Э. Дероум - Современные методы ЯМР для химических исследований (1125882), страница 65

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 65)

Преимушество же состоит в том, что фазовые соотношения между сигналамн полезны при интерпретации н отнесении спектра. Этот вопрос обсуждается ниже в разд. 8.3.6. Цифровое разрешение и времена выборки данных. Одномерные протонные спектры обычно регистрируются с цифровым разрешением, равным илн несколько меньшим, чем наблюдаемая ширина линии. Например, для регистрации спектральной полосы шириной 10 м.д. типичные условия соответствуют регистрации от 16 до 32 К точек данных, что в зависимости от напряженности поля приводит к временам выборки данных порядка нескольких секунд н цифровому разрешению 0,2 — 0,4 Гц на точку. Для молекул среднего размера ширины линий составляют обычно от 0,5 до 1,5 Гц в недегазированных растворах, поэтому на каждую линию будет приходиться несколько точек.

Это может быть недостаточно для некоторых операций, требующих точных количественных измерений, но в целом оказывается достаточным. если преследовать только цель разрешения мультиплетной структуры. Поскольку значения Т3 лежат в диапазоне 0,2 — 0,6 с, за время каждого прохождения поперечная намагниченность будет самопроизвольно затухать практически до нуля. Поэтому не возникнет стационарного эха, н использование импульсов, соответствующих углу Эрнста (гл. 7), дает оптимальную чувствительность.

Как мы уже убедились на том нелепом примере, в котором намеревались получить цифровое разрешение 0,2 Гц на точку при спектральной полосе 5000 Гц в обоих измерениях эксперимента СОЯ т', столь подробная оцифровка невозможна для двумерных экспериментов. Ограниченность возможностей системы обработки данных для их запоминания и преобразования является одним из двух основных препятствий для достижения такого разрешения. Его можно преодолеть в тех случаях, когда мы готовы потратить достаточно много денег или когда мы готовы ждать, пока проблема не решится сама за счет продолжающегося быстрого роста мощности компьютеров.

По этой причине, а также нз-за того, что уровень, на котором возникает данная проблема, меняется иа порядок в зависимости от типа имеюшегося у нас компьютера, я ие собираюсь рассматривать зто ограничение, Даже если 'я попытаюсь обрисовать то, что является обшедоступным сейчас, то по прошествии нескольких лет это определенно потеряет свое значение. Время, необходимое для регистрации данных, выступает в роли значительно более важного ограннчнваюшего фактора, особенно если полагать, что скорость переработки информации является основным преимушеством методов фурье-спектроскопии. Причина того, что регистрация выбранного в качестве примера эксперимента потребует 17 дней, заключается в неправильной формулировке проблемы. мы просто перенеслн на двумерный случай те идеи, которые были нормальными для одномерного спектра.

Выбор времени регистрации и цифрового разрешения для двух измерений является более важным аспектом задания двумерных экспериментов и требует переосмысления наших представлений о разрешении. Основная мысль, на которую следует обратить внимание,— это то, что назначение эксперимента состоит в разрешении индивидуальных линий в спектре: правильнее сказать, корреляций между гйулпами линий, представляющими интерес. Это положение станет гораздо яснее, если вы вспомните, что эксперимент СОйУ следует сравнивать с гомоядерной развязкой.

Под понятием «разрешение по у,я для серии гомоядерных развязок следует подразумевать ту степень селективностн облучения, которая вызывает четко различимые изменения в какой-либо части спектра. Это, возможно, составит величину порядка 40 — 50 Гц н более, так что даже «плохо оцифрованный» двумерный эксперимент с разрешением 1О Гц на точку имеет заметное преимущество перед своим одномерным конкурентом. Действительно, неудачные попытки различить кросс-пнкн редко бывают обусловлены низким уровнем оцифровки эксперимента СОБЪ', при этом более сложные вопросы связаны с чувствительностью н с тем, может ли быть зарегистрирован кросс-пик, связанный с константой, заслужнваюшей особого внимания.

Вначале я хочу высказать предположение, что наша цель заключается в регистрации всех констант, превышающих некоторый пороговый уровень, за минимальное время. При этом нам следует определить, насколько можно уменьшать времена регистрации А,, и А, и интервал между прохождениями, не понижая в заметной стейенн чувствительность или объем информации.

Выбор частоты повторения последовательности прост, если у нас имеются определенные предположения о величинах Т, для образца. Поскольку в этом случае используются к/2-импульсы, оптимальная чувствительность достигается прн повторении эксперимента через каждые 1,3Т, с (в предположении, что это ие вызовет проблем нз-за формирования эха или ложного переноса намагниченности, см. гл. 7, разд. 7.5.2).

Прн таких условиях намагниченность будет находиться в стационарном состоянии, достаточно далеком от состояния теплового равновесия. Поэтому для каждого значения 1, необходимо делать несколько холостых прохождений для установления этого стационарного равновесна. Полезной могла бы быть такая процедура на спектрометре, которая уменьшала бы задержку между прохождениями каждый 301 Двумерная корреляционная спектроскопия ЯМР Глава 8 раз, когда увеличивается рп для тото чтобы частота повторения была согласованной по всему эксперименту. Время регистрации по т может быть понижено до величины Тз» или даже до несколько меньшего значения без заметной потери чувствительности, за исключением тех случаев, когда желательно проводить регистрацию настолько малых констант, что )Т,* «1. Этот случай обсуждается дальше в разд. 8.4.2.

Действительно, нз-за того, что частота повторения определяется величиной Т,, которая обычно много больше, чем Т,*, время регистрации по т,, как правило, не определяет общей длительности эксперимента, хотя оно на самом деле определяет размер массива данных н вследствие этого — время, затрачиваемое на обработку н графическое представление данных. Ключевым фактором, определяющим длительность эксперимента, становится задание А, (и, сле- '1 довательно, числа шагов по (,, которые необходимо сделать). Нам нужно знать, как выбор времени регистрации по ~, влияет на возможность детектирования констант с помощью СОКУ, другимн словами, на интенсивность кросс-пиков. Поэтому нам следует изучить ряд факторов, которые на них влияют.

Прежде всего интенсивность кросс-пика, естественно, отражает общую интенсивность сигнала образца. Нормальное поведение характерно и для отношения снгнал/шум. Если сигнал слишком мал, то ситуация может быть исправлена, как обычно, путем накопления сигнала. В этом отношении важно различать координаты т, и ~ . В качестве примера рассмотрим два способа, позволяющие распорядиться всем имеющимся для проведения эксперимента временем.

Одна возможность состоит в том, чтобы провести относительно немного прохождений для каждого значения 1,, но сделать большое число шагов. Альтернатива заключается в том, чтобы иметь немяого значений т,, но для каждого нз них сделать большое число прохождений. В обоих случаях общее число прохождений одинаково, но будут ли равны полученные таким образом сигналы? Нет, поскольку, по мере того как мы увеличиваем т,, поперечная релаксация в конце концов приведет к понижению интенсивности регистрируемо~ о в течение т сигнала. Поэтому основное внимание при задании эксперимента следует обращать на то, чтобы использовать минимально возможное число шагов по т, при максимальном числе прохождений на каждом шаге.

Строго говоря, проблема оказывается сложнее нз-за того, что огибающая сигналов в эксперименте СОКУ может не соответствовать просто спадающей экспоненте по каждой координате. Однако для наших целей такое предположение оказывается оправданным. Для детального ознакомления с этим вопросом см. работу [6]. Остается определить минимальное число шагов, которое можно использовать без потери информации. Исключительно важным фактором в этом случае является противофазная природа компонент мультнплета. Если линии с противоположной фазой находятся одна от другой приблизительно на расстоянии нх ширины нлн несколько ближе, то будет наблюдаться их взаимное ослабление.

Вспомнив обсуждение вопроса о вычитании линий лоренцевой формы в гл. 5 (разд. 5.3.3), мы найдем, что интенсивность линий падает в 2 раза, если интервал между лнннямн составляет 40% от нх ширины. Я готов принять это в качестве «приемлемой» степени ослабления; очевИдно, вопрос о справедливости такого допущения всецело зависит от обстоятельств, н вы можете сделать другое предположение. Линии с другой формой ведут себя по-разному. Так, ситуация оказывается несколько лучшей для линий гауссовой формы, поскольку они имеют относительно узкий пьедестал.

Характеристики

Список файлов книги