Фурье-спектрометр. Спектрометр фурье

Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) и электронный парамагнитный резонанс (ЭПР) — два метода радиоспектроскопии, позволяющие изучать структуру и динамику молекул, радикалов, ионов в конденсированных и газовой фазах вещества. Спектры ЯМР обладают высокой специфичностью и широко применяются для идентификации соединений, в структурно-аналитических целях, а также для изучения быстрых обменных процессов. Спектроскопия ЭПР — метод исследования парамагнитных частиц и центров, кинетики и механизмов процессов, происходящих с их участием. Особенно большой прогресс в развитии методов спектроскопии ЯМР и ЭПР, достигнутый в последние годы, связан с появлением импульсных фурье-спектрометров, двухмерной спектроскопии и техники множественного ядерного, электрон-ядерного и электрон-электрон-ного резонанса. [c.5]

Рис. и.5. Блок-схема импульсного фурье-спектрометра ЯМР [c.47]

Значительные успехи ИК спектроскопии в исследовании структуры полимеров в последнее время связаны с появлением приборов нового типа с высокой разрешающей способностью — Фурье-спектрометров [5, 111, 198, 357]. Основным элементом Фурье-спектрометров является интерферометр (в основном интерферометр Майкельсона), который состоит из фиксированного и подвижного зеркал и светоделителя. Вместе с источником ИК излучения и приемником интерферометр образует спектрометр. При движении одного из зеркал этого прибора изменяется разность хода между интерферирующими световыми потоками, отраженными от неподвижного и подвижного зеркал. Интенсивность монохроматического потока, [c.23]

Рис. 111.16. Принципиальная схема системы газовый хроматограф — инфракрасный фурье-спектрометр с кюветой-световодом

Селективная модуляция применяется также давно с целью устранения влияния коротковолнового излучения на запись спектров в средней и дальней инфракрасных областях, однако широкое распространение этот вид модуляции получил только в последние годы в связи с появлением и развитием двух новых, перспективных, направлений в спектральном приборостроении — интерференционной и растровой спектрометрии. В интерференционных спектрометрах (сисамы и фурье-спектрометры) модуляция светового потока происходит в плоскости входного зрачка (обычное место установки диспергирующего элемента) в этой плоскости формируются светлые и темные полосы интерференции, вызывающие при перемещении в ней изменение светового потока. В растровых спектрометрах (типа прибора Жирара) модуляция потока происходит в плоскости выходной диафрагмы, на которую проектируется идентичное ей изображение входной диафрагмы, в результате чего в фокальной плоскости прибора образуются полосы муара, вызывающие при перемещении вдоль плоскости выходной диафрагмы изменение светового потока. [c.329]

Так называемые широкие линии в спектрах ЯМР могут иметь ширину до 1Q5 Гц. Возможностью регистрировать ЯМР спектры практически с любой шириной линий обладают современные импульсные спектрометры с фурье-преобразованием сигнала ССИ. Для записи линий с шириной порядка 10 Гц используют иногда и стационарные спектрометры с регистрацией первой производной сигнала, например, при изучении спектров ЯМР твердых тел. Практически всегда запись первой производной кривой поглощения практикуется в спектроскопии ЭПР (см. гл. П1). [c.17]

ВИЙ была показана блок-схема спектрометра стационарного типа (см. рис. 1.3). Современные спектрометры ЯМР предназначены обычно для работы на разных ядрах, что достигается изменением диапазона генерируемых частот. Это относится как к спектрометрам стационарного типа, так и к импульсным фурье-спектрометрам, которые отличаются способом генерирования высокой частоты. [c.45]

При импульсной технике фурье-спектроскопии ЯМР интенсивность спектральных линий зависит от времени спин-решеточной релаксации Т, которое может сильно отличаться у разных ядер одного изотопа в молекуле, но эти затруднения легко преодолеваются. В стационарном методе таких трудностей вообще нет, и интенсивность пропорциональна числу ядер. Хотя фурье-спектрометры ЯМР сложнее и пока дороже, они неуклонно вытесняют стационарные спектрометры. [c.46]

Левая часть этого уравнения содержит выражение для лоренцовой линии (уравнение 34), правая — зависимость, описывающую интерферограмму. Здесь V означает частоту ВЧ-генератора, Го — частоту прецессии магнитных ядер, Т2 — время спин-спиновой релаксации, t — время от момента окончания ВЧ-импульса. Фактически Фурье-преобразование сигнала ССИ производится встроенной в спектрометр мини-ЭВМ с выдачей результата на график с помощью обычного самописца. Напомним, что лоренцова линия есть выражение для сигнала поглощения, которое получается из решения уравнений Блоха. Таким образом, зарегистрировав сигнал ССИ и произведя Фурье-преобразование этой кривой, можно получить спектр поглощения ЯМР. Более подробные сведения о Фурье-спектрометрах ЯМР приведены в параграфе 2.5. [c.37]

Импульсные фурье-спектрометры выпускаются с железными и сверхпроводящими магнитами. К магнитам в любом спектрометре предъявляются особые требования, и до 70% стоимости прибора приходится на магнит и обеспечивающие его работу системы (питание, стабилизация и др.). Основное требование — достаточно высокая индукция (1... 7 Т), однородность и стабильность статического поля в той части ампулы с образцом, которая находится в резонансной катушке, помещаемой между полюсами магнита. Зазор между полюсами бывает обычно 20... 40 мм, стандартная ампула представляет цилиндр длиной 1520 см и диаметром 5... [c.47]

Для регистрации спектров двойного резонанса применяются как стационарные, так и импульсные методы. В фурье-спектрометрах выравнивание заселенностей достигается применением 90°-ного импульса, и получаемый эффект в изменении интенсивностей ничем не отличается от наблюдаемого на стационарных. В то же время 180°-ный импульс обращает спины В, т. е. меняет их поляризацию, а значит, обращает и заселенность соответствующих уровней. Это приводит к более кардинальному изменению интенсивности линий, соответствующих переходам А, т. е. значительно повышает чувствительность метода. [c.51]

Постоянное совершенствование и появление принципиально новой техники эксперимента, автоматизация и сочетание с ЭВМ открывают все новые возможности и перспективы применения методов. В качестве примеров достижений бурно развивающегося приборостроения в рассматриваемой области можно указать на современные импульсные фурье-спектрометры, появление техники двухмерной спектроскопии ЯМР и уже упоминавшегося множественного резонанса. Повышение чувствительности, спектрального, временного и пространственного разрешения, которое дает эта новая техника, приводит к дальнейшему расширению получаемой информации и поднятию ее на другой, более высокий уровень. Понятно поэтому, что интерес к развитию теории методов спектроскопии ЯМР и ЭПР и практическому их применению не только не ослабевает, но продолжает неуклонно расти. [c.85]

В схеме эксперимента колебательного кругового дихроизма нет принципиальных отличий по сравнению с круговым дихроизмом для электронных переходов. В последнее время эта методика существенно улучшена за счет использования фурье-спектрометров, что позволило увеличить чувствительность и разрещение, а также расширить спектральный диапазон. [c.214]

Чтобы понять принцип действия Фурье-спектрометра ЯМР, выясним, что такое гармонический анализ. Гармонический анализ — это математический метод разложения сложного колебания на его спектральные компоненты. Сложное колебание как функция времени называется функцией во временной области, тогда как соответствующий спектр есть функция в частотной области. Обе функции несут одну и ту же информацию, причем они взаимно связаны преобразованием Фурье. [c.55]

Для чего в Фурье-спектрометрах применяют короткие импульсы большой мощности Что значит 90°-импульс [c.59]

Успехи в развитии фурье-спектроскопии и вычислительной техники (середина 70-х — начало 80-х гг.) привели к развертыванию работ по созданию комбинированных приборов газовый хроматограф — инфракрасный фурье-спектрометр, рассчитанных на регистрацию ИК-спектров соединений, разделяемых как в насадочных, так и в капиллярных колонках в реальном масштабе времени (режим оп-Ипе ). [c.207]

ЯМР применяют и для селективного определения органических веществ. В случае проведения измерений с накоплением информации в течение оптимального времени на фурье-спектрометрах, например при определении содержания этилбензола, растворенного в хлороформе, по данным ЯМР И (диаметр ампул 5 мм) или С (10 мм) реальны интервалы концентраций 10 10 М и 10 ч-10 М соответственно. Сравнительная простота и универсальность спектров ЯМР Н обеспечивает возможность применения этого метода для исследования широкого круга объектов. Уже предложены экспрессные методы определения лютеция и празеодима, празеодима и неодима в смеси их комплексонатов при соотношении металлов от 0,1 до 6 и от 1 до 19 и общей концентрации 0,33 и 0,2 М, а также определения лютеция и иттербия при абсолютной концентрации последнего 7-10 Ч-5-10 и его относительном содержании от 1 до 15 % в смеси с суммарной концентрацией РЗЭ 5-10 М. Относительное стандартное отклонение для указанных элементов находится в пределах 0,002- 0,210. [c.737]

Иа образец и детектор Рис. 32.6. Интерферометрическая ячейка Фурье-спектрометра [c.763]

В фурье-спектрометре используют параллельные пучки, нет необходимости в фокусировке света и не требуются щели, так как вся энергия источника проходит через прибор в результате не нужны большие коэффициенты усиления, разрешающая способность (постоянная на протяжении всего спектра) определяется длиной хода зеркала и емкостью памяти вычислительной системы. Использование ЭВМ позволяет автоматизировать многие операции, а с целью улучшения отношения сигнал шум — многократно суммировать интерферограммы и обработку получаемых результатов проводить по заданным программам. [c.764]

Исследована возможность использования ИК - Фурье спектроскопии для идентификации примесных составляющих газовых сред. В основу разработки методики положен принцип совмещения возможностей ИК -Фурье спектрометра и газоанализатора Колион - I А, основанного на принципе фотоионизации исследуемого вещества и последующей регистрации ионизированных электронов. Приборами класса Колион удается определять лишь суммарную концентрацию примесных компонентов и вероятность превышения ПДК идентифицируемых примесей. ИК - Фурье спектрометры обладают достаточно высокой чувствительностью и при определенных условиях (например, в случае использования газовой кюветы достаточной длины) позволяют обнаружить многие компоненты в атмосфере с чувствительностью несколько частиц на миллион и идентифицировать эти компоненты. Точность определения концентрации вещества с помощью газоанализатора Колион -1А несравненно выше, чем у РСС - спектроскопии. Поэтому идентификация вещества с помощью ИК - Фурье спектрометра и уточнение его концентрации на газоанализаторе позволяет решить некоторые аналитические проблемы с приемлемой точностью. [c.73]

Следующим признаком, по которому осуществляется классификация спектральных приборов [1, 58], является число одновременно регистрируемых спектральных интервалов т. Спектральные приборы с пространственным разделением волновых чисел в большинстве случаев могут быть выполнены в одноканальном п многоканальном вариантах. Это распространяется как на призменные, так и на дифракционные спектрометры, отличающиеся исходным принципом осуществления пространственного разделения, его степенью и, наконец, эксплуатационными возможностями тем не менее они оказываются лишенными отличительных черт. Аналогичная картина наблюдается и с непрямыми методами, обладающими свойством мультиплексности (адамар-спектрометры, фурье-спектрометры), заключающемся в одновременном приеме излучения, соответствующего многим спектральным интервалам, в кодированной форме одним приемником радиации. Иногда есть основания для дополнительной классификации приборов по потребительским признакам [14, 59], но вряд ли это целесообразно в данном случае, так как одному и тому же прибору по отдельным [c.142]

Точность определения волновых чисел. Для сшивки и идентификации полученных спектров привлекают независимые спектральные данные, теоретически рассчитанные [92] или полученные на других приборах [102]. В случае сложных спектров сшивка и идентификация наталкиваются на значительные трудности. Интересный пример совместного использования ИДЛ и фурье-спектрометра высокого разрешения (ба = 0,03 см- ) для расшифровки необычайно богатого и сложного спектра молекулы С3О2 в области 1565—1600 см можно найти в работе [102]. Расшифровка спектра значительно облегчается, если в лазерном спектрометре на основе ПДЛ использовать ИК-спектрометр высокого разрешения. В работе [103] описана экспериментальная установка на основе ПДЛ фирмы Лазер Аналитике и вакуумного ИК-спектрометра высокого разрешения, построенного в университете штата Огайо (схема Черни — Тернера, фокусное расстояние коллиматора Р = [c.190]

С помощью фурье-спектрометров с разрешением 0,03—0,1 см- выполнены исследования водородоподобных спектров мелких до-норных и акцепторных примесей в германии и кремнии. В кристаллах с малыми концентрациями примесей, когда несущественны межпримесные взаихмодействия, линии в спектре черзвычайно узкие. Так, при исследовании сверхчистого германия тг-типа с концентрацией остаточных примесей 2-101 ат-см была обнаружена линия сурьмы в районе 140 мкм с шириной, заведомо меньшей, чем ширина аппаратной функции 0,035 m 1 фурье-спектрометра при измерении фотопроводимости [145]. Такая методика позволяет использовать высокую чувствительность метода измерения фотопроводимости [146] и выигрыши Фелжета и Жакино, справедливые для фурье-спектрометров. [c.204]

Применение импульсной фурье-спектроскопии ЯМР особенно эффективно при изучении спектров изотопов с низким естественным содержанием. В настоящее время стала рутинной регистрация спектров ЯМР С, распространяется спектроскопия ядер Ю, 9р, Р. Высокочувствительные импульсные фурье-спектрометры со сверхпроводящими селеноидами позволяют регистрировать спектры ЯМР практически всех изотопов с магнитными ядрами. Метод широко используется для измерения времени релаксации, появилась возможность получения спектров высокого разрешения твердых тел, проводить дифференциальную регистрацию, изучать сложные мультиплетные резонансы и т. д. [c.46]

На совмещенную с фурье-спектрометром ЯМР электронно-вычислительную машину, являющуюся, по существу, его неотъемлемой составляющей частью, возглагаются функции управления спектрометром по заданной программе или в соответствии с командами, подаваемыми оператором. ЭВМ формирует импульсы, накапливает сигнал ССИ и преобразует его в спектр, хранит информацию в памяти и по команде выдает или в цифровом виде, или через цифроаналоговый преобразователь графически. Кроме того, ЭВМ может выполнять много других операций по обработке данных, улучшению качества спектра, упорядочению и систематизации информации. [c.47]

Ограничения в изучении спектров ЯМР газов, обусловленные низкой интенсивностью, также устраняются применением высокочувствительных фурье-спектрометров, но для сложных нелетучих веществ исследования паров практического значения все-таки почти не имеют. Возможно исследование токсичных и агрессивных веществ и, наоборот, объектов in vivo. [c.53]

В последние годы в практике все шире используется импульсная Фурье-спектроскопия (ЯМР на ядрах С). В ЯМР-спектрометрах с Фурье-преобразованием в приемнике детектируется не сигнал поглощения или дисперсии (что имеет место в стационарных спектрометрах без Фурье-преобразова-ния), а сигнал спада свободной индукции (ССИ), который генерируется путем воздействия на образец ВЧ-импульсов определенной частоты. Наблюдение поведения системы ядерных спинов проводится по окончании каждого импульса, т. е. после выключения высокочастотного поля (ВЧ). Сигнал, детектируемый в приемнике, называют сигналом свободной индукции. [c.35]

Фурье-спектрометре на вход приемника непрерывно подается так называемый опорный сигнал с частотой, равной частоте ВЧ-генератора. Поэтому, если частота прецессии ядер не совпадает с частотой опорного сигнала, то между ними наблюдается интерференционное взаимодействие, т. е, виггли. [c.36]

Однако поместить в ограниченном объеме межполюсного зазора магнита, где наиболее однородный участок магнитного поля, такое огромное количество катушек генераторов и приемников, которые бы, к тому же, не взаимодействовали между собой, технически невозможно. Тем не менее идея, заложенная в таком подходе к решению проблемы повышения чувствительности ЯМР-спектрометра, реализуется в настоящее время в импульсных спектрометрах (Фурье-спектрометрах) ЯМР. В отличие от стационарных методов, когда образец испытывает непрерывное (стационарное) действие ВЧ-генератора в течение всего времени наблюдения спектра, в Фурье-спектрометрах применяются короткие вспышки, или импульсы, ВЧ-колеба-ний определенной частоть1 .Ааблюдение системы ядерных спинов производится по окончании импульса, т. е. после выключения ВЧ-генератора. [c.55]

Большинство ЯМР-спектрометров с Фурье-преобразоваии-ем включают мини-компьютер, непосредственно связанный со спектрометром через АЦП. Блок-схема Фурье спектрометра схематически представлена на рис. 22. [c.58]

Можно выделить три этапа в становлении и развитии спектроскопии ЯМР Первым этапом можно считать период от первых публикаций до появления первых промышленных спектрометров с Фурье-преобразованием (1957—1968 годы). Вторым этапом можно считать время, когда исследователи измерили спектры практически всех важных классов органических молекул (1969—1972 годы). С 1973 года, когда спектроскопия ЯМР нашла признание и в некоторых малоосвоенных методом ЯМР областях (таких, как биохимия и природные соединения, при исследовании ионов, радикалов и промежуточных комплексов, а также при изучении полимеров, ме-таллорганических, фосфорорганических и других соединений), начался третий этап ее развития, характеризующийся крупными достижениями. [c.137]

Фурье-спектрометр представляет собой интерферометр со встроенной ЭВМ, обеспечивающей процесс регистрации интер-ферограммы как суперпозиции кривых поглощения (или отражения), соответствующих каждой из присутствующих в спектре источника частот, с последующим фурье-преобразованием интер-ферограммы в обычный ИК-спектр. [c.207]

Современные инфракрасные фурье-спектрометры в системах G /FTIR охватывают диапазон волновых чисел от г 400 до 4500 см" с разрешением от 1 до 8 см" . [c.207]

Фурье-спектрометр обладает большей светосилой, нежели дисперсионный спектрометр одинакового с ним разрешения. Вследствие этого чувствительность возрастает примерно на два порядка. Так, лучшие приборы G /FTIR выпуска начала 80-х гг. позволяют идентифицировать вещества, содержание кот<зрых в дозируемом количестве образца не превышает 50—300 нг и доходит до 5 гн. Реальная нижняя граница содержаний идентифицируемого вещества в дозе сильно зависит от природы функциональной группы и наличия в молекуле структурных элементов, обусловливающих необходимый набор характеристических частот в спектре. По этой причине получаемая информация может оказаться недостаточной для однозначной идентификации вещества, но может послужить основанием для отнесения его к тому или иному классу органических соединений. [c.208]

Поэтому, несмотря на успехи, достигнутые мри исследовании состава разнообразных объектов промышленного н природного происхождения гибридными инструментальными методами (хромато-масс-спектрометрия и газовая хроматография — ИК-фурье-спектрометрия), при решении задач повышенной сложности (анализ микропримесей в окружающей среде, оценка качества натуральных пищевых продуктов и их синтетических аналогов и т. п.) необходимо комплексное использование результатов всего арсенала изложенных выше средств и методов качественного газохроматографического анализа, как показано на схеме И 1.1. [c.211]

Нами на различных смесях органических соединений получены базовые данные для ИК- Фурье спектроскопии на газовой кювете 0.1м, позволяющие идентифицировать ряд компонентов в воздухе рабочей зоны аммиак, бензол, метан, бромбензол, сероводород, озон и т.д.(см. таблицу). Эти данные легли в основу проекта многоходовой газовой кюветы с возможностью изменения её длины (вплоть до Юм) для установления параметров и режимов совместной работы ИК - Фурье спектрометра и газоана- [c.73]

При оценке скорости распада ПАН следует иметь в виду, что она, как и скорости распада других пероксинитратов, увеличивается при контакте с поверхностью сосуда и другими материалами. Изучение термического распада ряда пероксинитратов в смоговой камере, где контроль за составом продуктов осуществлялся с помощью ИК-спектрометра с фурье-преобразованием, позволило установить [53] состав продуктов, образующихся при больших степенях разложения в атмосфере воздуха (при атмосферном давлении смеси). [c.179]

В этой книге Э. Дероум знакомит химиков с практическими аспектами новых методов ЯМР. С ее помощью любой химик, ие имеющий специалыюй подготовки физика-спектроскописта, сможет понять и использовать для решения структурных задач огромные возможности, заложенные в новом поколении фурье-спектрометров со сверхпроводящими магнитами. Я настоятельно рекомендую прочитать эту кншу химикам и биологам, работающим как в научных учреждениях, так и в промьш1ленности, чтобы в полном объеме овладеть новыми возможностями спектроскопии ЯМР. [c.11]

Две оставшиеся главы (3 и 7) посвящены экспериментальным методикам. Я думаю, что очень важно уметь запасаться опытом экспериментальной работы с ЯМР всякий раз. когда для этого появляется возможность. Тогда достаточно сухне и абстрактные рассуждения приобретают совершеино другую окраску. Тот, кто сам постоянно работает на импульсном фурье-спектрометре, без большого труда может понять важность цифрового разрешения, времени pei истрации данных, фуикиий фильтра и т.п. Невозможно дать исчерпывающее руководство по всему экспериментальному ЯМР [1] в двух главах, поэтому я вынужден был провести отбор материала. Я сознаю, что мой выбор может показаться довольно странным. Он основан на моих личных наблюдениях за многими исследователями, которые начинали осваивать спектрометры с высокими магнитными полями, и на анализе тех трудностей, с которыми сталкивались такие новички. [c.18]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология