcc=3V、R=1Ωだったりしますが、こんなに電流を流せるのでしょうか?

VF . Taの10mAと100mAの「順電圧;VF (V)」差からは1000mA時VF約 2.0(V)と読み取り、R=1Ωでパルス電流1000mA時1Vの電圧降下で順当な抵抗値です。
ドライブ回路のVceで約0.3V程度電圧降下しますので500mA~700mA程度のパルス電流を流す設計と判断されます。

*データシートの絶対最大定格(Ta = 25°C)から、他のグラフの未記載部分を類推可能ですので、参考にしてください。
 

>できる限り送信距離を伸ばしたい(大きい電流を流したい)のですが、流せる最大電流値がわかりません。

データシートを良く読むと記載されています。
絶対最大定格(Ta = 25°C);IFP 1000mA 注1: f = 100 kHz、duty = 1%
 ↑ ↑ の規格から、IFP . Pw のグラフに
許容パルス順電流 IFP (mA)とパルス幅 Pw (μs)のグラフに
約40 kHzの線を引けば求められます。
IFP (mA)100(mA)のパルス幅 Pw (μs);20(μs)の位置から平行に線を引けば良いのです。
絶対最大定格(Ta = 25°C)に対して10%程度の温度ヂレー...続きを読む

QRF(高周波)電源の原理

発振周波数13.56MHzの自励発振方式の高周波電源を用いてプラズマを発生させ、プラズマ重合というものにより薄膜を形成する実験を行っているのですが、自励発振方式、進行波、反射波、マッチングBOXなどわからないものが盛りだくさんです。高周波電源、RF電源で検索にかけてもヒットするものはなく、図書館でもキーワード「高周波電源」では本が出てこないです。高周波電源の原理に関する文献などありましたら紹介してください。よろしくお願いします。
(装置のマニュアルにも原理はありませんでした)

Aベストアンサー

No.2のymmasayanです。

「自励発振」という言葉と「高周波電源の原理」という言葉に惑わされて
的外れの回答をしてしまったようです。

発振方式には自励式と水晶式、PLL式などがあり、一方電源としては自励式と他励式が
あります。
同じ自励式という言葉でも意味がぜんぜん違います。発振周波数13.56MHzということは
水晶発振による自励式電源ですね。
ここでいう自励式電源とは発振回路を内蔵している電源のことです。
他励式というのは他の装置(発振回路)から信号をもらって増幅器だけを持つものを
いいます。

>高周波電源、RF電源で検索にかけてもヒットするものはなく

Googleで「高周波電源」で約1300件、「高周波電源 マッチング」で
約120件ヒットします。1例を参考URLに記載します。

「進行波、反射波、マッチング」は無線機とケーブルとアンテナに関するものが
詳しいと思います。又No.2の参考URLで紹介した書籍にも第1章に載っています。

少し難しいですが下記URL
http://www.mogami-wire.co.jp/paper/tline/tline-01.html
の 5. 定在波 6. リターンロスと反射損失
のところにも「進行波、反射波、マッチング」の話が載っています。

参考URL:http://www.thp.co.jp/rf_pro/matching.htm

No.2のymmasayanです。

「自励発振」という言葉と「高周波電源の原理」という言葉に惑わされて
的外れの回答をしてしまったようです。

発振方式には自励式と水晶式、PLL式などがあり、一方電源としては自励式と他励式が
あります。
同じ自励式という言葉でも意味がぜんぜん違います。発振周波数13.56MHzということは
水晶発振による自励式電源ですね。
ここでいう自励式電源とは発振回路を内蔵している電源のことです。
他励式というのは他の装置(発振回路)から信号をもらって増幅器だけを持つも...続きを読む

QLEDのパルス発光

こんにちは。

タイマーIC555を使用してパルス発光を行いたいと思います。

LEDの仕様書にパルス発光ですと最大100mA流せるとあります。
補足でパルス幅最大が10ms デューティー比最大1/10と書いてあります。

100mA流す場合の555の定数の出し方がいまいちわかりません。
555のRA、RB、Cの計算方法をご教授下さい。

計算式は理解しているつもりですが、デューティー比の意味がよくわかりません。
1/10というのは10%でパルス幅最大10msということは100Hzの周期で考えれば良いのでしょうか。

Aベストアンサー

データシートのHP見れないですね。すいません。
http://www.st-japan.co.jp/99_04_search/cgi/get_pdf.pl?NE555

Q磁場中の電荷に働く力と電荷の動く方向について

物理の教科書に一様な磁場中の荷電粒子の運動はらせん運動となるとありました。一様な磁場中を磁場と直角の方向に運動している荷電粒子はフレミングの左手の法則によれば円運動をする事は解るのですが、定平面上の円運動ではなく、なぜらせん運動となるのか教えて下さい。

Aベストアンサー

siegmund と申します.
大学で物理の研究と教育をやっています.
shkwta さんが完璧回答を書いておられますので,蛇足です.

shkwta さんの言われるように,最初にどうなっていたかが問題です.
よく,磁場中に荷電粒子を投入するというような言い方をしますが,
投入の仕方と思ってよろしいでしょう.
一般的にはらせん運動ですが,特別な場合として
(1) はじめの速度が磁場に垂直であれば,円運動
(2) はじめの速度が磁場に平行であれば,
力がかからないので磁場方向の等速運動
(3) はじめの速度がゼロであれば,速度はゼロのまま(つまり,静止したまま)
があります.
いずれの場合も,shkwta さんご指摘のように,らせん運動の特別な場合とみなせます.
最初にどうなっていたかということをしばしば初期条件といいます.

磁場中の荷電粒子はなかなか興味ある話で,
さらに電場がかかったりすると面白い現象が見られます.
torahuzuku さんお読みの本にも記述があるかも知れません.

なお,強磁場中電子の問題である量子ホール効果で,
1985,1998 とノーベル賞が出ています.

> ボケ防止に前から興味のあった物理の勉強を始めた中年おじさんです。
> どうかあきれないで今一度教えて下さい。
物理に興味をもっていただいて,ありがとうございます.
理科離れというようなこともいわれている時勢ですので,
一人でも多くの方が物理に興味をもって下さると,
物理に携わるものとしては本当にうれしいです.

siegmund と申します.
大学で物理の研究と教育をやっています.
shkwta さんが完璧回答を書いておられますので,蛇足です.

shkwta さんの言われるように,最初にどうなっていたかが問題です.
よく,磁場中に荷電粒子を投入するというような言い方をしますが,
投入の仕方と思ってよろしいでしょう.
一般的にはらせん運動ですが,特別な場合として
(1) はじめの速度が磁場に垂直であれば,円運動
(2) はじめの速度が磁場に平行であれば,
力がかからないので磁場方向の等速運動
(3) はじめの速...続きを読む

Q微弱なパルスを増幅する方法を教えてください。

車のスピードメーターが動かなくなりました。(メーター本体やスピードセンサーではなく、おそらくコンピュータ内部の車速パルス増幅に関わる部分の不具合かと思います。ちなみにそれ以外のメーターは動いてます。)
その対策としてスピードセンサーから直接パルスを拾ってメーターに入れようと思っていますが、スピードセンサーが発するパルスが微弱なため直にメーターのパルス入力部分に繋いでもパルスとして認識されません。
添付画像の様にカプラー部分にLEDをつないで右の白いシャフトを回すとLEDがチカチカ点灯します。コイルと磁石でパルスを発生している構造のようです。
しかしLEDを点灯させられる程度ではメーターパルスとしては弱いようです。


このような微弱なパルス(電圧や電流量などは測定方法も分かりません。)を増幅してやりたいのですが、この場合はフォトトランジスタやフォトカプラ(どちらも使ったことがないのでよく分かりません。)といった物を使えば良いのでしょうか?
どの程度まで増幅すればメーターに入力するパルスになるかは分からないのですが、このセンサーからのパルスを正確に出来るだけ大きく増幅できる方法を教えてください。

車のスピードメーターが動かなくなりました。(メーター本体やスピードセンサーではなく、おそらくコンピュータ内部の車速パルス増幅に関わる部分の不具合かと思います。ちなみにそれ以外のメーターは動いてます。)
その対策としてスピードセンサーから直接パルスを拾ってメーターに入れようと思っていますが、スピードセンサーが発するパルスが微弱なため直にメーターのパルス入力部分に繋いでもパルスとして認識されません。
添付画像の様にカプラー部分にLEDをつないで右の白いシャフトを回すとLEDが...続きを読む

Aベストアンサー

エミッタフォロワーは負荷が増えて駆動電流が不足するような場合に、電流ブースト(増強)するためのものです。電圧を増幅する作用はありません。厳密に言えば、電圧増幅率は回路設計にもよりますがエミッタフォロワーでは0.98とか0.95のように電圧増幅率はわずかに1を下回ります。。このような場合(負荷が増えて動作しなくなった場合)には、電圧増幅ではなくて、電流増幅にする必要があります。
適正に設計され正しく製作されたエミッタフォロワーは入力インピーダンスが大きく、車速パルス信号をこの回路につなぎこんでも、ほとんど影響がないはずなのです。それがあるということは、設計か製作に問題がありそうです。
エミッタフォロワーは、アナログ屋さんの仕事です。ディジタル回路設計ばかりをやっているディジタル屋さんでは、設計技術がないかも知れません。エミッタフォロワーの設計では、車速パルス信号電流の大きさ、負荷電流の程度などから、トランジスターの選別から始まり、抵抗値を決める作業になります。
車速パルス信号がどのような特性のものか正確なことはわかりませんので、たぶんという話になりますが、この用途では250mW~500mWクラスの小信号増幅用のNPN型トランジスターでhFEの大きなものがよいのではないか、と思われます。(車速パルス信号の特性が判明して)もしそれでパワー不足であることが分かれば、数ワット級のトランジスターが必要になるかも知れません。
尚、エミッタフォロワー回路が出来上がったら、いきなりつなぎこむのではなくて、その電気的特性が設計どおりになっているか、予め調べて、問題ないことを確認してからにします。
エミッタフォロワー回路設計にどうしても最小限必要な情報を得るために、車速パルス信号に余計なタコメータをつながない(正規の)状態で、試しに抵抗を負荷につないでみてください。つなぐべき抵抗値は幾らであるか特定できませんので、10Ωくらいから20Ω、43Ω、100Ω、…というように、おおよそ倍の抵抗を順次つなぎ変えてみて、正規のタコメータが表示異常になるときのおおよその負荷抵抗値を見つけ出します。そうすると、かなり大胆ですが、エミッタフォロワー回路設計の目安が分かってきます。
出来れば車速パルスのパルス電圧も測って欲しいところです。そうすると、より確実な設計が出来るようになります。ただし、これはふつうの電圧計(例えばテスター)では測定できません。電子電圧計でも正しく測定できないでしょう。オシロスコープ(またはシンクロスコープ)なら大丈夫です。

エミッタフォロワーは負荷が増えて駆動電流が不足するような場合に、電流ブースト(増強)するためのものです。電圧を増幅する作用はありません。厳密に言えば、電圧増幅率は回路設計にもよりますがエミッタフォロワーでは0.98とか0.95のように電圧増幅率はわずかに1を下回ります。。このような場合(負荷が増えて動作しなくなった場合)には、電圧増幅ではなくて、電流増幅にする必要があります。
適正に設計され正しく製作されたエミッタフォロワーは入力インピーダンスが大きく、車速パルス信号をこの回路につ...続きを読む

Qソレノイドコイルの作る磁場について質問です。磁場はH=nIという式で与

ソレノイドコイルの作る磁場について質問です。磁場はH=nIという式で与えられます。nは単位長さあたりの巻き数ということですが、電流と単位長さあたりの巻きすうが同じでも、ソレノイドコイルの長さを長くすればするほど積算されて磁場は大きくなるような気がします。この考え方の何が間違っているのでしょうか。

Aベストアンサー

ソレノイドの微小長さの一部を考えます。この部分の電流が中心軸上につくる磁場への寄与は,距離とともに急激に小さくなります。したがって,その影響はある程度離れたところではほとんどなくなってしまいます。

円形の薄い磁石を重ねていくと,両端の磁極はしだいに強くなりますが,あまり数が多くなって棒磁石のように長くなると,その強さは重ねる磁石を増やしてもほとんど変わらなくなります。これと同じ理屈といえるでしょう。下記など参考になれば幸いです。

http://homepage2.nifty.com/ysc/jishaku.pdf

Q点滅LEDと模型モーターとの組み合わせ回路について

 子ども向けのおもちゃづくりヲサークルで担当しています。
 自己点滅型LEDと模型モーターを乾電池2本で並列につないだところ、モーターのパルス的な電圧降下なのか、点滅LEDが、見た目ずっと点灯した状態になります。
 これを、点滅LEDは、そのままではっきりと点滅させながら、モーターも動かす、簡単な方法はないでしょうか。コンデンサーを入れましたが、うまく行きませんでした。

Aベストアンサー

自動点滅LEDには内部に点滅をさせるためのICが入っていますが、おそらくそのICがモーターの発生するパルスノイズで動作が不安定になったのでしょう。おもちゃなどのDCモーターはコンミテーターによるコイルの切り替えで動作していますが、コイルに電流を断続する際に非常に大きなパルスノイズを発しします。このノイズは電池の電流と同じ方向だけでなく、逆方向(電流が切れた瞬間にコイルには逆方向の電圧が誘起されます。この電圧は電池の電圧よりも高くなる場合もあります)の成分も含んでいますので、場合によってはICを破壊(ICは逆方向の電圧に対して極めて弱いものが多いのです)します。このような場合はダイオードで逆方向の電流をショートさせてしまう方法が良く取られます。モーターと並列に電源の電流の方向と逆になるようにダイオード入れてやると、逆方向のパルスのノイズだけがダイオードでショートされるので消すことができます。ダイオードはスイッチング用のものを用いてください。整流用のものでは高周波ノイズに対して効き目がない場合があります。また、コンデンサーも有効な手段ですので併用すると良いでしょう。ただ、ここで使うコンデンサーは高周波特性の良いものでなくては無意味ですので電界コンデンサーなどでは無意味です。このような用途に使うのであればフィルムコンデンサーかセラミックコンデンサーですが、価格の点から積層セラミックコンデンサーが良いでしょう。容量は0.1μFから0.47μF程度がいいかと思います。

自動点滅LEDには内部に点滅をさせるためのICが入っていますが、おそらくそのICがモーターの発生するパルスノイズで動作が不安定になったのでしょう。おもちゃなどのDCモーターはコンミテーターによるコイルの切り替えで動作していますが、コイルに電流を断続する際に非常に大きなパルスノイズを発しします。このノイズは電池の電流と同じ方向だけでなく、逆方向(電流が切れた瞬間にコイルには逆方向の電圧が誘起されます。この電圧は電池の電圧よりも高くなる場合もあります)の成分も含んでいますので、場合によ...続きを読む

Q窒素レーザーの光のパルスを電気のパルスに変換することはできるのでしょう

窒素レーザーの光のパルスを電気のパルスに変換することはできるのでしょうか?
できるとしたら何のセンサを使うのでしょうか?そして その電気信号をパソコンに転送することはできますか?
教えてください お願いします

Aベストアンサー

レーザ光の波長(337nm)だけなら普通の Si フォトダイオードで検出可能です。337nm での感度は可視光より数分の1に落ちる程度なので問題ありません [1]。問題は応答速度です。窒素レーザのパルス幅は数百psから1ns程度ですが、普通のSiフォトダイオードでこのような狭い幅のパルス光を受けても、応答速度がそれより遅い [2] ので、出力される電気信号がなまってしまい、ピークパワーが測定できません。

測定するのがレーザ光のピークパワーでなく、平均パワー(デューティーサイクル×ピークパワー)でいいのであれば、フォトダイオードの出力信号を、ローパスフィルタなどで平均化して、DC電圧として測定する方法があります。フォトダイオードにレーザ光を直接入れると、光パワーが大きすぎてフォトダイオードが飽和してしまうので、ビームスプリッタやNDフィルタなどでフォトダイオードに入射する光量を減衰させるか、光学部品からの散乱光を受けるのがいいと思います。散乱光を使う方法では平均パワーの絶対値が分からなくなりますが、相対値でよければ(変動を見るだけであれば)散乱光を使う方法が簡単です。

[1] ここ(http://jp.hamamatsu.com/resources/products/ssd/pdf/tech/si_pd_technical_information.pdf)の4ページの図2-7に感度が出ています。受光感度というのは、フォトダイオードに 1W の光パワーが入ったときの出力電流(A)を表しています。パルスレーザのピークパワー(W) は、レーザ光の出力 (J)/パルス幅(s) になります。平均パワー(W)は、ピークパワー(W)×パルス幅(s)×繰り返し周波数 (Hz)です。
[2] [1] の5ページの図3-2が応答速度(遮断周波数)の例です。遮断周波数が 1GHz なら数ns程度の応答速度になります。

レーザ光の波長(337nm)だけなら普通の Si フォトダイオードで検出可能です。337nm での感度は可視光より数分の1に落ちる程度なので問題ありません [1]。問題は応答速度です。窒素レーザのパルス幅は数百psから1ns程度ですが、普通のSiフォトダイオードでこのような狭い幅のパルス光を受けても、応答速度がそれより遅い [2] ので、出力される電気信号がなまってしまい、ピークパワーが測定できません。

測定するのがレーザ光のピークパワーでなく、平均パワー(デューティーサイクル×ピークパワー)でいいの...続きを読む


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