Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Фаррар Т. -> "Импульсная и фурье-спектроскопия ЯМР" -> 20

Импульсная и фурье-спектроскопия ЯМР - Фаррар Т.

Фаррар Т., Беккер Э. Импульсная и фурье-спектроскопия ЯМР — М.: Мир, 1973. — 165 c.
Скачать (прямая ссылка): impulsnayafurespetroskopiya1973.djvu
Предыдущая << 1 .. 14 15 16 17 18 19 < 20 > 21 22 23 24 25 26 .. 54 >> Следующая

стабилизация, схема будет иной и несколько более сложной. При внешней
стабилизации катушка L3, естественно, должна располагаться как можно
ближе к Li- Дальнейшие подробности относительно требований к
перечисленным трем схемам можно найти в работе [22].
Необходимая мощность ВЧ-передатчика, используемого в ЯМР-эксперименте,
зависит не только от гиромагнитного отношения изучаемого ядра, но и от
геометрии катушки образца. Известен и иной способ построения импульсных
цепей датчика, состоящий в применении отдельных передающих и приемных
катушек, расположенных перпендикулярно друг другу, и называемый методом
скрепленных катушек. При этом несколько упрощаются электронные схемы и
появляется возможность независимо оптимизировать характеристики приемных
и передающих катушек. Однако система со скрещенными катушками механически
сложнее, чем система с одной катушкой, а поскольку объем, охватываемый
передающей катушкой, в ней оказывается больше, то ВЧ-мощность передатчика
используется в ней с меньшей эффективностью.
В работе [17] показано, что напряженность ВЧ-поля
в образце выражается формулой
H1«3(P@/v0V)Vs (3.1)
или
« 3,7(PTJV)4\ (3.2)
мя. Во многих других экспериментах не требуется ни стабилизации поля, ни
широкополосного гетероядерного подавления спин-спинового взаимодействия.
3—805
66 Глава 3
где Р — мощность передатчика в ваттах; 3 — добротность, или просто «ку»
контура образца; v0 — резонансная частота в мегагерцах; V — объем катушки
образца в кубических сантиметрах; Тг — время нарастания или спада
огибающей ВЧ-импульса в микросекундах; 2Н4—- двойная амплитуда
напряженности ВЧ-магнитного поля в гауссах. Для показанной здесь схемы с
одной катушкой образца L4 диаметром 10 мм и длиной 15 мм при мощности
передатчика в импульсе 10 кВт и времени нарастания и спада 0,25 мке Hi в
объеме образца составляет около 175 Гс (1,75-10~2 Т). При таком Hi
длительность 90°-ного импульса для 13С приблизительно равна 1,4 мкс. Если
такой импульс повторять даже десять раз в секунду, средняя мощность
передатчика составит всего около 1 Вт. Этот эксперимент является примером
верхнего предела требований, с которыми можно столкнуться при измерении
7\ методом импульсной последовательности 180°, т, 90° с применением
накопления сигнала.
К сожалению, максимальное значение Hi— не единственная величина, которую
необходимо оптимизировать. Необходимо учитывать также однородность Hit
времена нарастания и спада огибающей ВЧ-импульса и чувствительность, или
отношение сигнал/шум, радиосхемы во время прохождения через нее сигнала
ядерной индукции.
Из рассмотрения формулы (3 1) можно видеть, что для получения сильного
поля Я4 объем катушки необходимо сводить к минимуму, а добротность должна
быть как можно больше. Добротность 3 параллельного резонансного контура
RLC выражается формулой
где R — сопротивление в омах, v о— частота в герцах, а L — индуктивность
в генри. Поэтому было бы желательно, чтобы передающая катушка во время
импульса имела большое сопротивление и малую индуктивность. Однако в
начале и в конце импульса лучше было бы иметь малое 3, так как времена
нарастания и спада связаны с 3 соотношением
3 = R/2 it v0 L = R/% L,
(3.3)
(3.4)
Аппаратура 67
Отношение сигнал/шум (S/N) в импульсном ЯМР-экспери-менте зависит от ряда
параметров:
S/N сс С т /(/ + 1) С (<3V v0 ТУР r,)v\ (3.5)
где ? — коэффициент заполнения приемной катушки, у — гиромагнитное
отношение соответствующего ядра, / — спиновое квантовое число ядра, С —
составная константа, в которую входят несколько коэффициентов, @, V и vf)
имеют те же значения, что и в обсуждавшемся выше соотношении (3.1). 7\ и
Т3— времена спин-решеточной и спин-спиновой релаксации, (3—полоса
пропускания системы приемник—детектор.
Из выражения (3.5) видно, что для оптимизации отношения сигнал/шум
желательно иметь большой объем образца V и большое Единственное
ограничение на © схемы с точки зрения восприятия сигнала состоит в том,
что добротность должна удовлетворять условию ©<;l,5v0?, где t — время, за
которое сигнал свободной индукции успевает заметно измениться. Для
большинства работ с жидкостями, в том числе для изучения спектров
высокого разрешения с преобразованием Фурье, нижний предел t — около 10
мкс (т. е. в сигнале ЯМР отсутствуют компоненты с частотой выше 100 кГц).
Таким образом, при 15 МГц нам хотелось бы иметь © около 230. Если
сравнить это значение с малым ©, нужным для передатчика, то можно видеть,
что необходимо проявить некое хитроумие, чтобы одновременно удовлетворить
требованиям, предъявляемым передатчиком и приемником. Какой-то компромисс
нужен и в отношении объема катушки образца. Кроме того, можно показать,
что для достижения наибольшей чувствительности приемника индуктивность
приемной катушки должна быть велика. Из формулы (3.5) следует также, что
отношение сигнал/шум зависит от полосы пропускания детектора.
Можно было бы привести еще много примеров, из которых, как и из только
Предыдущая << 1 .. 14 15 16 17 18 19 < 20 > 21 22 23 24 25 26 .. 54 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed