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SCHEMA A BLOCCHI DI UN APPARATO NMR. DETTAGLIO DI UN MAGNETE VARIAN.

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Presentazione sul tema: "SCHEMA A BLOCCHI DI UN APPARATO NMR. DETTAGLIO DI UN MAGNETE VARIAN."— Transcript della presentazione:

1 SCHEMA A BLOCCHI DI UN APPARATO NMR

2 DETTAGLIO DI UN MAGNETE VARIAN

3 ESECUZIONE DI UNA MISURA NMR 1)Stabilizzazione temporale del campo: locking 2)Omogeneizzazione spaziale del campo: shimming 3)Scelta dei parametri di acquisizione 4)Acquisizione del fid ed eventuale registrazione su memoria di massa 5)Processing 6)Stampa del risultato

4 LOCKING Le misure NMR richiedono, in genere, un lungo tempo di misura perché lo spettro finale è il risultato (spettro ad accumulo) di molti spettri sommati fra loro. È chiaro, quindi, che se gli spettri che vengono sommati fossero acquisiti a campi magnetici differenti, le posizioni dei vari segnali cambierebbero da spettro a spettro per cui la somma degli spettri presenterebbe molti più segnali di quelli che realmente ci sono o, nel caso in cui gli spostamenti di frequenza fossero piccoli, si avrebbero degli allargamenti dei segnali con conseguente perdita di risoluzione. Per ovviare a questi inconvenienti viene utilizzato il lock system.

5 IL LOCK SYSTEM Allo scopo di compensare tutte le oscillazioni di B 0 (le quali sono dovute essenzialmente a campi magnetici esterni quali onde radio, sorgenti di campi locali, oggetti metallici in movimento…) si ricorre allunità di lock. Essa funziona monitorando in continuo la frequenza di risonanza del segnale del deuterio presente nel solvente utilizzato per sciogliere la sostanza (a questo scopo vengono di norma utilizzati solventi deuterati per oltre il 99%). Ogni variazione di tale frequenza viene interpretata dallunità di lock come una variazione di B 0 e di conseguenza viene modificata (mediante un circuito di retroazione negativa) la corrente che passa in una bobina (bobina di campo) parallela alla bobina superconduttrice principale. Linterfaccia utente con il lock system è la lock display window:

6 FINDING LOCK

7 LO SHIM SYSTEM Lo shim system è un doppio sistema di bobine il cui scopo è quello di modificare la forma originale del campo magnetico, determinata dallavvolgimento principale (a superconduzione) del magnete, in modo da rendere il più possibile omogeneo il campo, nella zona occupata dal campione. Uno dei due sistemi, non manovrabile dalloperatore ma soltanto dallistallatore del sistema, è posto allinterno del magnete ed è immerso nellelio liquido per cui le sue bobine sono a superconduzione. Esso è denominato cryo-shim ed è costituito in genere da poche bobine. Laltro sistema, manovrabile dalloperatore, è esterno al magnete (bobine a conduzione normale) ed è posizionato fra magnete e probe. Esso è costituito da parecchie bobine (z, z 2, z 3, z 4, z 5, x, y, xy, xz, yz, xz, yz, xz 2, yz 2, x 2 -y 2, x 3, y 3, ecc.). Ottimizzando le correnti che percorrono le bobine di questultimo sistema, loperatore può raggiungere omogeneità molto spinte corrispondenti a risoluzioni di 0,2 Hz. Questa ottimizzazione, detta shimming, è una degli elementi che maggiormente contribuiscono alla qualità degli spettri per cui va eseguita con la massima attenzione possibile, campione per campione. Nella strumentazione più recente, dotata di gradienti di campo magnetico e di probe con bobine per tali gradienti, lo shimming può essere eseguita automaticamente con risultati eccellenti tramite computer (gradient shimming). Linterfaccia utente con lo shim system è la shim display window:

8 MANUAL SHIMMING (PROCEDURA DI ROUTINE)

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10 NOTA: le spin shims sono le z, z 2, z 3, z 4, z 5 (vanno ottimizzate a campione in rotazione), le non-spin shims, invece, sono le x, y, xy, xz, yz, xz, yz, xz 2, yz 2, x 2 -y 2, x 3, y 3, ecc. (che vanno ottimizzate a campione fermo) MANUAL SHIMMING (PROCEDURA AGGIUNTIVA EVENTUALE)

11 MANUAL SHIMMING ON THE SPECTRUM Dopo aver shimmato sul lock, aggiustando anche la relativa fase, è conveniente lanciare un esperimento protonico (cioè un esperimento in cui il nucleo da osservare è il protone 1 H) e controllare la forma della riga spettrale:

12 LINTERFACCIA DI ACQUISIZIONE

13 PARAMETRI DI ACQUISIZIONE NOTA: A,B,C, sono detti periodi logici del transiente

14 sfrq Transmitter frequency of observe nucleus (P) Description: Contains the frequency for the observe transmitter. sfrq is automatically set when tn is changed, and it should not be necessary for the user to manually set this parameter.tn Values: Number, in MHz. tn Nucleus for observe transmitter (P) Description: Changing the value of tn causes a macro ( _tn ) to be executed that extracts values for sfrq and tof from lookup tables.sfrqtof The tables, stored in the directory /vnmr/nuctables, are coded by atomic weights. Values: In the lookup tables, typically given by 'H1', 'C13', 'P31', etc. at Acquisition time (P) Description: Length of time during which each FID is acquired. Since the sampling rate is determined by the spectral width sw, the total number of data points to be acquired ( 2* sw * at ) is automatically determined and displayed as the parameter np. at can be entered indirectly by using the parameter np.sw2*np Values: Number, in seconds. np Number of data points (P) Description: Sets number of data points to be acquired. Generally, np is a dependent parameter and is calculated automatically when sw or at is changed. If a particular number of data points is desired, np can be entered, in which case at becomes the dependent parameter and is calculated based on sw and np. swat sw sw Spectral width in directly detected dimension (P) Description: Sets the total width of the spectrum to be acquired, from one end to the other. All spectra are acquired using quadrature detection. The spectral width determines the sampling rate for data, which occurs at a rate of 2*sw points per second (actually sw pairs of complex points per second). Note that the sampling rate itself is not entered, either directly or as its inverse (known on some systems as the dwell time ). Values: Number, in Hz. The range possible is based on the system: On UNITY INOVA : 100 Hz to 500 kHz. On M ERCURY-Vx, M ERCURY, GEMINI 2000 broadband, UNITY plus, UNITY, and VXR-S: 100 Hz to 100 kHz. On GEMINI H/ 13 C: 100 Hz to 23 kHz. On UNITY INOVA and UNITY plus with solids: up to 5 MHz. On UNITY and VXR-S with solids: up to 2 MHz. On UNITYplus, UNITY, VXR-S with 200-kHz option: 100 Hz to 200 kHz. bs Block size (P) Description: Directs the acquisition computer, as data are acquired, to periodically store a block of data on the disk, from where it can be read by the host computer. CAUTION: If bs='n', block size storage is disabled and data are stored on disk only at the end of the experiment. If the experiment is aborted prior to termination, data will be lost. Values: 1 to transients, 'n'

15 pw Pulse width (P) Description: Length of the final pulse in the standard two-pulse sequence. In "normal" 1D experiments with a single pulse per transient, this length is the observe pulse width. Values: On systems with Data Acquisition Controller boards: 0, 0.1 to 8190 micro s, in 12.5-ns steps. On systems with Pulse Sequence Controller or Acquisition Controller boards: 0, 0.2 to 8190 micro s, in 25-ns steps. On systems with Output boards: 0, 0.2 to 8190 micro s, in 0.1- micro s steps. On GEMINI 2000 systems: 0, 0.2 to 4095 micro s, in 100-ns steps. NOTA: per eccitare uniformemente tutti gli spin di una data specie, ad esempio protoni o carboni-13, è necessario che il raggio dellintervallo (-1/pw, +1/pw) sia superiore a 5 volte lampiezza dello spettro sw cioè deve essere rispettata la regola empirica (1/pw) > 5 sw. Ciò implica che la lunghezza degli impulsi deve essere al massimo pari a 20 μs (anzi, meglio se minore di 10 μs ). In caso contrario lo spettro presenterà delle distorsioni dampiezza e di fase inaccettabili per la maggior parte degli esperimenti. È essenziale quindi che il trasmettitore dimpulso sia potente e ben funzionante in modo da ottenere un adeguato angolo di nutazione del sistema di spin (che influenza direttamente lintensità del segnale rilevato dal ricevitore durante la fase di rilassamento) nel minor tempo possibile. d1 First delay (P) Description: Length of the first delay in the standard two-pulse sequence and most other pulse sequences. This delay is used to allow recovery of magnetization back to equilibrium, if such a delay is desired. Values: On M ERCURY series systems: 0, 0.2 micros to 150,000 sec. On GEMINI 2000 systems: 0 to 4095 sec, smallest value possible is 0.2 micro s, finest increment possible is 0.1 micro s. On systems with a Data Acquisition Controller board: 0 to 8190 sec, smallest value possible is 0.1 micro s, finest increment possible is 12.5 ns. On systems with a Pulse Sequence Controller or Acquisition Controller board: 0 to 8190 sec, smallest value possible is 0.2 micro s, finest increment possible is 25 ns. On systems with an Output board: 0 to 8190 sec, smallest value possible is 0.2 micro s, finest increment possible is 0.1 micro s. (Refer to the acquire statement in the manual VNMR User Programming for a description of these boards.) tof Frequency offset for observe transmitter (P) Description: Controls the exact positioning of the transmitter. As the value assigned to tof increases, the transmitter moves to a higher frequency (toward the left side of the spectrum). The minimum step size of tof is determined by the type of rf hardware in the spectrometer. The limit is specified using the Step Size label in the CONFIG window (opened from config, implicitly set for M ERCURY-Vx, M ERCURY, and GEMINI 2000 systems). Systems with broadband style rf ( rftype ='b' ) generally have 100-Hz resolution; all other systems have 0.1 Hz resolution.configrftype Values: Approximate, depends on frequency. On GEMINI H/ 13 C systems: to 50000, in Hz ( 1 H has Hz step size, 13 C has Hz step size); on other systems: to , in Hz. nt Number of transients (P) Description: Sets the number of transients to be acquired (i.e., the number of repetitions or scans performed to make up the experiment or FID). Values: 1 to 1e9 (for M ERCURY-Vx and M ERCURY, the hardware limits nt to 16e6). For an indefinite acquisition, set nt to a very large number such as 1e9.

16 dof Frequency offset for first decoupler (P) Description: Controls the frequency offset of the first decoupler. Higher numbers move the decoupler to higher frequency (toward the left side of the spectrum). The frequency accuracy of the decoupler offset is generally Hz on GEMINI 2000 systems and 0.1 Hz on other systems. The value is specified in the config program.config Values: On GEMINI 2000 systems, to Hz, in steps of Hz. On systems other than the GEMINI 2000, to Hz (approximate, depends on frequency), in steps of 0.1 Hz. dm Decoupler mode for first decoupler (P) Description: Determines the state of first decoupler during different status periods within a pulse sequence (refer to the manual VNMR User Programming for a discussion of status periods). Pulse sequences may require one, two, three, or more different decoupler states. The number of letters that make up the dm parameter vary appropriately, with each letter representing a status period (e.g., dm='yny' or dm='ns' ). If the decoupler status is constant for the entire pulse sequence, it can be entered as a single letter (e.g., dm='n' ). Values: 'n', 'y', 'a', or 's' (or a combination of these values), where: 'n' specifies no decoupler rf. 'y' specifies the asynchronous mode. In this mode, the decoupler rf is gated on and modulation is started at a random places in the modulation sequence. 'a' specifies the asynchronous mode, the same as 'y'. The 'a' value is not available on M ERCURY series and GEMINI 2000 systems. 's' specifies the synchronous mode in which the decoupler rf is gated on and modulation is started at the beginning of the modulation sequence. This value has meaning only on UNITY INOVA and UNITY plus systems. On UNITY and VXR-S systems it is equivalent to 'y'. The 's' value is not available on M ERCURY series and GEMINI dlp Decoupler low-power control with class C amplifier (P) Applicability: Systems with a class C amplifier. Description: On GEMINI H/13C systems, dlp controls the proton homodecoupler power level, if present. On GEMINI 2000 broadband systems with a relay switching version of the RF Control board, dlp has no meaning (refer to the description of the parameter attens for information on RF Control boards).attens On GEMINI 2000 broadband systems with a diode switching version of RF Control board, dlp controls a fine attenuator over a range of approximately 14 dB. In line with this attenuator is a coarse attenuator controlled by dpwr and pplvl. Unless fine control is necessary, dlp=1023 (maximum power) is recommended. dlp affects pulse and CW decoupler power; therefore, it affects both the γH2 of the 90 ° decoupler pulse and dmf.dpwrpplvldmf On systems other than GEMINI 2000, dlp controls the decoupler power level for systems with a class C decoupler amplifier in the low-power mode, generally used for homonuclear decoupling. dlp specifies dB of attenuation of the decoupler, below a nominal 1 watt value. dlp is active only if dhp='n'.dhp='n' On systems with a decoupler linear amplifier, dlp is nonfunctional and dpwr controls decoupler power.dpwr Values: On GEMINI H/13C systems, 0 to 2047 in arbitrary units (2047 is full power). On GEMINI 2000 broadband systems with the diode switching version of the RF Control board, 0 to 1023 in arbitrary units (1023 is full power). On systems other than the GEMINI 2000, 0 to 39 (in dB of attenuation, 0 is maximum power).

17 ACQUISIZIONE E REGISTRAZIONE NOTA: è possibile selezionare i periodi logici durante i quali tenere acceso o spento il disaccoppiatore. Ad esempio dm=yyn potrebbe servire (caso omonucleare) in un esperimento di presaturazione del solvente. Il parametro dlp viene usato per regolare la potenza del disaccoppiatore mentre il comando sd setta la frequenza del disaccoppiatore sul valore corrente del cursore cr

18 E anche possibile settare direttamente la temperatura, ad esempio col comando temp=100. Il comando temp=n, invece, disabilita il controllo della temperatura. Ovviamente è possibile che su alcuni apparecchi il dispositivo di regolazione della temperatura consenta unicamente il riscaldamento del campione (rispetto alla temperatura ambiente) e non anche il suo raffreddamento. I dispositivi di raffreddamento, infatti, sono in genere abbastanza complessi e richiedono dispositivi e materiali problematici quali generatori di azoto, frigoriferi, azoto liquido ecc.

19 NOTA: entrambe le macro vanno precedute dal comando su che carica i parametri di acquisizione precedentemente impostati. È anche possibile accodare due o più esperimenti, utilizzando le diverse finestre disponibili, che assegnano un numero ad ogni esperimento. Per passare da una finestra ad unaltra (e, quindi, da un esperimento ad un altro) si utilizza il comando jexp. Ad esempio, supponendo che la finestra corrente è la prima (quindi lesperimento attivo è lesperimento 1) il comando jexp3 consente di passare allesperimento 3 (anche se lesperimento 1 è ancora in acquisizione). Lesperimento attivo (cioè quello corrente) si vede dalla finestra di stato mentre lesperimento che sta andando si vede dalla finestra di acquisizione. La possibilità di usare contemporaneamente finestre diverse è molto comoda. Rende possibile, ad esempio, processare o stampare un esperimento mentre un altro esperimento è ancora in acquisizione o, ad esempio, mandare un esperimento pilota non disaccoppiato e preparare un esperimento disaccoppiato da far partire al termine dellesperimento pilota. NOTA: il comando time restituisce la durata dellesperimento (tenuto conto dei parametri di acquisizione scelti)

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25 Fully automatic phasing is provided with the aph command

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28 COMANDI DI VISUALIZZAZIONE E STAMPA vsadj: visualizza la visuale ottimale f: visualizza lo spettro su tutta la scala fp: fissa la fase dello spettro dpf: etichetta i picchi che stanno al di sopra di una linea orizzontale regolabile (threshold) dscale: visualizza la scala dpirn: visualizza le etichette degli integrali axis=h visualizza la scala e le etichette in hertz (axis=p rimette la visualizzazione in ppm) pltext(titolo) predispone la stampa di un titolo pl: predispone la stampa della linea del grafico ppf: predispone la stampa delle etichette dei picchi pscale: predispone la stampa della scala (tenendo conto del valore corrente della variabile axis) pirn: predispone la stampa delle etichette degli integrali page: invia loutput di stampa (tenendo conto delle varie predisposizioni) alla stampante È possibile calibrare lo spettro utilizzando il cursore (riga singola verticale rossa) ed il tasto ref


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