Э. Дероум - Современные методы ЯМР для химических исследований (1125882), страница 54
Текст из файла (страница 54)
Масштаб обоих спектров по вертикали одинаковый. постоянной во всем спектре. Основная причина искривления базовой линии заключается в том, что полосовой фильтр, включенный между приемником и АЦП, способен возбуждаться проходящими через него сигналамн ЯМР. Правильный подбор задержек между импульсом, включением приемника н началом оцифровки позволяет в значительной степени снизить влияние фильтра. Обычно независимо от требований базовой линни (с целью минимизации фазовой коррекции первого порядка) задержка между импульсом и регистрацией первой точки должна быть равна обратной величине скорости выборки (1/2Л' в обозначениях, принятых в гл.
2). При этом тнп искажений базовой линии зависит от момента включения приемника. Как было показано [18], включение приемника после завершения О,б задержки придает искажениям базовой линни внд постоянного смещения от нуля (рнс. 7.14). Установка момента включения приемника не всегда производится автоматически, поэтому имеет смысл проверить ее правильность. Но, как бы мы ни исправлялн базовую линию, она все же оказывает влияние на величину интегралов, поэтому процедуры интегрирования всегда сопряжены с какой-либо ее коррекцией, которая может быть как автоматической, так н управляемой оператором [в форме установки параметров «отклонение» („ойзег" или „дйгг") и «наклон» („Ь)аз" или „я!оре")].
В пакеты программного обеспечения многих спектрометров включаются также более сложные процедуры исправления базовой линни, которые позволяют оператору вычитать различные функции нз спектра с целью его сглаживания. По мнению автора, наилучшие результаты удается получить с помощью простого четырехчленного полииома с ручной, а не автоматической настройкой коэффициентов. Такая процедура предпочтительнее использования коррекции, автоматически производящейся прн интегрировании.
И наконец, оравнивая интегралы пиков в различных частях спектра, мы делаем предположение о линейности всей цепи собьпий от импульса до оцифровки данных. Мы считаем, что импульс в одинаковой степени возбуждает сигналы всего спектрального диапазона (это вполне справедливо для х/2-импульса при ширине диапазона, значительно меньшей 24Е Глава 7 7.7.2. Подавление пиков 2 В напряженности поля В, ) и что все каскады приемника одинаково усиливают разные частоты. Последнее предположение кажется довольно сомнительным, если учесть, что приемник обычно состоит нз предуснлителя, смесителя, усилителя промежуточной частоты, еще одного смесителя, усилителя звуковой частоты, нас граивающсгося филыра звуковых частот и АЦП. Фильтр звуковых частот, использование которого необходимо для повышения чувствительности,— самый первый кандидат на роль создателя нелинейности в спектральном диапазоне.
Вместо теоретического разбора этого вопроса для конкретного спектрометра лучше проделать экспериментальный тест. состоящий в регистрации спектров образца с единственной линней, помещая ее в разные места спектрального окна Такой эксперимент нс зквивалснтсн регистрации спектра с фиксированной несущей частотой и набором линий в разных местах спектрального окна, но он все же позволяет оценить величину возникающих при этом ошибок. Мораль этого раздела состоит в том. что в фурье-спектроскопии ЯМР существует множество факторов, влияющих иа точность количественных измерений, и, несмотря на то что ошибки каждого из них можно снизить до 1% нлн около того, суммарная ошибка все же остается значительной Вообще, ко всем измерениям, точность которых якобы превышает несколько процентов, лучше подходить скептически, если, конечно, вам не станет ясно, что все описанные выше факторы были учтены.
7.7. Селективное возбуждение и подавление 7.7.1. Введение В некоторых обстоятельствах бывает полезно возбудить сигналы только части спектрального диапазона, осгавнв остальные нсвозбужденнымн. В зависимости от соотношения частей диапазона, подвергшихся и неподвергшихся воздействию, мы можем говорить о селективном или яскроенно,мя („га1)отед") возбуждении или, наоборот, подавлении пиков. При подавлении пиков наиболее частая задача состоит в устранении одного интенсивного сигнала с целью обойти трудности, связанные с большим динамическим диапазоном (см.
гл. 3). В качестве примеров использования селектнвного возбуждения можно назвать эксперименты по нестационарному ЯЭО и БР! и пропедуры по выделению небольших частей сложного спектра Это очень большая тема, и, чтобы избежать излишнего затягивания, мы рассмотрим несколько методов, использующихся для решения часто встречающихся задач. Дополнительные сведения об экспериментальных методах 247 Подавление ников предварительным насыщением. Обзор литературы по подавлению пиков содержал бы огромный список методов, поскольку эта область очень популярна среди экспериментаторов. Но, к счастью, это тот самый редкий случай.
когда мы можем однозначно утверждать, что один из методов — предварительное насыщение — самый лучший. Однако нужно сразу добавить, что это верно только тогда, когда подавляемый пик пе участвует в химическом обмене с другими интересуюшими нас сигналами. Предварительное насыщение в отсутствие химического обмена — лучший метод понижения интенсивности си~ палов в том смысле, ч~о оно сочетает в себе возможность значительного подавления сигнала с минимальным возмущением оставшейся части спектра. Нас интересуют два критерия: насколько мы можем ослабить мешающий сигнал н что прн этом произойдет с остальными пнкамн.
Предварительное насыщение представляет собой облучение подавляемого сигнала слабым радиочастотным полем, достаточно долгое для устранения разности заселенностей по соответствующему переходу. Чтобы близкие к подавляемому сигналы не испытывали сдвигов Блоха Зигерта, непосредственно перед нмпульсамн н выборкой данных облучение выключается (рнс. 7.15). Обычно проблемы динамического диапазона возникают в протонных спектрах. н облучение удобно осуществлять с помощью декаплера. Оптимизапня жспернмеита состоит из подбора напряженности поля н длительности облучения. Напряженность поля В, должна быть такой, побы «фактор иасышенияв В~~Т,Тз (В, в герцах) оказался сравнительно большим !например, > 100), а облучение должно быть достаточно длительным, чтобы насыщение успело установиться (например, в несколько раз больше Т ).
Подавление пиков нсобходимо чаще всего в водных растворах, поскольку остаточные си~палы воды велики, а многие вещества биологического происхождения растворнмы только в воде, имеют высокую молекулярную массу н доступны в небольших количествах, так что подавляемый пнк это обычно НПО. Его времена Т, н Т, !сильно зависящие, однако, от растворенного вещества) могуг составлять 5 и! с, поэтому включения поля В~ напряженностью 20 Гц на 2 — 3 с должно быть достаточно. Этн параметры легко подобрать экспериментальным Рнс.
7.15. Схема эксперимента по подавлению пиков с помощью предваритель- ного насыщения. Допопн«тельные сведения об экспериментальных методах 249 Гпввв 7 248 путем и без знания характеристик релаксации, поскольку образец— очевидно, довольно концентрированный, н предварительные эксперименты не потребуют много времени Задача подбора параметров заключается в снижении напряженности поля для повышения селектнвности н сокращении времени облучения для увеличения частоты повторения прохождений при сохранении приемлемого подавления.
Хотя основная цель подавления сигналов — это уменьшение динамического диапазона, оно требуется только при отношении интенсивностей, большем чем несколько тысяч к одному (лля АЦП с длиной слова 12 бнт). Подавление для улучшения общего вида спектра полезно и при меньших отношениях интенсивностей (рис. 7.16). Подавление интенсивного пика может облегчить наблюдение его слабых соседей и снизить искажения базовой линии Прн проведении двумерных экспериментов, как, например, СОЗ'з' (гл. 8), насышаюшее поле желательно выключать перед выполнением последовательности (я»2 — », — х»»2 — Выборки). Однако это может привести к недостаточному восстановлению намагниченности растворителя за время»,. В этом случае насышаюшее поле следует оставлять до начала интервала»,, т. е.
до выборки данных, Наличие поля В, во время 4,4 з,г з,о 4,4 4,4 4,4 »,г 4,о з.в з,з з,» з,г 4 Ряс. 7.1б. Подавление сигнала НРО с помощью предварительного насыщения. Часть нижнего спектра в середине усилена в 8 раз. Пяк НРО подавлен яа верхнел» спектре. промежутка», может вызвать в преобразованном спектре сдвиги Блоха — Знгерта»полька по оси яы что нарушит его симметрию. Например, упоминавшееся выше поле с амплитудой 20 Гц вызовет заметные сдвиги сигналов в диапазоне в несколько сотен герц. Таким образом, этот эффект может создавать серьезные осложнения. Схема предварительного насышення перестает работать, когда облучаемый сигнал участвует в химическом обмене с другими интересуюшими нас ядрами, на которые таким образом будет переноситься насыщение.
Эта проблема часто возникает прн подавлении сигналов воды в водных растворах. Протоны воды неизбежно будут обмениваться с такими функциональнымн группами, как ОН и МН. Кроме того, если нам нужны именно нх сигналы, то мы не можем использовать в качестве растворителя дейгпернро«анную воду В результате предварительное насыщение неприменимо именно там, где оно больше всего нужно. В такой ситуации, очень часто встречающейся в биологических экспериментах, необходимо применять другие методы, не использующие облучение сигнала воды.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
