連續波核磁共振儀

核磁共振儀按掃描方式不同可分為兩大類——連續波核磁共振儀和脈衝傅立葉變換 核磁共振儀。核磁共振儀是由磁鐵、探頭、射頻發生器、射頻接收器、掃描發生器、信號放大及記錄儀 組成。

基本介紹

• 中文名：連續波核磁共振儀
• 外文名：continuous-wave NMR spectrometer
• 屬性：儀器
• 所屬學科：化學

相關概念

連續波（continuous wave;CW)是指射頻的頻率或外磁場的強度是連續變化的，即進行連續掃描，一直到被觀測的核依次被激發發生核磁共振。

儀器組成

CW-N M R儀的基本結構如圖1所示，它是由磁鐵、探頭、射頻發生器、射頻接收器、掃描發生器、信號放大及記錄儀組成。R 為照射線圈，D 為接收線圈，Helmholtz線圈是掃場線圈，通直流電用來調節磁鐵的磁場強度。R 、D 與磁場方向三者互相垂直，互不干擾。

圖1

工作原理

射頻是由照射頻率發生器產生，通過照射線圈R 作用於試樣上。試樣溶液裝在樣品管中插入磁場，樣品管勻速旋轉以保障所受磁場的均勻性。用掃場線圈調節外加磁場強度 ，若滿足某種化學環境的原子核的共振條件時，則該核發生能級躍遷，核磁矩方向改變，在接收線圈D 中產生感應電流（不共振時無電流）。感應電流被放大、記錄，即 得 NMR信號。若依次改變磁場強度，滿足不同化學環境核的共振條件，則獲得核磁共振譜。這種固定照射頻率，改變磁場強度獲得核磁共振譜的方法稱為掃場(swept field) 法。若固定磁場強度，改變照射頻率而獲得核磁共振的方法稱為掃頻（ swept frequency） 法。這兩種方法都是在髙磁場中，用高頻率對樣品進行連續照射，因此，稱為連續波核磁共振（ conUmiouswave NMR） ，簡稱 CW NMR。

溶劑和試樣測定

選擇溶劑時主要考慮對試樣的溶解度，不產生干擾信號，所以氫譜常使用氘代溶劑，常用的溶劑有、、、及 等。

NMR一般要求試樣純度大於，但現代 NMR技術還可進行混合物分析。試樣量一般為10mg左右，試樣量可大大減少，氫譜一般只需 1mg左右 ，甚至更少，碳譜需要幾到幾十毫克試樣。製備試樣溶液時，常需加入標準物，以有機溶劑溶解樣品時，常用四甲基矽烷（TMS）為標準物；以重水為溶劑溶解試樣時，可採用4 ,4-二甲基-4-矽代戊磺酸鈉（DSS）。這兩種標準物的甲基禁止效應都很強，共振峰出現在高場。一般氫核的共振峰都出現在它們的左側。因而規定它們的化學位移值為 0.00。

測定時，應考慮有足夠的譜寬。當待測物可能含有酚羥基、烯醇基、羧基及醛基等，圖譜需掃描至化學位移值10以上。當待測物可能含有活潑氫（OH、NH、SH 及 COOH等 ）時 ，可進行重水交換，以證明其是否存在。

RMN 250 型核磁共振儀簡介

法國卡梅卡公司生產的RMN 250 型核磁共振儀，是高場強、多核用譜儀， 兼有連續波和脈衝付立葉變換兩種工作方式。現將其主要特點介紹如下。

超導場

極化場由超導線圈產生，最高場強可達70千高斯。為了使儀器工作可靠，選取250 MHz的頻率觀測氫核，場強為58.7千高斯。超導場本身的穩定性為0.3毫高斯/小時，對於氫核的觀測， 相當於1Hz/小時。這一穩定性相當於一般永久磁鐵的穩定性，可做一般的常規分析。超導場的升降和變場， 操作簡單迅速， 因此可用改變磁場強度的辦法來實現多種核的觀測。

探頭

250 MHz 諧振腔的結構緊湊， 性能穩定。由於其結構設計使得射頻場沿極化場軸向的分布近於矩形分布， 因此共振樣品集中， 壓低了譜線的底座寬度， 改善了線型。以氯仿的單峰為例，其峰高的千分之五處， 線寬為7 H z； 在其峰高的千分之一處的線寬為17 H z 。近年來, 卡梅卡公司又提高了腔體上所鍍金屬銅和金的質量， 降低了電阻值，提高了腔體的品質因數， 使全機的靈敏度從早期產品的130 ~ 150提高到200~ 300。譜儀備有--雙用探頭， 面板上裝有轉換開關，可隨時轉換和的觀測。觀測時可對進行噪聲去偶， 最大去偶寬度3000 Hz， 所用噪聲功率2 W一3W，故僅用室溫空氣流冷卻即可工作。

掃頻單元

頻率掃描是數位化的， 最小步進0.01 Hz，掃描範圍從60 H z 一2400 Hz 共分九檔。掃描精度0.01 Hz。備有手動步進按鈕， 以便精確測定化學位移和禍合常數。偏頻、掃頻數值，化學位移、禍合常數等， 皆可從數字顯示器直接讀取RMN 250型譜儀，配用20 位字長24K存儲的計算機， 與其他部件、附屬檔案組合，可做各種實驗項目， 如付立葉變換，核間雙共振，同核去禍， 質子噪聲去禍， 偏共振， 微擾實驗等。