Запись и обработка спектров ЯМР

Запись и обработка спектров ЯМР производится на компьютере с помощью соответствующих программ.

4.1. Программа регистрации спектров ЯМР

Окно программы регистрации спектров ЯМР показано на рис.12.

Окно содержит следующие элементы:

1. Окно графической информации;

2. “Start”– кнопка запуска развёртки магнитного поля;

3. “Stop”– кнопка остановки развёртки магнитного поля;

4. “Save”– кнопка сохранения измеренного спектра;

5. “Freq”– окно для введения частоты генератора ЯМР;

6. “Quick”– кнопка переключения между быстрой (для предварительных измерений) и медленной развёртками магнитного поля;

7. “Pause”– кнопка временной остановки развёртки поля;

8. “X”– текущее значение магнитного поля в ед. ЦАП;

9. Y”– текущее значение производной сигнала ЯМР;

10. Dev”– окно, где указывается величина площади производной сигнала ЯМР (при настроенном спектрометре это значение должно быть близким к нулю).

Порядок работы с программой.

1. Настроить выход усилителя постоянного тока (в устройстве регистрации) на нулевое смещение:

а) запустить развёртку магнитного поля и сразу же остановить её кнопкой “Pause”;

б) вращая регулятор смещения усилителя постоянного тока добиться близкого к нулю значения в окне “Y”;

в) запустить развёртку поля кнопкой “Pause” и сразу же прервать запись.

2. Запустить развёртку магнитного поля.

В момент прохождения поля через резонанс ввести в окно “Freq” измеренное частотомером значение частоты ЯМР.

3. Остановить запись и сохранить записанный спектр в папке [spectra].

4.2. Программа расчёта значений магнитного поля

Связать значение напряжения на выходе ЦАП микроконтроллера и значение напряжённости магнитного поля в зазоре магнита очень сложно, так как на напряжённость магнитного поля влияют многие параметры (например, температура магнита). Поэтому для определения значения напряжённости магнитного поля пользуются возможностью записывать спектры ЯМР на двух несколько отличающихся частотах.

Допустим, мы записали спектры ЯМР на частотах f ₁ и f ₂. После записи у этих двух спектров можно определить положения линий ЯМР, соответствующие двум значениям напряжённости магнитного поля n ₁ и n ₂, которые приведены в некоторых единицах (процентах от величины развёртки), пока не связанных с единицами значения напряжённости поля. С другой стороны, зная гиромагнитное отношение g, можно определить значения магнитных полей Н ₁ и Н ₂, соответствующие центрам двух спектров ЯМР, записанных на разных частотах: .

Теперь мы можем сопоставить Н ₁ и Н ₂ к п ₁ и п ₂ и в приближении линейной развёртки магнитного поля вычислить значение напряжённости магнитного поля Н для каждой точки спектра ЯМР со значением п:

Эти вычисления выполняет программа расчёта значений магнитного поля, её окно показано на рис.13.

Порядок работы с программой.

1. Ввести, если необходимо, значение гиромагнитного отношения для ядер соответствующего иона в окно “gamma”.

2. Открыть кнопкой “Open” основной файл с данными спектра ЯМР,

измеренного на частоте f ₁. Спектр появится в левой части графического окна. Если необходимо, ввести частоту ЯМР в окно “f₁”.

3. Открыть кнопкой “OpenFreq” файл с данными спектра ЯМР, измеренного на частоте f ₂. Спектр появится в правой части графического окна. Если необходимо, ввести частоту ЯМР в окно “f₂”.

4. Установить компьютерной мышкой красные пунктирные линии на центры линий ЯМР и нажать кнопку “Calculate H”. Ось абсцисс основного спектра (левое окно) будет пересчитана в значения напряжённости магнитного поля, а сам спектр сохранён в тот же файл с новыми значениями оси абсцисс.

Пусть кроме упоминавшихся были произведены записи спектров ЯМР и при других условиях (например, в другой ориентации магнитного поля относительно осей кристалла) на той же частоте f ₁. Тогда, открыв соответствующий файл, в левой части графического окна получим спектр, ось абсцисс которого будет автоматически пересчитана в единицы напряжённости магнитного поля, а сам спектр автоматически сохранён с новыми значениями оси абсцисс.

4.3. Программа выделения части спектра с линией ЯМР

и вычисления ширины линии

Участки спектра, располагающиеся вдали от центра линии ЯМР, не содержат никакой информации о форме линии. Однако эти участки, как и весь спектр, содержат шумы, которые при вычислении второго и четвёртого моментов линий увеличивают ошибку определения значений моментов. Поэтому для повышения точности измерения значений моментов необходимо использовать только центральную часть спектра, содержащую линию ЯМР, а боковые части спектра, содержащие только шум, необходимо удалить. Для этого используется программа выделения части спектра с линией ЯМР и вычисления ширины линии (см. рис.14).

Порядок работы с программой.

1. Открыть обрабатываемый спектр и установить зелёную линию на центр линии производной ЯМР.

2. Установить красные линии на экстремумы линии производной ЯМР. Синие линии одновременно переместятся и покажут выделяемый участок спектра.

3. Обрезать ненужные участки спектра с помощью кнопки “Cut”.

4. Сохранить полученный спектр (кнопка “Save”).

5. Повторно установить красные линии на экстремумы и записать значение пиковой ширины линии ЯМР.