Подання 2D спектра в абсолютних значеннях

До того, як були розроблені описані вище методи одержання фазочутливих спектрів, набори 2D-даних накопичувалися у вигляді фазово-модульованої функції t₁. Фазова модуляція відбувається тоді, коли для кожного інкременту t₁ збирають по два набори даних, що модульовані відповідно до функцій синуса та косинуса. При цьому їх комбінують (складають або віднімають) у відповідному фазовому циклі. В отриманих у такий спосіб СВІ міститься суміш обох модуляцій. Наявність двох зсунутих за фазою на 90^о наборів даних дозволяє відрізнити позитивні та негативні частоти і усунути відбиті сигнали. Але цей метод поступається фазочутливому поданню, оскільки сигнали в спектрі за будь-яких умов містять небажаний дисперсійний компонент. Форма лінії виявляється викривленою і метод можна застосовувати тільки для встановлення самого факту наявності ССВ між протонами. Робити якісь висновки, базуючись на формі компонентів кроспіку такі спектри змоги не дають.

Як і у випадку фазочутливих спектрів COSY, набір даних, з яких формується спектр містить чотири підрозділи – по два на кожний з вимірів. З них можна отримати два дзеркальних двомірних спектри, в одному з яких діагональ з нижнього лівого кута піднімається до правого верхнього кута, а в другому вона опускається від лівого верхнього кута до правого нижнього. Оскільки у будь-якому випадку сигнали є сумішшю поглинання та дисперсії, то обидва дзеркальні варіанти є цілком еквівалентними. Виділення тільки одного з двох можливих дзеркальних наборів даних по f₁ досягається за допомогою підходящої комбінації наборів даних, що є функцією синуса і косинуса. Додавання двох наборів даних із циклуванням фази (табл. 5.1.) виділяє ті сигнали, які мають однаковий знак прецесії під час t₁ і під час t₂ (скажімо, обидва позитивні). Вони дають сигнали типу Р. Віднімання під час фазового циклу виділяє сигнали, що мають протилежний напрямок прецесії в періоди t₁ і t₂ (наприклад позитивна під час t₁ і негативна під час t₂). У такий спосіб в спектрі залишаються лише сигнали N-типу. Із застосуванням цього методу стає можливим отримати в кінцевому спектрі тільки один тип сигналів, і видалити дзеркальний спектр. Інформація, що міститься в спектрах Р-типу і у спектрах N-типу є повністю ідентичною. Вони розрізняються як дзеркальні відбиття відносно f₁=0.

Таблиця 5.1.Фазові цикли COSY для відбору сигналів N-типу (луна) або Р-типу (антилуна) в f₁

Однією істотною відмінністю спектрів P і N типів є те, що в N-спектрах прецесія в періоди t₁і t₂ розрізняється за знаком. Ситуація тут схожа на експеримент спінової луни, у якому вектори рухаються в протилежному напрямку до і після рефокусуючого імпульсу. Аналогічний ефект спостерігається і для сигналів N-типу під час t₂. Він називається “луною перенесення когерентності“. Цей ефект можна спостерігати візуально, якщо записати інтерферограму для одиничного інкременту імпульсної послідовності (Рис. 5.20).

Рис. 5.20. Луна перенесення когерентності, отримана для СВІ набору даних COSY N-типу

Тому виділення сигналів N-типу називають ще - луна-селекцією, а виділення сигналів Р-типу - анти-луна-селекцією. Для таких сигналів відсутній ефект рефокусування. Рефокусування неоднорідностей поля при луна-селекції, а також факт, що Р-сигнали мають більше викривлень, приводять до того, що селекція сигналів N-типу, якщо використовується метод квадратурного детектування є більш доцільною. На таких спектрах діагональ спрямована від нижнього лівого кута до верхнього правого, так, як це і спостерігалося для наведених раніше спектрів. Найбільшим недоліком даних, що зібрані за умов фазової модуляції, є те, що вони є сумішшю сигналів поглинання і дисперсії. Говорять що сигнали мають скошену фазу. Форма такого сигналу наведена на Рис. 5.21а. Для порівняння тут наведено також той самий сигнал, що виміряний при застосуванні фазочутливого подання (Рис. 5.21б).

Рис. 5.21. Ділянка спектра із сигналом, що має викривлену фазу (a) і з сигналом, що має форму поглинання в обох вимірах (б). Ясно, що сигнал в (б) є значно кращим, тому у фазочутливих методах використовується сигнал саме такої форми.

Такі сигнали мають два принципових недоліки. По-перше вони є непередбачуваною і складною сумішшю як позитивної так і негативної компонент, а по-друге - присутність дисперсії пов'язана з наявністю в сигналів довгих крил, незручних для спектроскопії високого розділення. Для виключення незручностей, що пов'язані зі змішуванням позитивних і негативних компонентів інтенсивності, сигнали звичайно представляють у вигляді абсолютних значень, найчастіше після обчислення їхньої магнітуди М (рис. 5.22)

М = (реальний ² + уявний ²) ^1/2

Рис. 5.22.Контурне зображення (a) сигналу з викривленою фазою (б) того ж сигналу у вигляді магнітуди (в) того ж сигналу після підвищення розділення за допомогою функції незміщеного синусоїдального дзвона і обчислення магнітуди.

де М відповідає результуючому спектру. Для підвищення розділення застосовується одна з декількох згладжувальних функцій (вікон). Їхнє використання дозволяє видалити зі спектра небажані крила сигналів. Найбільш часто використовується функція синусоїдального дзвона або квадратично-синусоїдального дзвона. Вони зручні для застосування, оскільки мають тільки один змінний параметр - положення максимуму. Якщо використовується функція без зміщення, коли напівхвиля синуса має максимум у центрі часу вибірки, то результуючі піки не містять дисперсійного компонента і відповідають абсорбційній формі лінії (5.22в). Функція синусоїдального дзвона використовується також для підвищення інтенсивності кроспіків відносно діагональних піків. Оскільки кроспіки, утворюються за допомогою синусоїдальної модуляції, то на початку часу вибірки вони мають нульову інтенсивність. Діагональні піки, які модульовані відповідно до функції косинуса, на початку вибірки мають максимум інтенсивності і тому дзвоноподібне вікно їх послаблює. Проте, зменшення інтенсивності сигналу є проблемою для піків з невеликим часом релаксації. Якщо сигнали досить широкі, вони можуть зникнути зі спектра зовсім, оскільки попадають під початкову частину дзвоноподібної функції. Тому при інтерпретації спектрів, що отримані з використанням такого вікна, слід обережно ставиться до інтенсивностей кроспіків. Їхня мала інтенсивність може не бути пов'язаною з малою величиною КССВ. Проблеми можуть бути зв'язані також з використанням вікон, що підвищують розділення. Їхнє застосування може сприяти збільшенню шумів і, відповідно, зниженню чутливості у спектрі. Звичайно, можливо змістити вікно убік початку СВІ, однак це приведе до зростання інтенсивності дисперсійного компонента. Кращим підходом є використання фазочутливих даних, які не вимагають застосування функцій, що обмежують спектральне вікно. Проте, коли чутливість не є лімітуючим чинником, магнітудні експерименти мають ту перевагу, що не вимагають фазової корекції, тому вони більше підходять для рутинної роботи та для автоматизованих експериментів. Особливо це стосується b-COSY, що описані у розділі 5.18.