Квадратурное детектирование

Рис. 4.18. Середина спектрального окна кажется самым подходящим местом для помещения опорной частоты детектора, однако при этом нам нужно будет регистрировать как положительные, так и отрицательные частоты. Они будут различимы только при использовании двухфазного (квадратурного) детектирования.

Рис. 8.206. Для того чтобы получить косинусоидальную модуляцию, необходимую для квадратурного детектирования по V,, фазу одного из импульсов

Рис. 4.19. Схема. экспфимента для квадратурного детектирования.

Однако на практике довольно сложно так часто изменять фазу приемника (тем чаще, чем больше ширина спектра). Удобный выход из этой ситуации состоит в использовании двух детекторов, как при обычном квадратурном детектировании, и только одного АЦП (рис. 4.25). Изменение фазы приемника на 90° достигается переключением АЦП с одного детектора на другой. Сдвиги на 180 и 270 можио получить умножением на — 1 данных со сдвигом О и 90° соответственно. В этом эксперименте, так же как и в двухканальном детектировании, могут получаться квадратурные отражения, подавить которые можно с помощью аналогичных фазовых циклов, [c.125]

Вам может показаться, что данный раздел относится только к специалистам, поскольку квадратурное детектирование-это некоторая инструментальная методика, предназначенная для повышения чувствительности. Если вас интересуют только одномерные спектры, то такую точку зрения вполне можно допустить. Однако проблемы, которые мы намерены сейчас рассмотреть, снова появятся в слегка измененном виде в двумерной спектроскопии ЯМР, и иам будет намного легче ориентироваться в инх, если мы сначала разберемся с одномерным случаем. Кроме того, прн регистрации одномерных спектров с очень большим динамическим диапазоном неидеальность систем квадратурного детек-тирования может вызывать появление квадратурных отражений. Метод подавления этих отражений служит введением в теорию фазовых циклов, которая чрезвычайно важна в многоимпульсных экспериментах. Если вы впервые знакомитесь со спектроскопией ЯМР, то вам лучше пока пропустить этот раздел. Вернитесь к нему позже, когда почувствуете необходимость разобраться в этом материале. [c.117]

Может показаться, что вполне пригоден и такой способ регистрации, когда опорная частота помещается иа один из краев спектрального диапазона и все детектируемые сигналы имеют одинаковый знак (рнс. 4.22). Одиако прн этом появляются некоторые сложности. Даже если мы можем гарантировать, что по одну сторону опорной частоты не будет сигналов, то там все же неизбежно будет шум. В отсутствие квадратурного детектирования он будет накладываться иа шум в интересующем нас диапазоне, понижая отношение сигнал/шум на (именно иа Л а ие на 2, потому что шум имеет случайную природу применяется статистическая теорема о центральном пределе). [c.120]

Повышение отношения сигнал/шум-одно из принципиальных преимуществ квадратурного детектирования, и именно по этой причине оио [c.120]

Теперь, поскольку является дискретной переменной, у нас уже нет больше возможности измерять два сигнала, как мы делали прн обычном квадратурном детектировании. Вместо этого мы должны проводить два эксперимента с одним и тем же значением г у, вводя требуемый фазовый сдвиг во втором эксперименте и запоминая его результат как мнимую часть данных по Этот метод предложен Рубеном, Стэйтсом и Ха-бекорном [2] для квадратурного детектирования по Авторы ие предложили какого-либо специального названия для этого метода, поэтому впредь я буду называть его Еи8Н. Требуемое смещение фазы может быть привнесено либо изменением фазы первого нмпульса и приемника на 90 , либо эквивалентным изменением фазы второго нмпульса иа —90 . Нетрудно проверть правильность этой процедуры с помощью расчета двумерного преобразования Фурье, но это потребует знакомства с некоторыми соотношениями между тригонометрическими функциями н экспонентами комплексных чисел. Вместо того чтобы заниматься этим, я отошлю вас к статье, в которой этот вопрос обсуждается подробно [3]. Не связываясь со сложными алгебраическими преобразованиями, с помощью рис. 8,20а и 8.206 можно убедиться в том, что эти две альтернативы действительно эквивалентны и анало- [c.285]

Квадратурное детектирование, если оно использовалось. [c.446]

Таблица 8.3. Фазовый цикл OSY для квадратурного детектирования по v, с помощью переноса когерентности эха

Такое наблюдение сигнала называется квадратурным детектированием. Реально оно состоит в использовании двух фазочувствительных детекторов с одинаковыми опорными частотами, ио с различающимися на 90 фазами (рис. 4.19). Для простоты предположим, что первый настроен иа регистрацию косинусной компоненты намагниченности, а второй-синусной (на практике каждый из них регистрирует смесь обеих компонент). Оба сигнала оцифровьшаются отдельно друг от друга и становятся действительной и мнимой частями комплексного спектра. После выполнения комплексного преобразоваиня Фурье мы получим правильно распределенные положительные и отрицательные частоты. Чтобы понять, почему это происходит, нам пришлось бы углубиться в математику преобразования Фурье дальше, чем это нужно неспециалисту. Одиако мы вполне можем понять происходящее на качественном уровне, если используем одно из известных свойств преобразования Фурье сохранение симметрии функции. [c.119]

Проблемы квадратурного детектировануя. Как это обычно бывает, использование квадратурного детектирования помимо повьпиения чувствительности создает и некоторые сложности. Основная проблема состоит в том, что мы рассчитываем на исчезновение ненужных пиков при сложении двух сигналов, полученных из разных блоков прибора. Это будет достигаться только при точном равенстве амплитуд сигналов в двух каналах и различии их фаз точно иа 90°. В действительности же это идеальное условие недостижимо, и в спектрах присутствуют небольшие остаточные сигналы от неполного подавления так называемых [c.121]

Метод Редфилда. Для полноты добавим, что существует еще одна широко используемая реализация схемы квадратурного детектирования. Здесь нас опять больше всего будет интересовать то, что аналогичные методы используются в двумерной спектроскопии, и вполне может оказаться, что ваш спектрометр (например, прибор фирмы Вгикег) использует одни из иих. Целью методики служит проведение квадратурного детектирования с помощью только одного АЦП, который представляет собой довольно дорогостоящий компонент спектрометра. [c.125]

Рис. 4.25. Одна из реализаций схемы квадратурного детектирования Редфилда

Влияние продольной релаксации. В нашем предварительном обсуждении последовательности OSY я умышленно опустил вопросы, связанные с продольной релаксацией. Причина, по которой я так поступил, состоит в том, что продольная релаксация приводит к появлению дополнительных сигналов в спектре их устранение вызвало бы некоторое дополнительное усложнение, а мне не хотелось бы отвлекать вас от основного вопроса-концепции меченых частот. Понять то, как релаксация по осн z влияет на вид спектра, совсем не трудно это иллюстрируется рис. 8,17. Здесь изображена такая же диаграмма, как на рнс. 8,1, за исключением того, что учтено неизбежное затухание сигнала в течение времени ij. Второй импульс, помимо того действия, которое он совершает над поперечной намагниченностью и которое мы уже обсудили, должен вернуть эту г-компонеиту намагниченности в плоскость X — >% где оиа вызовет появление сигнала. Поскольку эта компонента намагниченности не прецесснровала в течение времени ij (она была направлена по оси z), после второго преобразования Фурье появятся сигналы с частотой Vj, равной нулю. Таким образом мы получим копию спектра на линии = 0 этн нежелательные сигналы называются аксиальными пиками. Еслн спектр получен в режиме квадратурного детектирования по Vj (см. ниже), то линия Vj = О проходит через его центр, поэтому данный эффект весьма нежелателен (рис. 8,18). [c.282]

Квадратурное детектнровавие по V . Те же самые соображения, что побудили пас поместить опорную частоту приемника в центре спектра (см. гл. 4), оказываются существенными и для двумерного случая, С самого начала, в сущности, я молчаливо подразумевал, что квадратурное детектирование касается периода (2, т.е. нормального периода регистрации. Сейчас нам придется столкнуться с проблемой распознавания положительных н отрицательных модуляционных частот по координате у. По прямой аналогии с одномерным экспериментом этого можно достичь, измеряя такие два сигнала в период 1 , чьн опорные фазы отличаются на 90". Как вндим, хорошо в двумерной спектроскопии. ЯМР то, что почти все проблемы здесь аналогичны тем, которые мы уже обсуждали, поэтому для тех, кто уже работал с одномерными методами или понимает их, переход к двумерным методам не будет сопряжен с трудностями. Единственная проблема при этом состоит в том, чтобы разобраться, что означает опорная фаза по координате г,. Однако, немного подумав, мы можем заключить, что это относительная фаза двух импульсов (см. также рис. 8.20а н 8.205), [c.284]

Причина, почему я уделил столько времени этому, в общем все-такн техническому вопросу, состоят в том, что использование этих методов для квадратурного детектирования по Vj еще не достаточно широко распространено. В то же время широко распространена практика регистрации спектров с помощью тех процедур (о них пойдет речь ниже), в которых компоненты поглощения и дисперсии смешиваются сложным образом. Многие сложности н недостатки двумерной спектроскопии, характерные для альтернативного подхода к квадратурному детектированию по V,, отсутствуют в спектрах, полученных по одному из описанных выше методов. Поэтому следует ожидать, что они постепенно получат широкое распространение. Однако в момент написания преобладающее большинство спектров, приведенных в литературе, да и большая часть двумерных спектров в этой книге получены не таким способом. Сейчас, в переходный период, если вы сами являетесь пользователем спектрометра, у вас может появиться желание оснастить этими фазочувствительными методиками эксперимент OSY нлн другие двумерные эксперименты. Описанный здесь подход применим для любого двумерного эксперимента, в котором именно амплитуда сигнала модулируется как функция [c.287]

Выбор между фильтрами типа эха и анти-эха. Описанные выше два метода квадратурного детектирования по Vj появились сравнительно недавно (примерно в 1981-1982 гг.). До этого был распространен другой и во многих аспектах худший способ. Но н до настоящего времени ои еще широко используется, поэтому мы должны его изучить. Существенный момент, необходимый для того, чтобы различать знаки частот, состоит в том, что выборка двух сигналов с фазовым смещением на 90° остается той же самой, однако сигналы не хранятся отдельно. Вместо этого они либо вычитаются, либо складываются, давая одну компоненту (технически эта процедура преобразует амплитудную модуляцию сигналов в модуляцию ее фазы), которая затем преобразуется так, словно она возникала при однофазовом детектировании. Другими словами, основной фазовый цикл для OSY (без учета Y LOPS) становится таким, как в табл, 8.3 (вычитание, г.е. фильтр типа эха) илн в табл. 8.4 (сложение, т. е. фильтр типа анти-эха). Отметим, что пары прохождений [c.288]

Создавая фазовый цикл, мы должны иметь в виду двухкваитовую фильтрацию, подавление артефактов и квадратурное детектирование по [c.337]

Квадратурное детектирование по Vj требует, как обычно, сдвига на 90° фазы регистрируемого сигнала. Для сигналов, возникающих за счет двухквантовой когерентности, это требует сдвига на 45 фазы возбуждающих импульсов. На современных спектрометрах это можно сделать непосредственно. Одиако в то время, когда метод INADEQUATE только разрабатывался, спектрометры не были приспособлены для таких фазовых сдвигов, поэтому были разработаны два косвенных способа. Первый состоит в использовании так называемого составного z-импульса [17], т.е. последовательности [c.338]

Трудности, обусловленные спии-спиновым взаимодействием. Не удивило ли вас то, что последовательность NOESY отличается от использованной для метода DQF- OSY только введением интервала т . Это означает, что в эксперименте могут присутствовать различные сигналы переноса когерентности, и, как обычно, нужная компонента выделяется при помощи фазового цикла. Легко видеть, что фаза сигналов, возникающих от намагниченности, ориентированной вдоль оси z в течение временн х , не зависит от фазы первых двух импульсов, но следует за фазой третьего. Поэтому большую часть нежелательных сигналов можно подавить либо совместным циклированнем фазы первых двух импульсов в последовательности х, у, —х, —у при постоянной фазе приемника, либо совместным циклированием фаз последнего импульса н приемника. Квадратурное детектирование можно провести обычными способами-фазочувствительным илн с фильтром типа эха. Однако, к сожалению, существует перенос когерентности, приводящей к сигналам с точно таким же фазовым поведением, как и желаемая z-компонента. [c.344]

Рис. 9.1. Основной тип эксперимента по гетероядерной корреляции Н- С для системы АХ (муравьиная кислота, квадратурное детектирование по Vi с помощыо метода TPPI). Обе координаты, как Н, так и содержат дублеты в противофазах (положительные и отрицательные контуры показаны красным и черным цветом). Сечение параллельно Vj показано над контурным представлением.

Некоторые недоразумения могут возникнуть также в том случае, если несущая частота оказывается внутри исследуемого спектра. Это объясняется тем, что детектор не может отличать положительные и отрицательные значения Ду . При этом вновь возникают отраженные сигналы. Таким образом, необходимо устанавливать частоту vo в слабопольной или сильнопольнон частях спектра. Отметим, что недавно предложен метод квадратурного детектирования, позволяющий распознавать сильнопольные и слабопольные частоты с помощью специального детектора, что дает возможность устранять отраженные сигналы. [c.340]

Смотреть страницы где упоминается термин Квадратурное детектирование: [c.117] [c.120] [c.121] [c.125] [c.238] [c.266] [c.286] [c.286] [c.287] [c.288] [c.294] [c.303] [c.318] [c.327] [c.338] [c.340] [c.353] [c.518] [c.442] [c.189] [c.190] [c.196]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология