实验室分析仪器--核磁共振谱仪的操作方法及数据处理
一、放置样品
防止样品前,要做好样品的准备工作。首先要有足够的样品量,一般300兆赫磁测氢谱需要2—100mg,500兆赫磁测氢谱需要0.5mg以上,因为碳谱灵敏度更低,需要的样品量更大。有了足够的样品量还要选好适当的溶剂,使样品完全溶解,才能得到更好的图谱。如果用5mm的样品管,氚代溶剂要使液面高度在3cm以上。
样品管插入转子后放入量尺,使样品管中的溶剂中间位置与量尺中间刻度一致,这样样品放入磁铁后位于最佳位置。
二、样品管的旋转
将样品管放入磁铁中,使气流吹入带动样品管旋转。样品的旋转可以消除磁场在XY方向的不均匀度,提高分辨率。样品旋转时和样品不旋转时峰形的比较见图一。
图一 样品旋转时和样品不旋转时峰形的比较
三、锁场
按锁场钮,使锁场单元工作,锁住磁场。
四、调节匀场
在操作键盘上标有X、Y、Z、XY、X2-Y2 和Z3等字母,表示一阶、二阶、三阶的不同方向磁场的均匀度。
调节匀场时,一般先调节Z1、Z2、Z3和Z4,然后调节X、Y方向。调节匀场目的是找到各方向之间配合的最佳位置,所以要反复耐心地做,才能得到一张好的图谱。另外,各高阶钮在仪器验收时已经调好,平时不要随便调试,否则一经调乱,很难找到最佳配合。
五、探头调谐
为了获得最高的灵敏度,要进行探头调谐,通过反复的调谐和匹配,使收到的功率最大,反射功率最小。
六、设置参数
1)测试参数文件:一般仪器出厂时,已经设置好一些常用测试方法的参数,只要调用文件就可以利用这些参数测试。
2)观察核:就是要测试原子核的谱,从理论上说,元素周期表上自旋量子数不为零的元素都可以测试,但是有的元素自然丰度很低,无法检测。
3)照射核:有时在观察通道测试时,需要去偶,选择去偶照射的原子核。
4)共振频率:磁场强度一定,不同原子核的共振频率不同。
5)数据点:用多少个二进制数表示图谱的曲线。
6)谱宽所观测谱的频带宽。
7)观察偏置:因为我们不可能观察到所有的共振频率所以需要设定图谱的中心频率,以中心频率为中心设定谱宽,通过改变观察偏置就改变了中心频率。也就改变了观察图谱的位置,使观察的峰在图谱中可以左右移动。
观察偏置和谱宽的配合设置不正确时,会产生谱折叠。由于谱宽设置比较窄,仅够覆盖所有的共振峰,但是观察偏置的设置不在所有共振峰频率的中间,使得谱宽没有覆盖所有的共振峰,结果图谱没有覆盖的峰从图谱另外一侧折叠出现,称为谱折叠,见图二.为了避免出现谱折叠,我们可以把谱宽设置得宽一些。
图二 谱折叠
8)脉冲宽度:照射脉冲持续的时间,一般为微秒。照射脉冲持续的时间越长,磁化矢量的倾倒角越大。90°脉冲(磁化矢量翻转90°)得到信号最大值,但是在测试时用90°脉冲所需的等待池像时间太长,一般用45-60脉冲弛豫时间较短,在单位时间内累加次数增多,信号增长较快。
9)照射功率:照射脉冲强度。
10)脉冲延迟(pulse delay)当进行多次累加时,每一个脉冲过后,需要等待一些时间,在这段时间中原子核在弛豫,回到初始状态才能照射第二个脉冲。脉冲延迟时间要根据样品原子核的弛豫时间来设置。根据经验规律,样品分子质量越大,弛豫时间越短。
11)累加次数:设置总累加次数,可以适当多一些,因为根据需要可以停止累加。如果使用的探头不是梯度场的,累加次数应为4的整数倍,否则有可能产生干扰峰。
12)接收增益:指接收信号放大倍数,信号放大提高了灵敏度,但是放大倍数过大产生过饱和使信号变形,不同浓度的样品要设置相应的接收增益。
13)开始累加:开始采样
七、数据处理
1)存图谱 保存图谱。
2﹚窗函数(线宽因子):用正弦函数或指数函数处理FID信号。当窗函数值增加时,灵敏度提高。相应降低分辨率,反之,当窗函数值降低时。灵敏度下降,提高分辨率。一维谱用指数函数处理FID信号,二维谱用正弦函数处理FID信号。
3)傅里叶变换:把FID信号变成频域谱。
4)相位纠正:经傅里叶变换后的谱中,有的峰基线不平边高,另一边低。峰形不好看,经相位纠正可使峰形对称见图三。
图三 相位纠正
5)放大X轴使图谱在横坐标方向展开,以便观察局部更清晰
6)调整Y轴增益使峰在纵方向增高,同时噪声也增高所以没有改变信噪比
7)X轴位移使谱左右移动
8)设置参照值:在做峰检出前先定标尺,以内标或溶剂峰作参照值。
9)基线校正:长时间累加会使基线不平,通过基线校正使基线平滑。
10)峰检出:选取域值线,域值线以上的峰标出化学位移值,线以下的不标化学位移值。
11)积分:在作积分曲线时注意积分曲线要做相位纠正,否则积分值不准确。
12)打印图谱:图谱处理好后,打印图谱。
