Импульсная фурье-спектроскопия ЯМР.

После внедрения в 60-х годах прошлого столетия в физический эксперимент электронно-вычислительной техники была реализована возможность получения спектров ЯМР высокого разрешения путем фурье- преобразования сигнала ССИ после воздействия короткого (10^-5-10^{-6 с}) мощного (от 1 кВт) импульса электромагнитного поля с несущей частотой ν. Действие импульса Bν продолжительностью t_p состоит в повороте вектора намагниченности M на угол α, равный γ_nB_νt_p.

Частота ν не обязательно должна совпадать с резонансной частотой, так как при малой продолжительности импульса его можно представить как целый интервал частот Δν или сумму бесконечного числа гармоник (членов разложения в ряд Фурье). Этот интервал, обратно пропорциональный продолжительности импульса, можно представить как ν±1/tp. При этом в интервале Δν найдется частота, совпадающая с резонансной ν₀, то есть произойдет поворот вектора намагниченности в плоскость XY и наведение в катушке ССИ, если tp<< 1/4 Δν.

На практике осуществляется многоимпульсная последовательность с накоплением сигнала ССИ и фурье-преобразованием интерферограммы на ЭВМ. Интерферограмма, представляющая суперпозицию ССИ, является функцией времени f(t) и зависит от спектра резонансных переходов ядер (ЯМР), который обозначим как функцию F(ν). Экспериментатора интересует обратная задача — получение спектра ЯМР. Это достигается фурье- преобразованием временной функции в частотную:

Для регистрации сигналов ССИ обычно требуется в сотни раз меньше времени, чем для записи спектра ЯМР на стационарном спектрометре. Время фурье-преобразования интерферограммы на ЭВМ также мало.

Таким образом, за короткое время может быть накоплено и усреднено много сканов (пробегов спектрального интервала с регистрацией спектра и запоминанием его ЭВМ), что дает многократный выигрыш в чувствительности метода.

Принципиальная блок-схема импульсного спектрометра показана на рис. 9. К основным его преимуществам относится прежде всего высокая мощность генератора (до 1 кВт, в стационарном — доли ватт) импульса электромагнитного поля. Контур датчика ЯМР, подводящий радиочастотное поле Bν, должен надежно работать в этих жестких условиях и быть чувствительным к слабым сигналам ССИ в промежутках между импульсами, поэтому его связь с генератором и приемником должна удовлетворять более высоким конструктивным требованиям, чем в стационарном спектрометре.

На совмещенную с фурье-спектрометром ЯМР электронно- вычислительную машину, являющуюся, по существу, его неотъемлемой составляющей, возлагаются функции управления спектрометром по заданной программе или в соответствии с командами, подаваемыми оператором. ЭВМ формирует импульсы, накапливает сигнал ССИ, преобразуя его в спектр, хранит информацию в памяти и по команде выдает или в цифровом виде, или через цифро-аналоговый преобразователь графически. Кроме того, ЭВМ может выполнять другие операции по обработке данных, улучшению качества спектра, упорядочению и систематизации информации.

Дата добавления: 2015-11-14