[科普中国]-脉冲傅里叶变换核磁共振仪

核磁共振仪按扫描方式不同可分为两大类———连续波核磁共振仪和脉冲傅里叶变换 核磁共振仪。脉冲傅里叶变换共振实验脉冲时间短，每次脉冲的时间间隔一般仅为几秒。许多在 连续波仪器上无法做到的测试可以在脉冲傅里叶变换共振仪上完成。

产生背景连续波核磁共振谱仪采用的是单频发射和接收方式，在某一时刻内，只记录谱图中的很窄一部分信号，即单位时间内获得的信息很少。在这种情况下 ，对那些核磁共振信号很弱、化学位移范围宽的核，一次扫描所 需时间长 ，又需采用多次累加 。为了提高单位时间的信息量，可采用多道发射机同时发射多种频率 ，使处于不同化学环境的核同时共振 ，再采用多道接收装置同时得到所有的共振信息 。例如，在100MHz共振仪中，质子共振信号化学位移范围为10时，相当于 1000Hz； 若扫描速度为2Hz，则 连续波核磁共振仪需 500s 才能扫完全谱。而在具有 1000个频率间隔1Hz的发射机和接收机同时工作时，只要 1s 即可扫完全谱。显然 ，后者可大大提高分析速度和灵敏度。1

工作原理脉冲傅里叶变换共振仪是用一个强的射频，以脉冲方式 （一个脉冲中同时包含了一定范围的各种频率的电磁辐射）将样品中所有化学环境不同的同类核同时激发 ，发生共振 ，同时接收信号。而试样中每种核都对脉冲中单个频率产生吸收。为了恢复平衡，各个核通过各种方式弛豫，在接收器中可以得到一个随时间逐步衰减的信号 ，称自由感应衰减 （FID）信号 ，经过傅里叶变换转换成一般的核磁共振图谱。2

优点脉冲傅里叶变换共振实验脉冲时间短，每次脉冲的时间间隔一般仅为几秒。许多在连续波仪器上无法做到的测试可以在脉冲傅里叶变换共振仪上完成。1

应用傅里叶变换核磁共振仪测定速度快，除可进行核的动态过程、瞬变过程、反应动力学等方面的研究外，还易于实现累加技术。因此从共振信号强的、 到共振信号弱的核 ，均能测定。1

RMN 250 型核磁共振仪简介法国卡梅卡公司生产的RMN 250型核磁共振仪，是高场强、多核用谱仪， 兼有连续波和脉冲傅立叶变换两种工作方式。现将其主要特点介绍如下。

超导场极化场由超导线圈产生，最高场强可达70千高斯。为了使仪器工作可靠， 选取250 MHz的频率观测氢核，场强为58.7千高斯。超导场本身的稳定性为0.3毫高斯/小时，对于氢核的观测， 相当于1Hz/小时。这一稳定性相当于一般永久磁铁的稳定性，可做一般的常规分析。超导场的升降和变场， 操作简单迅速， 因此可用改变磁场强度的办法来实现多种核的观测。

探头250 MHz谐振腔的结构紧凑， 性能稳定。由于其结构设计使得射频场沿极化场轴向的分布近于矩形分布， 因此共振样品集中， 压低了谱线的底座宽度， 改善了线型。以氯仿的单峰为例，其峰高的千分之五处， 线宽为7 Hz； 在其峰高的千分之一处的线宽为17 Hz 。近年来, 卡梅卡公司又提高了腔体上所镀金属铜和金的质量， 降低了电阻值，提高了腔体的品质因数， 使全机的灵敏度从早期产品的130 ~ 150提高到200~ 300。谱仪备有--双用探头， 面板上装有转换开关，可随时转换和的观测。观测时可对进行噪声去偶， 最大去偶宽度3000 Hz， 所用噪声功率2W一3W，故仅用室温空气流冷却即可工作。

扫频单元频率扫描是数字化的， 最小步进0.01Hz，扫描范围从60 Hz 一2400Hz 共分九档。扫描精度0.01 Hz。备有手动步进按钮， 以便精确测定化学位移和祸合常数。偏频、扫频数值，化学位移、祸合常数等， 皆可从数字显示器直接读取RMN 250型谱仪，配用20位字长24 K存储的计算机， 与其他部件、附件组合，可做各种实验项目， 如付立叶变换，核间双共振，同核去祸， 质子噪声去祸， 偏共振， 微扰实验等。3

本词条内容贡献者为:

李廉 - 副教授 - 中国矿业大学