Чутливість методу INEPT у порівняння з ЯЕО

Для визначення ступеня підвищення чутливості за допомогою INEPT слід порівняти його результати із простим вимірюванням спектрів на ядрах з низьким g. При цьому передбачається, що використовується широкосмуговий декаплінг на протонах, що підвищує чутливість за рахунок гетероядерного ЯЕО. Тому для коректного порівняння слід з'ясувати, наскільки підвищується чутливість за рахунок перенесення поляризації в порівнянні з гетероядерним ЯЕО. Цей параметр можна знайти із співвідношень:

I_INEPT = I_o|g_H/g_X| I_ЯЕО = I_o(1 + g_H/2g_Х) (4.20)

Де I_INEPT - інтенсивність сигналу при перенесенні поляризації, I_ЯЕО – інтенсивність сигналу з врахуванням ЯЕО, а Io – інтенсивність сигналу за відсутності додаткових впливів. Насамперед слід зазначити, що ЯЕО дає внесок, що додається до природної намагніченості. Тому результуючий сигнал залежить від відносних знаків гіромагнітних відношень протона і ядра Х. Перенесення поляризації від цього не залежить. Таким чином, ЯЕО викликає зменшення сигналів для ядер з негативними гіромагнітними відношеннями. Внаслідок цього в деяких випадках через ЯЕО сигнал може бути негативним або близьким до нуля. У табл. 4.3. наведено порівняння максимального виграшу в інтенсивності, який можна одержати за рахунок ЯЕО і за рахунок INEPT для різних ядер, що зв'язані із протонами. Ступінь зростання інтенсивності сигналу не залежить лінійно від числа зв'язаних протонів, які використовуються для перенесення поляризації. Іншими словами, інтенсивність сигналу не зростає вдвічі для ХН₂ у порівнянні із ХН.

На практиці, внаслідок недосконалості експерименту та релаксаційних процесів, що зменшують величину ЯЕО (зокрема анізотропія хімічного зсуву для металів) дані табл. 4.3. неможна вважати точними, але їх можна використовувати для оцінки перспективності проведення експерименту. Результати впливу альтернативних методів підвищення чутливості для ядер з позитивним g, таких як ³¹Р и ¹³С, розрізняються менше. Однак найбільш вагомий результат застосування перенесення поляризації має місце для ядер з негативним g. Додатковою перевагою перенесення поляризації, що не знайшло свого відображення в табл. 4.3, є те, що час сканування визначається поздовжньою релаксацією протонів, а не гетероядер, оскільки результуючі населеності визначаються тільки даними спінами.

Таблиця 4.2. Інтенсивності сигналів для Х-спіна в парах ¹Н-Х, що отримані в результаті перенесення поляризації (I_INEPT) і при прямому спостереженні з максимальним ЯЕО (I_ЯЕО)

Інтенсивності даються відносно інтенсивностей сигналів, що отримані прямим спостереженням за відсутності ЯЕО (I₀)

На відміну від цього, прямі експерименти на ядрах Х визначаються часом релаксації цих ядер, що є, як правило, значно більшим, ніж для протонів. Тому виграш у чутливості за певний час збору даних, пов'язаний з підвищенням частоти сканування може в ряді випадків перевищувати виграш в інтенсивності власне за рахунок самого перенесення поляризації. Таким чином, найбільший виграш чутливості за рахунок перенесення поляризації виникає для ядер з великими часами релаксації та малими гіромагнітними відношеннями. Такий підхід є також кращим для ядер з негативними g, для яких ЯЕО може приводити до зниження інтенсивності сигналу. Найбільш часто перенесення поляризації використовують для ¹⁵N і ²⁹Si, а також для вивчення перехідних металів, таких як ⁵⁷Fe, ¹⁰³Rh, ¹⁰⁹Ag, ¹⁹³W. Наочне уявлення про ступінь зростання інтенсивності сигналу в експерименті INEPT дає Рис. 4.63.

Рис. 4.63. Підвищення інтенсивності сигналу ¹⁵N у спектрі INEPT нітрату амонію. Пряме спостереження, використовуючи (a) кут Ернста, оптимізований для T₁ азоту і (б) INEPT, оптимізований для T₁ протона. Обидва спектри були виміряні за однаковий час

Внаслідок низької інтенсивності сигналів спінів Х при прямому спостереженні, більшість сучасних підходів зводиться до непрямого спостереження ядер Х через зв'язані з ними протони. Ці підходи реалізуються в різних гетероядерних кореляційних експериментах.