1、 核磁共振波譜儀 劉業業 核磁共振波譜儀的原理發展歷程.基本分類與組成.連續波和脈沖波譜儀.儀器介紹. NMR是指在靜磁場中的物質的原子核系統受到相應頻率的電磁波的作用時，在它們的磁極之間發生的共振躍遷現象。1 核磁共振譜儀正是用來檢測固定能級狀態之間電磁躍遷的設備。 原子核進動頻率與外加磁場的關系是：W0=0=2v0 ：磁旋比，是原子核所特有特征 1994年 1964年1971年1979-1991年1953年世界上第一臺NMR譜儀由美國瓦里安公司研制成功（B=0.7T,V=30MHz）日本（JEOL)公司生產出世界上第一臺脈沖傅里葉變換NMR譜儀 （B=2.35T,V=100MHz）德國布魯

2、克公司推出全數字化NMR譜儀美國瓦里安公司研制出世界第一臺超導NMR譜儀（B=4.7T,V=200MHz）德國布魯克公司分別率先推出500、600、750MHz超導譜儀瓦里安公司推出了數字化、智能化程度更高的Varian NMR System。 布魯克公司 推出了具有第二代數字接收機的AVANCE 新系列。2009年2005年布魯克公司推出AVANCE系列，頻率突破1GHz2005年2 3 永磁、電磁、超導磁體譜儀連續、分時、脈沖譜儀高分辨液體、固體、微成像譜儀現在，一般按照NMR波譜儀試驗中射頻場的施加方式，分為兩大類：連續波NMR譜儀（CW-NMR)。脈沖NMR譜儀（PFT-NMR)。脈沖

3、傅里葉變換波譜儀由于快速、靈敏等優點，成為當代主要NMR譜儀幻燈片 6超導磁體：超導磁體：鈮鈦或鈮錫合金等超導材料制備的超導線圈；開始時，大電流一次性勵磁后，閉合線圈，產生穩定的磁場，長年保持不變；溫度升高，“失超”；重新勵磁。 在低溫4K，處于超導狀態；磁場強度100 kG超導核磁共振波譜儀：超導核磁共振波譜儀： 200-400HMz；可 高達600-900HMz； 磁體 產生靜磁場；核自旋體系發生能級分裂； 射頻源 激發核磁能級之間的躍遷； 接收機 接受微弱的NMR信號，放大變成電信號； 勻場線圈調整靜磁場的均勻性，提高譜儀的分辨率； 計算機系統 控制譜儀，并進行數據顯示和處理； 核磁共振

4、波譜儀基本組成 5 探頭 NMR信號檢測器，是譜儀的核心部件； 原理： 把射頻場連續不斷的施加到試樣上，發射的是單一頻率，得到一條共振譜線。可通過掃場和掃頻兩種方式實現， 掃場：V不變，改變B。掃頻：B不變，改變V。實驗室多用掃場法。特點： 時間長，通常全掃描時間為200-300秒。靈敏度低、所需樣品量大，對一些難以得到的樣品，無法進行NMR分析。6 特點：靈敏度高（是100倍），測量速度快，一般1H-NMR測量累加10-20次，需時60s左右樣品量少。原理：恒定磁場，使用一個強而短的射頻脈沖照射樣品，感應電流信號經過傅立葉變換獲得一般核磁共振譜圖。環己烯的13C譜7 分辨率穩定性靈敏度表征波

5、譜儀辨別兩個相鄰共振信號的能力，以最小頻率間隔Iv1-v2I表示。頻率穩定性：通過連續記錄相隔一定時間的兩次掃描，測量其誤差；分辨率穩定性：通過觀察峰寬隨時間變化的速率來測量的；靈敏度表征了波譜儀檢測弱信號的能力，他取決于電路中隨機噪聲的漲落，一般定義為信號對噪聲之比，即信噪比。優化：提高磁場本身空間分布的均勻性、用旋轉式樣方法平均磁場分布均勻。優化：提高磁感應強度、應用雙共振技術、信號累加等可以提高靈敏度。8 1. 核磁管的準備 選擇合適規格的核磁管，確保清洗干凈、烘干。 2. 樣品溶液的配制 選擇合適的溶劑，控制好樣品溶液濃度。 3. 測試前勻場處理 將核磁管裝入儀器，使之旋轉，進行勻場。

6、 4. 樣品掃描 按樣品分子量大小，選擇合適的掃描次數。 5.結果分析 保存數據，采用專用軟件進行圖譜分析。 9 http:/ 獨特的焊接技術促成最低的漂移率，外部干擾抑制 (EDS)可以屏蔽掉高達 99% 的外部磁場干擾。由于尺寸更小、重量更輕，易于安放，降低了對房間高度的要求Avance 1000是布魯克公司2009 年 11 月 成功安裝的世界上第一個標準腔、高穩定性的1GHzNMR持續超導磁體。磁場強度為23.5T。US2的漏磁非常小，不會受振動或熱學環境變化的影響。減少液氮的蒸發US2AscendAscend Aeon Avance 1000 11 應用最廣泛的探頭正向&反向寬帶（B

7、B)包括19F1H&19F去耦全自動調諧高靈敏度12 Smart Probe 常溫探頭超低溫探頭系統T=20KCryoprobe Prodigy 探頭寬頻探頭（31P-15N)正向&反向全自動調諧理想的中低場探頭使用液氮制冷成本低，體積小 為化學教育和化學分析的所有普通應用提供經濟型NMR.具有結構緊湊、體積小、重量輕、分辨率優、成本低等特點。13 AVANCE III 光譜儀圍繞先進的數字概念設計，憑借高度模塊化和可擴展發送器與接收器通道結構，提供最佳途徑，實現最高速度的 RF 生成和數據獲取。技術細節： 先進RF和高速數據獲取，最低事件時間為25毫微秒 數字鎖技術使實驗穩定性優異 Smar

8、t VT和Smart cooler溫度控制系統 HPLNA實現最佳敏感度和最低擾動AVANCE NMR 譜儀14 Advance III HD Nano Bay AdvanceTIII HD NanoBay, equipped with CryoProbe Prodigy and autosampler SampleXpres是迄今為止集成程度最高的先進 NMR 光譜儀。高效率、高品質，適用于各種常規和研究應用領域。技術細節：易于安放 ，適合放入小型分析實驗室包含 Ascend 磁技術自動取樣系統等直觀的常規用戶界面 TopSpin15 最新軟件TopSpinTM: 集測試、數據處理及結構模擬等功能。 16 商用固態 DNP-NMR 系統（特點：Bruker 的 263 和 395 GHz DNP-NMR 光譜儀是世界上首批商用固態 DNP-NMR 系統。這兩款光譜儀擴大了 DNP 固態 NMR 實驗的范圍。提高生物分子 NMR 敏感度，令固態 NMR 的敏感度提高多達 80。技術細節：263 GHz 固態 DNP 光譜儀25 W 263 GHz 回旋管9.7 T 回旋管磁體，帶超導炮線圈控制系統硬件和軟件、電源和冷卻網絡263 GHz 微波波導線，從回旋管傳輸到 NMR 樣品低溫 MAS 探頭，帶內建波導和冷壓氣體供應17 Sample