Процес шимування

Настроювання шимів потребує використання спеціального комплекту зразків, що містять речовини, сигнали яких найбільш зручні для оцінки однорідності магнітного поля. Для того, щоб стандартний зразок не змінювався у часі, трубку зі зразком запаюють. Кожний спектрометр має набір стандартних зразків для повної його настройки. Глибина занурення зразка у спінер також повинна бути оптимальною з погляду шимування і однаковою для всіх зразків. Тільки в такому випадку процес шимування не буде вимагати багато часу.

Більшість сучасних спектрометрів мають програмне забезпечення, яке дозволяє автоматизувати процес шимування. Це є цілком необхідним, якщо використовується автомат зміни зразків. Однак, такі системи не є універсальними і у ряді випадків можуть приводити до одержання поганих результатів. Для процесу автошимування необхідною умовою є відтворюваність глибини занурення зразків. У цьому випадку швидкість вимірювання спектрів буде максимальною. Критичним фактором є також досягнення зразком рівноважної температури. У цьому випадку забезпечується відсутність у зразку конвекційних потоків. Для водних розчинів у трубках великого діаметру для цього може знадобитися 10-20 хвилин.

Для здійснення контролю протікання процесу шимування необхідно мати зручний індикатор однорідності магнітного поля. Є три основних схеми шимування, кожна з яких має свої переваги та недоліки: 1) рівень локу, 2) спад СВІ і 3) форма сигналу ЯМР. Сигнал ЯМР є найбільш достовірним критерієм однорідності магнітного поля. Дефекти форми лінії прямо пов'язані зі струмами в певних шимах. Однак, більш часто за однорідністю магнітного поля стежать за інтенсивністю сигналу лока. При цьому намагаються підібрати такі струми в шимах, щоб інтенсивність сигналу локу була максимальною. Хоча теоретично цей процес досить простий, однак, на практиці він ускладнюється тим, що шими взаємодіють одна з одною. Тому при зміні струму в одній шимі, треба міняти струми і в інших шимах, які з нею взаємодіють. При настроюванні шими розбивають на групи, усередині яких взаємодія між ними відбувається найбільш сильно. Усередині такої групи здійснюється циклічне настроювання струмів. Тут ми зупинимося тільки на способах усунення дефектів форми лінії що зустрічаються найбільш часто.

При шимуванні далеко не завжди кращим є найпростіший підхід, коли рівень локу оптимізується шляхом почергового настроювання кожної із шим, оскільки при цьому можна знайти «помилковий максимум». У цьому випадку сигнал локу буде максимальним, але сигнали зразка матимуть певні дефекти. Тому найчастіше використовують інтерактивне шимування. Для того, щоб зрозуміти, в чому воно полягає, розглянемо шимування котушок Z і Z²:

(1) Підстройка шими Z. Знаходять струм в шимі Z, що відповідає максимальній інтенсивності сигналу лока і відзначають його величину;

(2) Змінюють Z² у будь-якому напрямку і відзначають напрямок зміни інтенсивності сигналу лока. Якщо інтенсивність зменшилась, дають струму в шимі приріст протилежного знака;

(3) Підстроюють Z до досягнення максимального рівня локу;

(4) Якщо рівень локу більший, ніж був спочатку, повторіть підстроювання Z².

Процедура повторюється доти, поки відбувається підвищення рівня сигналу лока.

Якщо однорідність магнітного поля для зразка, що занурений в магніт, перебуває поблизу оптимального значення, то для наступних зразків виконується тільки однократна максимізація рівня за допомогою кожної з шим Z і Z². Необхідною умовою при цьому є однакова глибина занурення зразка.