Послідовність DQF- COSY

Послідовність DQF-COSY (Рис. 5.41) відрізняється від базової послідовності COSY наявністю додаткового третього імпульсу і використанням модифікованого фазового циклу або градієнтної послідовності для необхідної селекції шляху когерентності.

Рис. 5.41. Експеримент DQF-COSY і шлях перенесення когерентності. Для імпульсів застосовуються фазові цикли, як описано в тексті. Показано шляхи перенесення когерентності, що використовуються при квадратурному детектуванні, коли спостережувана намагніченість відповідає p = - 1. Період δ враховує зміни фази імпульсу і звичайно дорівнює декільком мікросекундам

Після періоду t₁, під час якого відбувається помітка частот, подається другий 90^о імпульс. Він генерує багатоквантову когерентність, що у методиці COSY-90 хоча і існує, але не спостерігалася, оскільки вона залишалася невидимою для детектора. Проте, вона може бути переведена в одноквантову когерентність шляхом подачі третього імпульсу, який повторно перерозподіляє намагніченості між всіма спіново-зв’язаними рівнями і, відповідно, після цього її можна спостерігати. Необхідний для цього фазовий цикл або комбінація градієнтів виділяє тільки ті сигнали, які пов'язані з наявністю двохквантової когерентності між останніми двома імпульсами. Всі інші сигнали видаляються зі спектра. Такі спектри називають спектрами із двохквантовою фільтрацією. Правила для відфільтровування багатоквантової когерентності порядку р прості, але відмінні від тих, що застосовуються для селекції одноквантової когерентності. Всі імпульси, що діють на р-квантову когерентність, треба циклувати із кроком 180/р з відповідним альтернуванням фази приймача на кожному кроці фазового циклу.

Таблиця 5.5.Фазовий цикл для двохквантової фільтрації

Ф Ф_r

x x

y -x

-x x

-y -x

Фаза ф використовується для всіх імпульсів що діють на двохквантову когерентність а ф_r – фаза приймача. Фаза заключного імпульсу залишається незмінною.

Таким чином, для селекції багатоквантової когерентності можна використати її більшу чутливість до фази імпульсу, ніж у одноквантової когерентності. Зміна фази імпульсу на 90^о для двохквантової когерентності відповідатиме зміні орієнтації її вектора намагніченості на 180^о, тому лише для неї сигнал буде накопичуватися, а вся одноквантова когерентність при цьому буде виведена з поперечної площини.

Найбільш ефективну фільтрацію можна одержати за допомогою градієнтної селекції. Тут також використовується більша чутливість багатоквантової когерентності до дії градієнтів. Когерентність порядку +2 може бути виділена при використанні до і після останнього імпульсу градієнтних імпульсів, амплітуда яких відноситься як 1:2:

Рис.5.42. Ілюстрація селекції сигналу за допомогою імпульсного градієнта поля. Використання двох градієнтів з відношенням G₁:G₂ = 1:2 виділяє тільки показаний шлях перенесення когерентності, залишаючи всі інші розфокусованими і невидимими.

Тут зображено фрагмент імпульсної послідовності, що включає лише останній імпульс послідовності DQF-COSY, тому перед подачею цього імпульсу в поперечній площині міститься окрім одноквантової, також і двохквантова когерентність. Перший градієнтний імпульс з потужністю В1 розфазовує всю існуючу намагніченість. Але намагніченість, хоч і є розфазованою, але продовжує перебувати у поперечній площині. Наступний радіочастотний імпульс перетворить частину двохквантової когерентності у видиму одноквантову намагніченість порядку р = -1. Далі подається градієнтний імпульс потужністю В2=2В1, що фазує лише ту одноквантову когерентність, що утворилася з двохквантової когерентності. Оскільки чутливість когерентності до дії градієнтного імпульсу пропорційна до порядку когерентності, то для когерентності з обраним шляхом переходу рефокусування відбувається в тому випадку, коли сумарна залежність фази від градієнтних імпульсів дорівнює нулю.

∑Ф_i = 0 (5.11)

а це відбудеться тоді, коли другий градієнтний імпульс матиме вдвічі більшу амплітуду, ніж перший. При цьому та одноквантова когерентність, що утворилася з двохквантової когерентності, буде рефокусованою, а всі інші намагніченості зазнають подальшого розфазування.

Виділення когерентності порядку –2 вимагає застосування градієнтів зі співвідношенням інтенсивності +1:-2. Таким чином, є можливість виділення шляхів переходу когерентності, для яких Р=+2 і Р=-2, але не обох шляхів одночасно. Цим градієнтний експеримент відрізняється від експерименту з фазовим циклом, у якому зберігаються одночасно обидва шляхи переходу когерентності. Таким чином, градієнтний експеримент детектує тільки половину того сигналу, що отримуємо у випадку фазового циклу, тому він має вдвічі меншу чутливість. Ця принципова відмінність є одним з недоліків градієнтних експериментів селекції шляхів когерентності, однак вона з надлишком компенсується більш повним видаленням небажаних сигналів. Оскільки в цьому випадку градієнти не використовуються в період еволюції t₁, то послідовність може використовувати квадратурне детектування сигналів (Стата або ТРРІ). Однак просте включення в імпульсну послідовність градієнтів відповідної амплітуди до й після останнього імпульсу приводить до сильних фазових викривлень сигналів, що пов'язані з еволюцією хімічних зсувів під час дії градієнтних імпульсів. Для нейтралізації небажаних фазових викривлень обидва градієнтних імпульси супроводжуються додатковими 180^о радіочастотними імпульсами, що викликають спінову луну і відповідними компенсуючи ми інтервалами часу, що дорівнюють часу дії градієнтних імпульсів. Таким чином, для послідовності фазочутливого DQF-COSY із градієнтною селекцією одержимо послідовність, зображену на Рис.5.43.

Рис. 5.43.DQF-COSY експеримент із градієнтним відбором і шлях перенесення когерентності. Потреба у фазових циклах відсутня, оскільки необхідний шлях вибирається за допомогою градієнтів у співвідношенні 1:2. Для того, щоб одержати результат у фазочутливому вигляді, обидва градієнти включені у фрагменти спінової луни. Зверніть увагу на те, що після двохквантового фільтра зберігається тільки один шлях когерентності.