核磁共振：如何選擇你的參數？

核磁共振技術（NMR）可對各種有機和無機物的成分、結構進行結構分析，是化學、生物、材料、醫學等域研究的強有力的工具。為使大家更加充分的了解NMR技術，我們歸類了我司科研用小型無液氦核磁共振波譜儀用戶在使用NMR過程中經常遇到的參數調節問題，例如：“我剛剛使用標準樣獲得了個很好的NMR譜圖，但是我在我準備的樣品上上重復了同樣的實驗，結果卻不理想。我想是否可以改變些參數，從哪里開始呢？"，為大家詳細闡述實驗過程中如何通過改變采集參數來獲取佳的數據結果。

在核磁共振波譜儀使用過程中，數據大小、頻譜寬度和采集時間是相互關聯的，改變個參數既會影響其他參數，下面我們來看看每個參數對實驗的影響。

采集時間(AQ)

    采集時間(AQ)是指用射頻脈沖激發原子核后獲得自由衰減信號（FID）的時間。FID是隨時間變化的種正弦波信號，在頻率不變的情況下，其幅度呈指數衰減。數據是定期抽樣采集的，參考如下示意圖。

數據大小(SI)

數據大小(SI)是NMR圖譜使用的數據點數。數據點太多的話，采集時間也將延長。而數據點太少的話，意味著沒有足夠的數據來構建圖譜，尤其是信號的后期部分。數據是在定的間隔內采集的，采集過程中任意兩個連續點之間的距離對于信號的重構是非常重要的。如果兩點之間的距離太遠，我們就會錯過些重要的信息。如果兩點之間的距離太近，我們采集的信號將大多數為噪音。根據Nyquist Theory，般說來準確表示信號所需的點數必須是觀察到的頻率的兩倍。

頻譜寬度(SW)

頻譜寬度(SW)是指中心頻率周圍頻率的帶寬或范圍, 如下圖：

按照Nyquist Theory，般規則是，分辨率應小于半峰寬度的1/2。必須確保至少有3個點來定義每個峰。例如，如果半峰寬度為0.5赫茲，則分辨率應小于0.25赫茲。

該公式給出的分辨率為RES=1/AQ=(2*SW)/SI。

其中SW=頻譜寬度，SI=數據大小。

舉例：

例1：我需要的波譜寬度是1000赫茲，我的儀器的分辨率是0.5赫茲。我的數據大小應該有多大才能解決峰值？

通過重新排列方程，給出了所需的點數。

SI=(2*SW)/RES

SI=(2*1000)/0.5

SI=16,000點。

數據點應該是是2的冪，所以合適的SI將是16,384點。

請注意，增加數據大小并不能提高儀器解析峰值的能力。

例2：我的數據大小為32K，波譜寬度為1000 Hz。采集時間應該是多少？

采集時間AQ=SI/(2*SW)

在上述方程中，用SI=32K和SW=5000 Hz進行替換，我們得到

AQ=32768/(2*1000)

AQ=16.38秒。

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