Импульсная и фурье-спектроскопия ЯМР - Фаррар Т.
Скачать (прямая ссылка):
к константа (ж 3,14); угол 180°, выраженный в радианах
о величина химического сдвига а тензор химического сдвига
Оц, ох компоненты тензора <т, параллельная и пер-
пендикулярная оси симметрии
т промежуток между импульсами в импульсной последовательности
тс молекулярное время корреляции тс время корреляции для химического
обмена время корреляции углового момента
время корреляции спинового состояния ядра со спиновым квантовым числом S
(обычно т5 = Tf)
Q частота прецессии, определяемая формулой (1.42)
ш0 2 it v0 — резонансная частота (рад/с)
16 Обозначения и сокращения
русск.
кп
кпмг
БПФ
сис
ФС | ПФ /
вч
Сокращения
англ.
СР Карр — Перселл
CPMG Карр — Перселл — Мейбум — Г илл
cw стационарный
DEFT фурье-спектроскопия с принудитель-
ным восстановлением равновесия FFT быстрое преобразование Фурье
FID спад индуцированного сигнала; спад
свободной индукции. Используется для обозначения как физического явления,
так и начальной амплитуды индуцированного сигнала FT фурье-
спектроскопия; преобразование
Фурье
SEFT фурье-спектроскопия спинового эхо
rf высокая частота, высокочастотный
Глава 1
Основные понятия ЯМР
В одной из ранних работ Блоха с сотр. [1] было показано, что ЯМР в
конденсированных средах можно наблюдать несколькими способами.
Эксперимент с медленным прохождением состоит в медленном изменении
(развертке) частоты ВЧ-поля, приложенного к образцу, помещенному в
постоянное магнитное поле, или же в медленной развертке постоянного
магнитного поля при фиксированной ВЧ. Резонансный сигнал наблюдается в
виде линии приблизи-; j, тельно лоренцевой формы1. В условиях,
приближающихся к условиям медленного прохождения, проводят измерения *
ЯМР высокого разрешения и некоторые наблюдения ЯМР широких линий. При
экспериментах с адиабатическим быстрым прохождением скорость развертки
частоты "•JV-или магнитного поля должна лежать в некоторых пределах. В
настоящее время адиабатическое быстрое прохождение лишь изредка
используется в химических приложениях, главным образом при поиске
резонансных частот ядер, дающих слабые сигналы. Способы медленного и
быстрого прохождения обычно называют стационарными методами, так как
образец испытывает непрерывное воздействие ВЧ-поля в течение всего
наблюдения спектра.
В третьем способе, предложенном Блохом с сотр. [1] и введенном в практику
Ханом [2], применяются короткие вспышки, или импульсы, ВЧ-колебаний
определенной частоты. Наблюдение поведения системы ядерных спинов
производится по окончании импульса, т. е. после выключения ВЧ. Такие
способы наблюдения ЯМР называют импульс-
1 В твердых телах наблюдается форма линии, промежуточная между
прямоугольной и гауссовой. — Прим. ред.
18 Глава 1
ными методами или методами свободной прецессии. Были разработаны и
комбинированные способы, в которых также используются импульсы ВЧ, но
нестационарное поведение спиновой системы изучается во время ВЧ-импульса
[3]; их мы рассмотрим подробнее в гл. 6.
В этой книге мы описываем основные явления, происходящие при
использовании различных импульсных методов, экспериментальные способы их
изучения и некоторые наиболее важные химические приложения этих методов.
Импульсные методы были введены в практику почти так же давно, как
стационарные, и существенно усовершенствованы как в тонкости, так и в
разнообразии применений, тем не менее до недавних пор они почти не
привлекали внимания химиков. Однако в течение нескольких последних лет
появились новые технические средства, которые дают возможность изучать
импульсными методами сложные молекулы, представляющие интерес для многих
химиков. В гл. 5 мы покажем, что импульсные эксперименты и последующая
математическая обработка (главным образом преобразование Фурье) позволяют
получить ту же спектральную информацию, что и обычные эксперименты с
медленным прохождением. Однако импульсные методы часто обладают
значительно более высокой эффективностью, позволяющей весьма существенно
сокращать время измерений или повышать отношение сигнала к шуму.
Как мы увидим в гл. 2, релаксация определяющим образом влияет на ход
импульсных экспериментов, поэтому импульсные методы дают наиболее
универсальный способ измерения времен релаксации. В недавнем прошлом
релаксацию часто исключали из рассмотрения как не играющую существенной
роли в химических задачах; однако с появлением импульсных методов,
позволяющих измерять времена релаксации индивидуальных линий в ЯМР-
спектрах сложных молекул, возникло целое новое направление, которое в
дополнение к измерениям химических сдвигов и констант спин-спинового
взаимодействия может дать ценную информацию о структуре молекул. В гл. 2
и 5 мы описываем эти импульсные методы и приводим примеры их применения,
а в гл. 4 пытаемся дать несколько более глубокое описание природы и
механизмов релаксации. Времена релаксации, измеренные импульсными
методами, мо-
гут быть также источником прямой информации о таких важных процессах, как
