Radiofrekvenční pulz
Působením rf pole (pulzu) B1, ve směru x (nebo y), z s rezonanční frekvencí to, dojde k rotaci M2 v rovině kolmé vůči B1
Transverzální rovina xy:
detekován signál oscilujícího pole jaderných spinu
x
Excitace - ozařováním spinu rf polem dojde k přechodu z rovnovážné stavu ve směru osy z do roviny detekce (xy)
Vývoj - jednotlivé excitované systémy dle vektorového modelu vykonávají rotační pohyb v xy o charakteristických frekvencích v důsledku interakce s lokálním magnetickým polem
Detekce signálu - oscilující pole excitovaného stavu je snímáno cívkou v podobě časové závislosti indukovaného signálu {FID - free induction decay)
Akvizice - uložení FIDu do paměti, relaxační prodleva před zahájením dalšího skenu.
Fourierova transformace - převedení akumulovaného FIDu do závislosti intezity signálů na frekvenci - NMR spektra.
Pulzní NMR+techniky
£ 2
Okamžitá hodnota signálu indukovaného v cívce má reálnou komplexní složku úmernou x-ové resp. y-ové magnetizaci
FID
s(t) = sSc+islmocMlí + iM
Signál FIDu vzniká lineární kombinací periodických funkcí precesních pohybů jednotlivých spinu (Q.) tlumených v důsledku transverzální relaxace (rozfázování) T2:
s (ŕ) = j] s°e T>" (cos £2;ŕ + i sin £2;í) = j] s°e
Fourierova transformace FT představuje lineární proces, umožňující analyzovat spektrální složení časově závislého FIDu (Fourierův obraz s) na základě komplexního integrálu:
S(Q)= js(í)e"iQ'd/
Pro případ signálu složeného pouze ze dvou různých oscilací dostáváme pro reálnou část dvě absorpční linie s maximy odpovídajícími frekvencím Q1 a Q2 o velikostech úměrných váhovému zastoupení sfoí a pološířkách signálů závislých na relaxačním čase T2(i!:
ReS(£2) = Re j s°e Tl
e-,Q'd/ = í,°
(fí-fí,)2^"+i    (fí-fí2)2r2(2)+i
w
Ir
2(1/2)
w
1(1/2)
Střed excitačního profilu spektra odpovídá nastavení vysílače Q0 spektrometru.
Šířka excitačního profilu je nepřímo úměrná délce trvání pulzu.
TVRDÝ (pravoúhlý) pulz - neselektivní
Sklápěcí úhel a pro signál v rezonanci Q0:
a = on = yBxT
MEKKY (pravoúhlý) pulz - selektivní
0   t= 10 us
FT
II
i
FT
iou5« ITT_iiiJ..TTTTiillIlllli.TTTTTiiu...TT Wém
Vývoj pod vlivem chemického posunu
o izolovaný spin /
Hcs=€íÍ=r[\-a)Bj
Q = -y(l- a)BQ a = Qi
Produktové ř (^/2)_, operátory z
n/2
* 2
	
L —^->ŕv cos£lT + Ír sinílT _y                           y x	
	
	
	3^
Vývoj pod vlivem chemického posunu
??x neinteragující spiny l1l2l3
90v
animace - pohled ze směru osy z
x Q.2 = -y(l- o2)BQ Q3 = -y(l-a3)B0
CVývoj pod vlivem ./-interakce 0      T^ spinový pár ltl2
Hj=2nJIuI2z
i
a = 2tíJt
P rodu kto vé
(*/2)_
operátory      Mz ' x ^ly
tz
LL sin(-^r)
Vývoj pod vlivem chemického posunu i 7-interakce
spinový pár ljl2
Hcs=aíz=y{l-a)BQíz
Hj=2rfIuI
zx2z
Znázornění vývoje obou interagujících spinu	
	spinový pár ljl2
* *	
•  • •	► y
	\ /
	/ {a2-7ú)z
Q. i J—	
	x
	(í22 +7ti)ľ
	
Refokusace signálu v homonukleárním systému
Probíha-lí vývoj chemického posunu a homonukleární ju_í2-interakce během časové periody 2t ve středu přerušené 180" pulzem, začínají se všechny spiny po jejím uplynutí, na počátku akvizice, vyvíjet se stejnou počáteční fází = refokusace signálu (spinové echo).
homonukleární spiny l1IJ3
Působením RF pole (pulzu) jsou všechny spiny vystaveny prakticky stejnému vnějšímu poli, během všech časových prodlev v pulzní sekvenci včetně snímání signálu však jednotlivé spiny mají tendenci návratu do rovnovážného stavu (relaxace)
MECHANIZMY RELAXACE
• interakce s  paramagnetickými částicemi - sloučeniny přechodných kovů, rozpuštěný 02
přímá   dipól-dipolární   interakce   (DD)   - převládají
* z/ Y-Y ň i \" "
intramolekulární interakce v důsledku měnící se orientace 'í (3cos2a-i)/.i.
mezijaderného vektoru vůči B0 relaxace je úměrná druhé " mocnině DD interakce: 2 2
spinový pár s vysokým gyromagnetickým poměrem relaxuje rychleji (íH-íH > *H -13C)
DD interakce umožňuje přenos energie mezi spiny a „mřížkou" (molekulárním pohybem), pohyb molekul synchronizovaný s oscilacemi magnetického pole dokáže vyvolat vícekvantový přechod mezi spinovými stavy (podstata NOE efektu - viz lekce 3)
Relaxace
MECHANISMY RELAXACE
• anizotropie chemického posunu (CSA) - izotropní hodnota CS odpovídá zprůměrované veličině v důsledku dostatečně rychlého molekulárního pohybu v homogenním prostředí
• fluktuace efektivního pole v důsledku anizotropie chemického stínění - s rostoucí molekulovou hmotností „nestačí" molekulární pohyb plně kompenzovat anizotropní okolí jednotlivých jader, což vede k relaxaci systému
• chemická výměna - lokální pole ovlivňují i dynamické změny v její prostorové struktuře (vazba ligandu, konformační rovnováha apod.)
cf^ ayy ayJ a    a a
Blochova
precesního pohybu longitudinální magnetizaci éMK= MK(t)-M* át   ~ T,
Spin-mřížková relaxace
Odpovídá návratu longitudinální (podélné) Mz makroskopické magnetizace k rovnovážné hodnotě Mz° dle kinetické rovnice 1. řádu.
át
-Rz(m Z(t)-m"z)
M (í) = MV'' = M°e T<
z ■ s Z z
□ ■D
In
Určení T1 relaxačního času: Inversion Re co ve ry Experiment
vynesení íntezíty detekovaného signálu S(t):
S{t)-S°
-2Sn
t
"Ž
Určení T1 relaxačního času: Inversion Recovery Experiment
vynesení íntezíty detekovaného signálu ML:
Blochovy rovnice
precesního pohybu pro transverzální magnetizaci
Spin-spinová relaxace
dM M (t)
át T-
áMy M(t)
MT (/) = MT (0) ■ exp(-/ / T2)
Odpovídá rozfázování transverzální magnetizace Mx+'\My z původně koherentního stavu po aplikace rf pulzu do rovnoměrné distribuce spinu v rovině xy. Kvantitativně charakterizována T2 časem.
0.1    0.2   0.3    0.4   0.5   0.6   0.7   0.8   0.9 1.C
flexible S2 rigid