[科普中国]-连续波核磁共振仪

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。核磁共振仪是由磁铁、探头、射频发生器、射频接收器、扫描发生器、信号放大及记录仪 组成。

相关概念连续波（continuous wave;CW)是指射频的频率或外磁场的强度是连续变化的，即进行连续扫描，一直到被观测的核依次被激发发生核磁共振。1

仪器组成CW-N M R仪的基本结构如图14-6所示，它是由磁铁、探头、射频发生器、射频接收器、扫描发生器、信号放大及记录仪组成。R 为照射线圈，D 为接收线圈，Helmholtz线圈是扫场线圈，通直流电用来调节磁铁的磁场强度。R 、D 与磁场方向三者互相垂直，互不干扰。2

工作原理射频是由照射频率发生器产生，通过照射线圈R 作用于试样上。试样溶液装在样品管中插入磁场，样品管匀速旋转以保障所受磁场的均匀性。用扫场线圈调节外加磁场强度 ，若满足某种化学环境的原子核的共振条件时，则该核发生能级跃迁，核磁矩方向改变，在接收线圈D 中产生感应电流（不共振时无电流）。感应电流被放大、记录，即 得 NMR信号。若依次改变磁场强度，满足不同化学环境核的共振条件，则获得核磁共振谱。这种固定照射频率，改变磁场强度获得核磁共振谱的方法称为扫场(swept field) 法。若固定磁场强度，改变照射频率而获得核磁共振的方法称为扫频（ swept frequency) 法。这两种方法都是在髙磁场中，用高频率对样品进行连续照射，因此，称为连续波核磁共振（ conUmiouswave NMR) ，简称 CW NMR。1

溶剂和试样测定选择溶剂时主要考虑对试样的溶解度，不产生干扰信号，所以氢谱常使用氘代溶剂，常用的溶剂有、、、及 等。

NMR一般要求试样纯度大于，但现代 NMR技术还可进行混合物分析。试样量一般为10mg左右，试样量可大大减少，氢谱一般只需 1mg左右 ，甚至更少，碳谱需要几到几十毫克试样。制备试样溶液时，常需加人标准物，以有机溶剂溶解样品时，常用四甲基硅烷（TMS)为标准物；以重水为溶剂溶解试样时，可采用4 ,4-二甲基-4-硅代戊磺酸钠（DSS)。这两种标准物的甲基屏蔽效应都很强，共振峰出现在高场。一般氢核的共振峰都出现在它们的左侧。因而规定它们的化学位移值为 0.00。

测定时，应考虑有足够的谱宽。当待测物可能含有酚羟基、烯醇基、羧基及醛基等，图谱需扫描至化学位移值10以上。当待测物可能含有活泼氢（OH、NH、SH 及 COOH等 ）时 ，可进行重水交换，以证明其是否存在。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， 兼有连续波和脉冲付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 H z； 在其峰高的千分之一处的线宽为17 H z 。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2 W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0.01 Hz，扫描范围从60 H z 一2400 Hz 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24K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