Э. Дероум - Современные методы ЯМР для химических исследований (1125882), страница 63
Текст из файла (страница 63)
8.22). Объемное представление такой линии напоминает по форме звезду. Перекрывание М-75 291 Глава 8 290 "г Рис. 8.21. Искаженная форма линии с перекрученной фазой возникает в экспери- ментах с регистрацией переноса когсрсптпостп по типу эха.
Рнс. 8.22. После вычисления магннтуды скручивание фазы исчезает, однако полученная линия очень широкая. Сравните ее с рис. 8.4, на котором прпвсдсп сигнал чистого поглощения (того жс самого образце), записанный с темп жс парамстрамп усплсппя и ширины развертки. лучей расположенных на близком расстоянии звезд может приводить к серьезным недоразумениям. Для того чтобы достичь приемлемого разрешения соседних линий в магнитудиом спектре, следует использовать сильное улучшение разрешения, Для этвх целей предложены разнообразные взвешивающие функции, детальное обсужденве некоторых из ннх можно найти в книге Бакса [5] (гл.
1). Навболее попупярными являются преобразование лорснцевой формы лниив в гауссову, с которым мы уже сталкнвалнсь в гл. 2, а также фильтр типа синусаидальна-калакоюобразнаго окна. Последний соответствует умножению ССИ на полуволну синусоидаль- 2)нумерная корреляционная спектроскопия ЯМР ной функции.
Для достижения требуемой степени сужения и приемлемой потери отношения сигнал/шум функция синуса может быть сдвинута по фазе и/илв возведена в квадрат. К желаемому результату приводят взвегпиваюшие функцвв, вмеюшие близкие к нулю значения на начальном и конечном участках и симметричные относительно центральной точки сигнала ССИ; прн этом в магннтудном спектре получается такая форма линни, которая подобна сигналу поглощения. Необходимый эффект достигается также прн использовании преобразованвя лоренцевой формы линии в гауссову, параметризованного подходящим образом.
В этом случае его называют гаусгавым псевдо-эхом. Однако похожий эффект дает и синусоидальио-колоколообразное окно, которое отличается более удобным заданием параметров (рис. 8.23). Обе этн процедуры не слишком отличаются от используемых в одномерном эксперименте. К тому же следует ожзшать, что при их использовании может возникнуть большой разброс в амплитуде сигналов (см. ниже).
Частные проявления эффектов улучшенвя разрешения довольно сложным образом связаны с типом вспользуемой функцвн н ее параметрами. При этом возникает следующая общая проблема. Все улучшающие разрешения функции ослабляют начальную часть сигнала ССИ, но в то же время обеспечиваюг плавное затухание до нуля его конечной части для получения надлежащей аподизации (гл. 2). Ослабляя одну часть сигнала, мы с необходимостью усиливаем другую, более зашумленную его часть, что в итоге понвжает отношение сигнал/шум. Обработка двумерных данных с целью получения желаемого магнитудного спектра потребует использования весьма жесткого фильтра, поэтому мы должны ожидать большой потери чувствительности. Другая (н часто более серьезная) проблема состоит в том, что потеря чувствительности будет различной для линий, имеющих в спектре раз- Рис.
8.23. Умножение па сянусоплальпую взвешивающую функцию по каясцому пзмсрсппю перед двумерным преобразованием Фурье сильно улучшает разрешение. В магпитудном спектре в той плп иной степени восстапыплппаетсп форма сигнала поглощения, но за счет потери чувствительности. Виден ешум по Чя вдоль направления т, (см. тексг). Глава 8 292 Двумерная корреляционная слектроскопия ЯМР 293 ную ширину. Это легко представить себе, если вспомнить, что скорость затухания сигналов во временной области соответствует их ширинам Вч в частотном представлении согласно формуле Т3 = 1,'кбж Предположим, что у нас есть две линни (одна с шириной 1,0 Гц и другая с шириной О,1 Гц) н что мы накопили для них сигнал ССИ с временем выборки данных 2 с.
Если мы обработаем его такой функцией, как синусондально-колоколообразное окно, которая сильно увеличивает центральную часть ССИ прн 1 = 1 с. то в этой области будет находиться еше значительная часть сигнала для линии шириной 0,1 Гц, поскольку для иее Тчз равно примерно 3 с; фактически для оптимальной регистрации этого сигнала нам бы следовало использовать большее время выборки. Для линии шириной 1,0 Гц сигнал к этому времени спадает до величины порядка 0,04 (в' ") его начальной амплитуды.
Используя такую взвешивающую функцию, мы просто выбросим большую часть сигнала. Проблема состоит в том, что ни на стадии регистрации, ни на стадии взвешивания нельзя подобрать параметров, оптимальных для одновременной регистрации таких линий. Вариации ширин линий в столь значительной степени встречаются достаточно часто, например прн наличии неразрешенных констант, констант с квадрупольиымн ядрами или химического обмена. Прн этом возникают большие искажения интенсивности прн действии на магнитудный спектр фильтров, улучшающих разрешение. Это н является довольно обшей причиной исчезновения кросс-пиков прн регистрации спектров СОВ'г' в форме эха прн магнитудиом представлении данных.
Таким образом, очень важно изучить диапазон имеющихся в спектре линий прн выборе подходящих для эксперимента времен регистрации данных, а также важно оценить необходимые параметры взвешивающих функций для обработки двумернозо массива данных. Для описанных раньше фазочувствнтельных экспериментов отпадает необходимость сильного улучшения разрешения н вычисления магнитуды, н поэтому уже только по одной этой причине их использование, если оно возможно, оказывается более предпочтительным.
Кроме того, как мы увидим ниже, когда сравним свойства этих экспериментов, из спектров фазочувствительного СОЯ'г' можно извлечь больше информации. Тем не менее большинство имеющихся к настоящему времени в литературе спектров получено в режиме магинтуды, и вы можете убедиться, что имеющийся у вас спектрометр или система обработки данных вынуждают вас работать с этим типом спектров. Фаза в двух измерениях. Результаты преобразования как по методу йпБН, так н по методу ТРР1, аналогичны привычным одномерным спектрам. Так, преобразование по ч имеет реальную н мнимую части, которые после подходящей фазовой коррекции соответствуют компонентам поглощения и дисперсии сигнала.
Преобразование по ч, также приводит к реальной и мнимой компонентам, так что в итоге мы получаем четыре фазовых квадранта, которые в представлении (ч,, х ) Рнс. 824. Четыре типа формы линии, которые могут возникать в фызочувствн- тельных двумерных спектрах. описываются как (реальный, реальный), (реальный, мнимый), (мнимый, реальный) н (мнимый, мнимый). Для графического представления мы обычно стремимся использовать квадрант (реальный, реальный).
На рнс. В.24 приведена иллюстрация четырех типов формы линии, получаемых в результате двумерного преобразования. Как и в одномерных экспериментах, фазовая коррекция двумерного массива данных потребует выделения части (реальный, реальный), соответствующей компоненте чистого поглощения и/илн дисперсии, Для этого в зависимости от обстоятельства применяются различные подходы. По аналогии с используемыми в одномерной спектроскопии процедурами можно выполнить полное двумерное преобразование и затем попытаться провести интерактивную фазовую коррекцию, используя линейные комбинации фазовых квадрантов.
Фазовая подстройка по ч, будет включать комбинацию частей (реальный, реальный) и (реальный, мнимый), что даст реальную часть по ч,, а также комбинацию в том же соотношении частей (мнимый, реальный) и (мнимый, мнимый), что даст мнимую часть по ч,. В настоящее время еще нет таких систем обработки спектров ЯМР, которые имеют достаточно высокую скорость выполнения арифметических операций для того, чтобы интерактивно выпол- двумерная корреляционная спектрескрпия ВМ Р 298 Глава 8 294 нять такие процедуры для массива данных разумного размера, хотя.
несомненно, в свое время это станет возможным. А пока нам приходится искать альтернативные способы определения коэффициентов фазовой коррекции. Простой подход состоит в том, чтобы изучить одиночные сечения преобразованного спектра н определнтзн какая нм требуется фазовая коррекция, а после этого использовать ее для всего спектра. Однако при этом возникают некоторые практические осложнения, с которымн мы не сталкиваемся прн фазированни одномерного спектра. Сечение спектра СОКУ параллельно осн у, проходящее через диагональный пнк, будет содержать собственно этот диагональный пик н соответствующие ему кросс-пики.
При этом обычно имеется всего лишь один илн два кросс-пика, которые к тому же далеко не всегда расположены удобно для настройки двух фазовых параметров. Другими словамн, для того чтобы быть уверенным в правильности настройки фазы, нам бы хотелось, чтобы весь спектр был заполнен сигналами, но в сечениях эксперимента СОВУ это бывает редко.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
