В першу чергу варто відразу сказати, що результати експерименту ЯМР представляються спектрометром у вигляді спаду вільної індукції (FID - скор. Від англ. Free Induction Decay) (рис. 2.). Ми навмисно наводимо міжнародну абревіатуру, тому що всі розглянуті в подальшому програми не мають російської локалізації і всі пункти меню і інформація в них наводиться на англійській мові. Під час проведення експерименту зразок опромінюється радіочастотним полем, які мають не фіксовану частоту, а якийсь набір частот. Діапазон цих частот визначається до початку експерименту в залежності від досліджуваного ядра і поставленого завдання. Залежно від свого хімічного оточення ядра поглинають певну резонансну частоту, переходячи в збуджений з ядерного спину стан і прибрати поперечну намагніченість. Після відключення радіочастотного поля спини ядер поступово повертаються (релаксує) в основний стан. Саме зміна поперечної намагніченості і реєструє спектрометр ЯМР. Величина поперечної намагніченості змінюється з часом у зв'язку з осциляцією ядерного спина одночасно навколо осей постійного і змінного магнітного полів (гармонійна функція) і з релаксацією спина (зменшення амплітуди). В результаті FID являє собою набір згасаючих гармонійних функцій, частота яких залежить від резонансних частот ядер.
Мал. 2. Спад вільної індукції (FID).
Так само варто відзначити особливу шкалу, яка застосовується в спектроскопії ЯМР. Резонансна частота ядра змінюється в залежності від того, яке поле створює магніт ЯМР. Тому, якщо використовувати частотне (Гц) уявлення шкали, дуже складно порівнювати спектри, отримані на спектрометрах з різною робочою частотою. У зв'язку з цим в спектроскопії ЯМР використовується власна безрозмірна шкала, положення сигналу в якій (хімічний зсув) вимірюється в мільйонних частках (М.Д. або ppm). Розраховується вона за формулою: δ = (ν - ν0) / H. де ν - резонансна частота сигналу, ν0 - резонансна частота стандарту, H - робоча частота спектрометра.
Тепер розглянемо загальний підхід до обробки отриманого FID. На першій стадії обробки спектра йде редагування спаду вільної індукції. Ця процедура не є обов'язковою, але найчастіше вона дозволяє отримати більш якісний спектр: зменшити шуми, зменшити ширину ліній, згладити лінії і т.п. В даному випадку використовує ряд математичних операцій, вироблених з набором згасаючих гармонійних функцій, з яких складається FID. Прикладом тут можуть служити трапецієподібно множення, експоненціальне множення, гауссово перетворення, збільшення числа точок в спектрі, лінійне передбачення спаду і т.п.
Далі відбувається процедура розкладання спаду вільної індукції на складові його гармоніки. Для цього використовується перетворення Фур'є. Після цього ми отримуємо спектр вже не в тимчасовій, а в частотної шкалою.
Наступним кроком обробки є правка фази спектра. У граничному випадку, коли спад вільної індукції триває нескінченно довго, ми отримуємо нескінченно вузьку лінію (δ-функцію). В реальній ситуації за рахунок релаксації спинив спад триває якесь певний час, а лінія в частотному поданні має симетричну лоренцова форму. Відповідно, нашим завданням є правка форми лінії так, щоб вона мала симетричну форму (рис. 3.).
Мал. 3. Правильна форма лінії сигналу
Після процедури редагування фази слід виставлення базової (нульовий) лінії. Це необхідно для подальшого коректного інтегрування сигналів.
Потім слід калібрування спектра: виставлення величини хімічного зсуву, щодо якого вимірюються хімічні зрушення інших сигналів. Загальноприйнято в якості нуля для спектрів 1 H і 13 С використовувати ТМС (тетраметілсілан), ГМС (гексаметілдісілан) або ГМДС (гексаметілдісілоксан) (рис 4.).
Мал. 4. Стандарти для ЯМР. 1 - ТМС, 2 - ГМС, 3 - ГМДС.
Однак часто в якості внутрішнього стандарту використовуються хімічні зрушення розчинників (додаток 2, в кінці посібника). При описі спектрів завжди вказується, щодо якого сигналу проводилася калібрування. Наприклад: як внутрішній стандарт використовувався сигнал залишкових протонів CDCl 3 δ H = 7.27.
Після того, як базова лінія виправлена, слід інтегрування сигналів. Площа піку являє собою твір висоти сигналу на полуширину (ширина сигналу на половині висоти). Залежно від умов проведення експерименту, по співвідношенню інтегральних величин сигналів можна зробити висновок про співвідношення кількості ядер того чи іншого типу. Наприклад, в молекулі етилового спирту CH 3 CH 2 OH ми маємо три групи протонів: метильную, метиленовую і гідрокси-групу з різною кількістю протонів в кожній. Відповідно, в спектрі 1 H -ЯМР ми будемо бачити три сигналу з співвідношенням площ 3. 2. 1. Як правило, така залежність завжди виконується в протонних спектрах, хоча винятки зустрічаються і в цьому випадку (наприклад, при використанні придушення спін-спінової взаємодії , при виставленні надто короткою затримки між імпульсами радіочастотного поля).
Останньою стадією обробки спектра є відбір і підпис положення сигналів.