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문제 정의
여기서는 이와 같이 BT분야와 신물질 개발 및 분석을 위하여 반드시 필요한 GHz급 NMR 마그네트 개발을 위한 세계 각국의 연구 개발 활동을 소개하고자 하는데, 이러한 GHz급 NMR 및 초전도 마그네트의 개발에 오랜 기간 동안 꾸준한 연구를 지속하여 탁월한 성과를 내고 있는 일본의 NIMS (National Institute for Materials Science) "3 구팀과 유럽의 Oxford Instrum -ents사와 Bruker사를 중심으로 기술하고자한다.
NMR의 특성향상을 위하여 고자장 발생용 초전도 마그네트의 필요성을 이해하고 NMR장치의 기술적 개요를 간단히 살펴보기로 한다.
사용되는 초고자장 발생용 초전도 마그네트의 개발 동향을 살펴보자한다. 금속계 초전도선의 본격적인 고자장 발생응용과 더불어서 BSCCO 와 YBCO로 대표되는 산화물계 초전도선의 실용화로 초고자장 발생기술이 새로운 국면을 맞고 있으며, 오랜 기간 동안 개발이 진행되어 온 고자장 발생용 초전도 자석의 개발현황과 그 응용 분야를 논하고자한다.
살펴보자한다. 금속계 초전도선의 본격적인 고자장 발생응용과 더불어서 BSCCO 와 YBCO로 대표되는 산화물계 초전도선의 실용화로 초고자장 발생기술이 새로운 국면을 맞고 있으며, 오랜 기간 동안 개발이 진행되어 온 고자장 발생용 초전도 자석의 개발현황과 그 응용 분야를 논하고자한다.
가설 설정
Spin의 성질과 자기 모멘트를 가지는 특정 원자핵이 자기장 내에 놓이면 에너지 준위가 분리된다는 가정을 1942년 W. Pauli 가 주창한 이후 1946년 Stanford의 Felix Bloch 와 Harvard 대의 Edward M. Purcell에 의해 고전적 인 핵자기공명 현상이 각각 독립적으로 실험에 성공하였다. 이 두 물리학자는 그 공로를 인정받아 1952년 노벨상을 수상하였다.
대상 데이터
있다. 920 MHz와 930 MHz용 마그네트에서는 최외각에 NbTi코일, 중간부에 NbjjSn 코일을 사용하였으며, 최 내층 코일에는 920 MHz의 경우는 초전도선의 매트릭스가 CuT5wt%Sn-0.3wt%Ti인 (Nb, Ti )3Sn 초전도선을 사용하였고, 930 MHz의 경우는 초전도선의 매트릭스가 Cu-16wt% Sn-0.3wt%Ti 인 (Nb, Ti)3Sn 초전도선을 사용하였다. 이 두 마그네트 시스템은 모두 금 소계 또는 금속간 화합물계 초전도 선을 사용하여, 영구전류 모드 운전이 가능하다.
성능/효과
맞게 되었다. Bi2223 고온 초전도 선으로 만들어진 초전도 마그네트를 4.2 K 부근에서 운전하면 고자장 특성이 매우 뛰어나므로 NbTi-Nb3Sn-Bi2223선의 조합으로 이루어지는 3종류의 마그네트로 구성되어지는 Hybrid Magnet를 개발할 경우 20 T 이상의 초고 자장을 비교적 쉽게 얻을 수 있을 것이라는 기대를 모았다. 특히 2000년대에 접어들면서 BT분야에서 새로운 전기를 여는 기술발전과 더불어 GHz급 NMR 개발의 필요성 이 절실하게 요구되면서 고자장 발생용 초전도 마그네트개발의 새로운 국면을 맞게 되었다.
저분자량에서부터 약 2만까지의 고분자량을 가지는 분자까지도 구조를 연구할 수 있고, 특히 자기장의 세기가 클수록 분해능과 감도가 좋아지므로 약 14 Tesla (600 MHz) 이상의 고자장 분광기는 분해능과 감도면에서 뛰어난 성능을 갖게 되어 생체고분자, 합성고분자 등의 분석에 유리하다. 또한 매우 안정적인 실험장비로서, 미세한 온도 조절 기능과 수일간 계속되는 실험이 가능하며 다양한 종류의 RF Probe를 이용하여 다종의 핵에 대한 실험이 가능하디' 첨단기법을 이용하여 여러가지 종류의 ID, 2D, 3D의 다차원 실험과 Gradient pulse 실험 및 Triple resonance 같은 다 채널 실험이 가능하다.
후속연구
이 프로젝트에서 개발된 마그네트 시스템은 Institute of Physical and Chemical Research (RIKEN)에 공급되어 단백질의 3 차원 구조 분석에 사용될 예정이며, 그림 4는 초고자장 NMR시스템을 여러 대 동시에 설치할 장소인 일본 이화학연구소 (RIKEN) NMR park를 보여주고 있다.
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