实验室分析仪器--核磁共振谱仪的分类
一、按用途分类
可分为核磁成像仪和核磁共振谱仪
1)核磁成像仪
用于医院诊断疾病核磁共振成像(MRI),已成为医学诊断的重要手段。目前临床上得到的解剖图像,仅是人体中水和脂肪的质子的分布像。虽然它们在疾病诊断上很有用途,但不能提供正常组织和病理组织在分子结构上的区别。如果非破坏性地得到活体内化合物及其代谢过程的信息,将有助于人们了解生理和病理过程。
近年来发展起来的活体核磁共振波谱技术(MRS可以给出活体局部区域的H谱,还可以由其他元素(例如3P、19F和2Na等)得到大量信息。随着仪器与技术的发展,MRS逐渐在临床上应用,特别是对脑疾病的诊断与研究,MRS与MRI结合将给出正常与病理活动有关的详细的分子水平信息。
常规NMR实验中,样品被置于一个均匀磁场中,因此有相同的共振频率,我们无法通过共振频率得到空间位置信息。在均匀磁场上加一个时间相关的线性梯度场,就可以实现空间的NMR谱。MRI实验就是在X、Y、Z3个方向加线性梯度场,从而得到二维、三维空间成像。
2)核磁共振谱仪
谱仪用于测试图谱,进行分子结构的分析。
二、按工作方式分类
可分为连续波核磁共振仪和脉冲傅里叶变换核磁共振仪。
1)连续波核磁共振仪
早期的核磁共振仪为连续波核磁共振仪,如图所示。根据共振条件
,采用固定磁场连续改变辐射
电磁波频率得到共振信号,称为扫频法,也可以固定频率,连续改变磁场,称为扫场法。实际上连续波核磁共振
仪仅能测试氢谱,已经满足不了现代科学需要,早就被淘汰了。
a.原理:
把射频场连续不断的施加到试样上,发射的是单一频率,得到一条共振谱线。可通过扫场和扫频两种方式实现,扫场:V不变,改变B。扫频:B不变,改变V。实验室多用扫场法。
b.特点:
时间长,通常全扫描时间为200-300秒。灵敏度低、所需样品量大,对一些难以得到的样品,无法进行NMR分析。
2)脉冲傅里叶变换核磁共振仪
脉冲傅里叶变换核磁共振仪是二十世纪七十年代开始出现的新型的仪器,它采样时间短,可以使用各种脉冲序列进行测试,得到不同的多维图谱,给出大量的结构信息,现在的核磁共振谱仪全部为脉冲傅里叶变换核磁共振仪。
a.原理:
恒定磁场,使用一个强而短的射频脉冲照射样品,感应电流信号经过傅立叶变换获得一般核磁共振谱图。
b.特点:
灵敏度高(是100倍),测量速度快,一般1H-NMR测量累加10-20次,需时60s左右,样品量少。
c.工作过程:
谱仪的照射脉冲由射频振荡器产生,工作时射频脉冲由脉冲程序器控制,当发射门打开时,射频脉冲辐照到探头中的样品上,原子核产生共振,接受线圈接收到信号,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,也就是所需要的图谱了。图谱可以在示波器上显示,也可以由打印机打印出来。
