NMR培训-实验技术和的应用.ppt

核磁共振谱仪的组成 核磁共振谱仪的组成 对磁体的要求 对磁体的要求：高磁场强度 高场谱仪分辨率的提高 对磁体的要求：高稳定性 对磁体的要求：高均匀性 探头 Console(机柜) 数据采集及处理计算机 样品的准备 放置样品管 放置样品管 高磁场强度 高稳定性 高均匀性 超导线圈所产生的强磁场不仅仅存在于磁体内部，在磁体的上下及周围也存在着较强的磁场，其强度随距离而变弱。所以进入核磁实验室有一个安全问题，就是不能离磁体太近了。虽然并未发现静磁场本身对人有什么危害，但是，你身上的手机、机械表和信用卡有可能会被破坏，尤其是对戴心脏起搏器的人，核磁实验室是危险的。一般认为，人和计算机最好都不要在5Gauss线以内。500MHz谱仪的5Gauss线在3m以外，所以核磁实验室不能太小了。 磁场变化的原因：磁体的老化；附近有金属物体移动；温度的波动 解决方法：监视2H锁信号的共振频率（锁场） 场频联锁： 磁场变化?共振频率变化?产生校正电流?产生补偿磁场?总磁场保持不变 在100MHz的谱仪中，假若磁场变化10-9，就会使频率变化0.1Hz，所失去的分辨率就等于或超过自然线宽 影响磁场均匀性的原因： 磁体设计方案；探头形状与材料；样品管厚度不均匀，同心度不好；样品溶解不均匀，有悬浮颗粒；磁体附近有铁磁性物体 解决方法：在探头周围放置多组线圈，称为匀场线圈，通上适当大小的电流，产生校正磁场，提高总磁场的空间均匀度 低温匀场线圈：同主线圈一起浸在液氦中，平常电流不可调节 室温匀场线圈：工作在室温，有二三十组线圈，每换一个样品均需调节其电流大小（称为匀场） 要进一步提高分辨率，可以让样品管绕其自身的轴旋转，以平均掉垂直于转轴平面中的磁场梯度。样品旋转会伴随旋转边带的产生，转速不同，边带的位置也不同。样品旋转不能太快，否则会产生涡流。通常旋转速度为20-50Hz，一般边带小于主峰的1-2% 功能：放置样品管，发射射频脉冲，接收核磁信号； 组成：射频线圈及调谐电路；梯度磁场线圈；热电偶，加热器件，传送恒温气流的杜瓦管道；样品管进出用的气流通道 机柜里面安装了直接控制磁体和探头的各种电子硬件模块: BSMS(Bruker Smart Magnet System) AQS(acquisition system) amplifiers 温度控制单元 电源 采样计算机：控制实验中整台谱仪各个部件的各种操作 主计算机：提供人－机接口，及各种软件完成数据处理 实验操作 样品配制 仪器准备 实验参数 数据采集 NMR溶剂： 样品要求可溶，一个理想的溶剂必须满足以下的条件： 样品在其中有高溶解度； 在我们所感兴趣的波谱范围内没有溶剂峰； 在做变温实验的温度范围内保持液体状态 不干扰样品信号 加重水-锁场 样品配制 溶剂： 氘代 溶解性 沸点 熔点 浓度： 对氢谱，10mM即可； 对碳谱或其他杂核谱，浓度尽量大些，提高信噪比。 高度： 样品量太少，无法得到满意的效果。原则是：探头线圈的三倍高度，具体换算结果如下:对Varian仪器，600-700 微升；对Bruker仪器，500 微升。 用长滴管或移液器将溶液转移到样品管里，小心不要让液体污染样品管的外壁，旋上样品管盖，在样品管上方靠近管口处贴上标签，最好用一段parafilm将盖子封起来。用干净的软布将样品管外壁擦干净。现在样品已经准备就绪可以进行核磁实验了。 * 孙红宾 2013年4月 核磁共振实验技术 NMR基本概念和基础应用 NMR仪器的基本组成 NMR样品准备 NMR实验操作 核磁共振 核磁共振（NMR，Nuclear Magnetic Resonance)是指处于外磁场中的物质，其原子核受到相应频率的电磁波作用时，其原子核的磁能级之间发生共振跃迁的这种物理现象。 检测电磁波被吸收的情况就可以得到核磁共振波谱。因此，核磁共振波谱是物质与电磁波相互作用而产生的，属于吸收光谱（波谱）范畴。 根据核磁共振波谱图上共振峰的位置、强度和精细结构及其它信息，可以研究物质的分子结构、动力学和相互作用。 核磁共振是最广泛地研究分子性质的最通用的技术：从三维结构到分子动力学、化学平衡、化学反应性和超分子体系。 核磁共振特点 原子分辨率的三维结构 可以研究结构、动力学、相互作用 最接近生理或化学反应条件 不破坏样品，不需要分离 技术手段多，发展快 灵敏度低 仪器贵重 原理和方法不易掌握 同位素 I 天然丰度（%） ?/107 绝对灵敏度 共振频率（MHz) B=7.0463T 1H 1/2 99.98 26.75 1.00 300 2H 1 0.015 1.45*10-6 46.05 13C 1/2 1.11 6.73 1.76*10-4 75.43 14N 1 99.63 1