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Habilitation Thesis
DOI
10.11606/T.76.2011.tde-29082011-150832
Document
Author
Full name
Tito Jose Bonagamba
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 1997
Committee
Oliveira, Luiz Nunes de (President)
Engelsberg, Mario
Rettori, Carlos
Vugman, Ney Vernon
Zilio, Sergio Carlos
Title in Portuguese
Supressão de bandas laterais em experimentos de RMN com rotação da amostra em torno do ângulo mágico utilizando-se frequências baixas e variáveis.
Keywords in Portuguese
Ângulo mágico
Bandas laterais
Ressonância magnética
RMN
Supressão de bandas laterais
Abstract in Portuguese
A ocorrência de bandas laterais em experimentos de Ressonância Magnética Nuclear com Rotação da Amostra em torno do Ângulo Mágico (MASNMR) é um fato comum em espectrômetros de alto campo magnético ou sistemas de rotação de baixa freqüência. Embora as bandas laterais possam ser utilizadas para a obtenção de informação sobre as interações anisotrópicas, como deslocamento químico anisotrópico e interação dipolar magnética, é necessário eliminá-Ias para a obtenção dos espectros de deslocamentos químicos isotrópicos. Existem vários métodos para suprimir as bandas laterais. Entre eles a amostragem síncrona do FID com a rotação da amostra, seqüências de pulsos especiais e o processamento computacional envolvendo espectros obtidos com diferentes freqüências de rotação. Estes métodos implicam na utilização de "hardware" e "software" adicionais, além de uma grande estabilidade na freqüência de rotação. O propósito deste trabalho é apresentar um novo método simples e o respectivo aparato para a supressão de bandas laterais. Este novo método, que foi denominado Supressão de Bandas Laterais utilizando-se freqüências de rotação baixas e variáveis, baseia-se na dependência da posição da banda lateral com a freqüência de rotação da amostra. Ele consiste em variar continuamente a freqüência de rotação da amostra durante o processo de promediação do FID. Após um grande número de aquisições, normalmente utilizado para melhorar a relação sinal ruído do espectro, o espectro isotrópico é somado continuamente enquanto as bandas laterais não, visto que suas posições se alteram à cada aquisição. Desta forma, após este processo de aquisição do FID, obteremos um espectro onde a intensidade das bandas laterais será praticamente dividida pelo número de aquisições quando comparada com a intensidade das linhas isotrópicas. O aparato utilizado, o qual pode ser facilmente adaptado a qualquer espectrômetro, consiste basicamente de uma válvula de agulha controlada por um motor de passo e inserida em série ao circuito de gás comprimido que propulsiona o rotor que contém a amostra. O controle do motor de passo pode ser efetuado ou por um circuito digital dedicado ou por um microcomputador de pequeno porte. Desde que o método não envolve cálculos com sinais individualmente adquiridos, a relação sinal ruído e a resolução das bandas laterais não representam limitações à aplicação do método. Além disso, desde que a supressão das bandas laterais e a promediação do sinal ocorrem simultaneamente, o tempo necessário para a obtenção do espectro desejado é equivalente àquele requerido para a obtenção dos espectros de alta resolução no limite de altas freqüências de rotação. No entanto, como o método apenas reduz a intensidade das bandas laterais, a obtenção do espectro isotrópico com intensidades corretas dependerá de quão alto for o intervalo de freqüências utilizado. Para ilustrar o método obtivemos espectros com bandas laterais suprimidas para um conjunto de amostras contendo núcleos de 13C e 79Br. Concluindo, acreditamos que o método proposto é uma forma muito simples para estender a utilidade de sondas de NMR-MAS em aplicações que requerem a rápida identificação dos espectros isotrópicos de amostras sólidas.
Title in English
Spinning side band suppresion in MAS NMR experiments by using variable and low spinning frequencies.
Keywords in English
Magic angle spinning
Magnetic resonance
MAS
NMR
Spinning side band suppression
Spinning side bands
Abstract in English
Sidebands in Magic-Angle-Spinning Nuclear-Magnetic-Resonance (MASNMR) experiments are a common problem for high field spectrometers or low spinning frequency systems. Although these sidebands may be used to gain information about the anisotropic interactions, such as chemical shift anisotropy and dipole-dipole couplings, it is necessary to eliminate them to simplify the interpretation of the desired isotropic chemical shift spectra. There are several ways to suppress sidebands. Among these are synchronous sampling of the FID, special pulse sequences, and computer processing involving spectra obtained at different spinning frequencies. All these techniques need additional hardware, software, and very stable spinning frequency. The purpose of this work is to describe a new simple method and apparatus to suppress the spinning sidebands in MAS-NMR experiments. This new method, that we called Variable low speed sideband suppression (VIABLE), relies on the spinning frequency dependence of the sideband position. It consists in averaging the Fid’s acquired while the spinning frequency is being continuously swept between a maximum and a minimum value. After a large number of acquisitions, normally used to increase the sensitivity, the isotropic spectrum adds continuously while the sidebands do not, because their positions change. The signal averaging process will then produce a spectrum where the intensity of the sidebands is practically divided by the number of scans. The apparatus, that can be easily adapted to any MAS-NMR spectrometer, is basically composed of a stepping motor actuated needle valve that controls the gas flow in the high pressure fine, driving the sample rotor. The control of the stepping motor can be accomplished either by a dedicated hardwired pulse generator or by the use of a microcomputer. Since the method does not involve calculations on the individual signals, the signal to noise ratio and the sideband resolution are not direct limitations to its applicability. Further, since the spinning sideband suppression and the signal averaging process occur simultaneously, the necessary time to obtain the sideband free spectrum is equivalent to that required to obtain the spectrum in the very fast spinning limit. However, as the method does not eliminate the formation of the sidebands but merely reduces them, the obtainment of the correct intensity of the isotropic fines will depend on the spinning frequency range and will approach the true values as it increases. To illustrate the method we recorded MAS-NMR spectra of a variety of samples containing 13C and 79Br nuclei. 1n conclusion, we believe that this method is a very simple way to usefully extend the use of modest MAS-NMR probes for applications that require the quick identification of isotropic spectra in solid samples.
 
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Publishing Date
2011-08-30
 
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