核磁共振谱仪

1、整理ppt1、谱仪的构造和各主要部件的功能（探头、磁体、匀场、锁场、射频场等）2、射频脉冲的作用，脉冲翻转角3、一维PFT-NMR实验4、一维碳谱相对于氢谱的特点整理ppt核磁共振谱仪分类一、按用途分类1、核磁波谱仪：用于测试图谱，进行分子结构的分析。2、核磁成像仪：用于医院诊断疾病，已成为医学诊断的重要手段。3、其他。二、按工作方式分类二、按工作方式分类连续波核磁共振仪连续波核磁共振仪(CW-NMR) 单通道仪器；采用固定磁场连续采用固定磁场连续改变辐射电磁波频率得到共振信改变辐射电磁波频率得到共振信号，称为号，称为扫频法扫频法；也可以固定频；也可以固定频率，连续改变磁场，称为率，连续改变磁

2、场，称为扫场法扫场法。记录吸收分量与场强或频率的。记录吸收分量与场强或频率的关系。关系。 扫描如果过快，共振核来不及弛扫描如果过快，共振核来不及弛豫，会使信号严重失真，所以其豫，会使信号严重失真，所以其扫描时间长。扫描时间长。 灵敏度低，所需样品量大。灵敏度低，所需样品量大。 整理ppt核磁共振谱仪分类 脉冲傅里叶变换核磁共振仪(PFT-NMR) PFT-NMR是20世纪 70年代开始出现的多通道仪器，它采样时间短，可以使用各种脉冲序列进行测试，得到不同的多维谱图，给出大量结构信息。 PFT-NMR工作过程：射频振荡器产生照射脉冲，工作时由脉冲程序器控制。当发射门打开时，射频脉冲辐照到探头中的

3、样品上，原子核产生共振，接收线圈接收到信号，经放大送到计算机转换成数字量，进行傅里叶变换后，再转换成模拟量，也就是所需要的谱图。 原理：照射到样品上的为脉冲方波，只持续几微秒至几十微秒，可看做各种频率正弦波的叠加，使样品中所有原子核产生同时共振，接收到的信号即是一个随时间衰减的正弦波响应信号，称为自由感应衰减信号(FID信号)。为了得到所需要的信号还必须经过傅里叶变换。整理ppt核磁共振波谱仪核磁共振波谱仪核磁共振波谱仪核磁共振波谱仪 习惯上指：用来测量一种或多种核的核磁共振习惯上指：用来测量一种或多种核的核磁共振图谱及相关参数，进行化合物分子的精细结构图谱及相关参数，进行化合物分子的精细结构

4、分析的高分辨核磁共振仪器。分析的高分辨核磁共振仪器。仪器结构除基本部件外，还有计算机和不同用仪器结构除基本部件外，还有计算机和不同用途的一些控制装置，例如：控制样品温度、样途的一些控制装置，例如：控制样品温度、样品旋转等样品状态的组件，以及提供更多有用品旋转等样品状态的组件，以及提供更多有用信息的组件信息的组件(如脉冲梯度场如脉冲梯度场)。整理ppt 连续波谱仪中，通过改变磁场强度或改变发射机频率来实现不同化学环境下的被观察核的共振条件。 脉冲谱仪中，发射机发射一个(串)窄的射频脉冲，同时激发射频中心附近一个小的频率范围内的具有不同化学位移值的被观察核的共振。整理ppt核磁共振谱仪600 MH

5、z磁体探头机柜RF 产生RF 放大信号检测数据采集控制 数据信息交流运行控制磁体控制前置放大器计算机数据储存;数据处理;总体控制.整理ppt探头(tube)探头上装有发射和接收线圈，在测试时样品管放入探头中，处于发射和接收线圈中心。工作时，发射线圈发射照射脉冲，接收线圈接收共振信号。所以探头可比喻为核磁共振谱仪的心脏。超导磁铁中心有一个垂直向下的管道和外面大气相通，探头就装在这个管道中磁铁的中心位置，这里就是磁场最强、最均匀的地方。“正式”探头内层：不灵敏核（如13C、15N 等）发射/接收通道外层：1H去偶线圈，去偶通道反式探头内层：灵敏核1H发射/接收通道外层：稀核13C、15N等去偶通道

6、Varian 5mm液体宽线探头Varian 5mm液体PFG探头Bruker 5mm液体探头Varian 5mm固体CPMAS探头整理ppt 探头调谐： 1、用反射仪调谐 2、用rf电路桥和示波器调谐 3、用摇摆发生器调谐整理ppt磁磁 体体主要类型：主要类型： 铁磁体 永磁体（60MHz和90MHz，连续波谱仪） 电磁体 (80MHz和100MHz，脉冲傅里叶变换谱仪) 超导磁体 (100MHz以上)磁体：磁体：产生一个恒定的、均匀的强磁场。产生一个恒定的、均匀的强磁场。整理ppt22544678111、液氮容器的气门 2、液氦容器气门 3、高绝缘和高真空 4、主磁场螺旋线圈+液氦 5、样

7、品升降和选择装置 6、NMR样品管 7、室温匀场线圈 8、探头超导磁体的结构：整理ppt谱仪控制台射频源：射频源：类似于激发源。为提高分辨率，频率波动应小于10-8，输出功 率(小于1W)波动应小于1%。锁场系统：锁场系统：a) 通过磁通稳定器补偿磁场漂移（温度、磁铁内电流的变化）;b) 通过场频连锁。匀场系统：匀场系统：将通有电流的线圈放入磁场中，利用它产生的磁场来补偿磁场本身的微小不均匀性。现在开发的探头基本上具备了梯度匀场功能。气路系统：气路系统：控制样品的升降，样品的旋转 (20-30转/s)。样品旋转时要注意：在样品管试液上加一塞子，防止产生旋涡；样品旋转产生旋转边带，在信号峰两侧出

8、现对称小峰，引起干扰，可通过改变转速观察边带信号的移动，以识别哪些是边带，哪些不是。整理ppt射频脉冲射频脉冲（RF）是电磁波脉冲，即短促的电磁波。它是由NMR中的发射线圈中的电流所产生的电磁波。对于电磁波具有两个部分：电场E和磁场B，他们相互垂直，而在NMR中我们仅考虑磁场成分，其强度很弱，是一个振荡的磁场。射频脉冲的作用：对自旋体系施加射频脉冲以实现对体系的控制。软脉冲：持续时间较长、功率较低的脉冲，一般用于去偶，自旋锁定等。硬脉冲：持续时间短、功率高的脉冲，在脉冲作用期间，不需要考虑进动和偶合的脉冲。FFT整理ppt纵向磁化强度M0在射频脉冲的作用下，偏离z轴，与z轴成角，这个角称为翻转

9、角。使M0发生角翻转的射频脉冲称为角脉冲。 = B1 （ 为脉冲持续时间）为脉冲持续时间）射频脉冲翻转角整理ppt一维PRF-NMR实验在脉冲傅里叶变换核磁共振仪（在脉冲傅里叶变换核磁共振仪（PFTPFTNMRNMR）中，采用恒定磁场，用一定频率宽）中，采用恒定磁场，用一定频率宽度的射频强脉冲辐照试样，激发全部欲观测的核，得到全部共振信号。当脉冲度的射频强脉冲辐照试样，激发全部欲观测的核，得到全部共振信号。当脉冲发射时发射时, ,试样中每种核都对脉冲中单个频率产生吸收试样中每种核都对脉冲中单个频率产生吸收. .接收器得到自由感应衰减接收器得到自由感应衰减信号信号(FID),(FID),这种信号

10、是复杂的干涉波这种信号是复杂的干涉波, ,产生于核激发态的弛豫过程。产生于核激发态的弛豫过程。FIDFID信号信号是时间的函数，经滤波、转换数字化后被计算机采集，再由计算机进是时间的函数，经滤波、转换数字化后被计算机采集，再由计算机进行傅里叶变换转变成频率的函数，最后经过数行傅里叶变换转变成频率的函数，最后经过数/ /模转换器变成模拟量，显示到模转换器变成模拟量，显示到屏幕上或记录在记录纸上，得到通常的屏幕上或记录在记录纸上，得到通常的NMRNMR谱图。谱图。 整理ppt一维PRF-NMR实验优势：PRF-NMR实验测定速度快，除可进行核的动态测定速度快，除可进行核的动态过程、瞬变过程、反应动

11、力学等方面的研究外，过程、瞬变过程、反应动力学等方面的研究外，还易于实现累加技术。因此，从共振信号强的还易于实现累加技术。因此，从共振信号强的1919F F、1 1H H到共振信号弱的到共振信号弱的1313C C、1515N N核，均能测定。核，均能测定。整理ppt碳谱, 220 ppm:氢谱, 15 ppm:一维碳谱相对于氢谱的特点整理ppt一维碳谱相对于氢谱的特点 碳谱由于天然丰度很低，在自然界中，它仅是12C的1.1%；旋磁比较小，约为1H核的1/4，因此信号较弱，灵敏度差，可以通过浓缩样品，累加实验改善灵敏度 碳的驰豫时间较长，对磁场均与度的敏感程度较低，分辨率较高 碳谱无核间偶合（13C-13C），（由于几率太小）谱宽较宽，谱峰重叠现象较少 观测氢谱时，由于13C-1H偶合峰强度只有1H-1H偶合峰强度的0.55%，因此13C-1H偶合效应不会造成任何干扰，但对于碳谱，所以13C信号都要受到1H偶合的干扰，（一般单键耦合常数为一般单键耦合常数为120160Hz，长程耦合的耦合常数小于，长程耦合的耦合常数小于10Hz），使谱峰分裂，谱图