液固核磁實(shí)驗(yàn)創(chuàng)建模式及管理差異性探討

余 磊, 舒 婕, 王 璐, 方 魏

(蘇州大學(xué) 分析測(cè)試中心，江蘇 蘇州 215123)

·儀器設(shè)備供應(yīng)與管理·

液固核磁實(shí)驗(yàn)創(chuàng)建模式及管理差異性探討

余 磊, 舒 婕, 王 璐, 方 魏

(蘇州大學(xué) 分析測(cè)試中心，江蘇 蘇州 215123)

液體核磁與固體核磁在儀器結(jié)構(gòu)配件、樣品性質(zhì)、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)建模式以及日常管理4個(gè)方面存在差別?？蒲腥藛T需要深入了解二者差別，并且能夠根據(jù)每個(gè)樣品自身性質(zhì)來選擇檢測(cè)要求及校準(zhǔn)相應(yīng)參數(shù)。二者在很多方面也有相同點(diǎn)，例如調(diào)諧目的、變溫實(shí)驗(yàn)self-tune以及譜圖處理等?？傮w來說，固體核磁在檢測(cè)要求及參數(shù)校準(zhǔn)方面要比液體核磁復(fù)雜，每個(gè)樣品都要根據(jù)自身性質(zhì)來校準(zhǔn)參數(shù)及選擇檢測(cè)要求。另外，液體樣品的各向異性相互作用可以被分子的布朗運(yùn)動(dòng)平均掉，但在固體樣品中，這些分子運(yùn)動(dòng)受限，速度很慢，因此，固體核磁實(shí)驗(yàn)需要將樣品整體轉(zhuǎn)動(dòng)來模擬液體樣品中的分子運(yùn)動(dòng)，以此來消除樣品的各向異性相互作用?？蒲腥藛T必須了解液體和固體核磁的這些特性，才能在日常檢測(cè)及管理中更好地為教學(xué)及科研服務(wù)。

液體核磁； 固體核磁； 實(shí)驗(yàn)創(chuàng)建模式； 參數(shù)校準(zhǔn)； 分子運(yùn)動(dòng)

0 引 言

核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance, NMR) 現(xiàn)象最早于1945年由Felix Bloch和Edward Mills Purcell觀測(cè)到。核磁共振是研究各種不同核周圍中短程相互作用, 因此，NMR檢測(cè)手段可用于液體樣品、非晶質(zhì)樣品以及低結(jié)晶度固體樣品結(jié)構(gòu)分析，同時(shí)，它與電子衍射、X射線衍射等研究長程相互作用形成互補(bǔ)[1]。目前，NMR已廣泛應(yīng)用于化學(xué)、物理、材料和醫(yī)學(xué)等多個(gè)學(xué)科。

核磁中心有5臺(tái)核磁共振譜儀，其中4臺(tái)液體核磁共振譜儀和1臺(tái)寬腔固體核磁共振譜儀(Solid State NMR，簡稱SSNMR)?，F(xiàn)結(jié)合布魯克公司的AVANCE Ⅲ HD 400液體核磁(以下簡稱液體核磁)以及AVANCE Ⅲ HD 400WB寬腔固體核磁(以下簡稱固體核磁)來探討液固核磁在實(shí)驗(yàn)創(chuàng)建模式以及日常管理上的差異性，幫助從事核磁研究人員對(duì)核磁實(shí)驗(yàn)及儀器有更全面的了解，以便更好地為科研服務(wù)。

1 儀器及附件

如圖1所示，液體核磁配備60位自動(dòng)進(jìn)樣器SampleXpress、低溫單元以及變溫轉(zhuǎn)子。其中，SampleXpress設(shè)計(jì)緊湊，極大提高了其與各類型磁體的適配度，觸摸屏使得操作更加方便，樣品架可輕松取下，放置樣品更加方便，同時(shí)也大大提高了儀器利用率，縮短了測(cè)試周期；低溫單元可以使高純氮?dú)饫鋮s至-80 ℃，同時(shí)為了滿足變溫實(shí)驗(yàn)而配備了變溫轉(zhuǎn)子。

圖1 液體核磁及配件圖2 固體核磁及配件

如圖2所示，固體核磁配備了3.2、4、7 mm 3種核磁管，對(duì)應(yīng)3種尺寸探頭，同時(shí)，為了測(cè)試變溫實(shí)驗(yàn)而配備了相應(yīng)材料的帽子，其中，vespel:高分子聚合物；kel-F:聚三氟氯化乙烯聚合體；zirconia:ZrO2陶瓷；macor:玻璃陶瓷；BN:氮化硼材料。核磁管對(duì)應(yīng)的頻率、帽子材料及其適合溫度范圍見表1。

表1 核磁管外徑、頻率、帽子材料及帽子適用溫度范圍

1.1 探頭

液體核磁共振譜儀配備有2個(gè)探頭，可自動(dòng)調(diào)諧。1個(gè)是BBO 5mm探頭(Broadband Observe)，設(shè)有1H、2H和BBF(Broadband Frequency,寬頻)3個(gè)通道，可以檢測(cè)頻率從1H到15N之間的核，基本能夠滿足日常所有測(cè)試需求；另一個(gè)是DUL 5mm探頭，只有1H、2H和13C 3個(gè)通道，無法檢測(cè)其他雜核，應(yīng)用范圍窄，通常只作備用。

固體核磁共振譜儀配備有3個(gè)探頭，分別是3.2 mm、4 mm以及7 mm。3.2 mm是H/F-X探頭，1H和19F共用一個(gè)通道，MATCH共用而TUNE則是分開的，同時(shí)這個(gè)探頭還配備了1H/19F頻率過濾器，可以在檢測(cè)19F的同時(shí)對(duì)1H去偶；4 mm和7 mm都是H-X探頭。這3個(gè)探頭基本上能夠滿足科研需要。

液體核磁探頭所要求承載的功率要低于固體核磁，尤其是在進(jìn)行高功率去偶或其他需要高功率的實(shí)驗(yàn)，因此，固體核磁對(duì)于功放及探頭的要求較高。另外，核磁中心為液體和固體探頭都配備了低溫單元，變溫實(shí)驗(yàn)可以做到-80-100 ℃左右。

1.2 核磁管

液體核磁配備5 mm核磁管，5 mm為普遍使用的規(guī)格，日常檢測(cè)時(shí)，液體核磁管轉(zhuǎn)速低，因此，通用材料的核磁管及帽子就可以滿足常溫還是變溫實(shí)驗(yàn)要求；固體核磁管材料為二氧化鋯陶瓷(ZrO2)，硬度高，耐磨，耐壓，但是易碎，因此，日常裝樣時(shí)要避免與硬物碰撞，不能刮擦，不能使轉(zhuǎn)子受力不均，帽子雖然材料不一樣，但使用過程中都要避免硬物(如取帽器等)刮傷帽子表面，且要在溫度范圍內(nèi)使用，以免高速旋轉(zhuǎn)時(shí)帽子脫落或永久變形，輕則樣品散落污染探頭，重則劇烈震動(dòng)損壞定子，對(duì)探頭造成不可挽回的損害。

2 實(shí)驗(yàn)創(chuàng)建模式

2.1 樣品性質(zhì)

當(dāng)科研人員最初得到核磁樣品時(shí)，應(yīng)該先嘗試使用不同的氘代試劑溶解樣品，盡量選用溶解性較好的氘代試劑，但同時(shí)要避免氘代試劑譜峰與樣品峰重疊，否則，氫的積分、碳的數(shù)目以及二維譜中H-H相關(guān)和H-C相關(guān)的信息都會(huì)受到影響。另外，在培訓(xùn)及測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)有些學(xué)生喜歡用混合氘代試劑，混合氘代試劑不僅給譜圖解析引入更多困難，而且在前期鎖場(chǎng)勻場(chǎng)過程中也費(fèi)時(shí)費(fèi)力，因此，建議在單一氘代試劑確實(shí)無法滿足檢測(cè)所需樣品濃度后方可使用混合氘代試劑，且混合氘代試劑不可超過2種。

但是，當(dāng)樣品不溶于任何氘代試劑，或者溶解后所需的結(jié)構(gòu)信息被破壞，此時(shí)液體核磁已經(jīng)不能滿足測(cè)試需求了，而只能通過固體核磁進(jìn)行檢測(cè)，液體核磁所需樣品量一般較少，而固體核磁所需樣品量大約在100 mg，且裝樣結(jié)果要求緊、實(shí)、滿。另外，固體核磁樣品必須沒有磁性，因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)有些核磁管放到探頭里面，魔角旋轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)，而且樣品也吹不出來，最初以為是核磁管卡在探頭里面，把探頭拆下來發(fā)現(xiàn)核磁管不在探頭里面，在查看磁體中心上下通道發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)子被吸附在這個(gè)通道的內(nèi)壁，原因是因?yàn)闃悠酚写判?，所以魔角旋轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)、核磁管被磁體吸住，所幸沒有造成磁體失超，否則后果不堪設(shè)想。液體樣品如果有磁性，鎖場(chǎng)勻場(chǎng)困難以及最終譜圖分辨率和靈敏度會(huì)很差，同時(shí)由于液體樣品量少且轉(zhuǎn)速很低，故不會(huì)對(duì)儀器造成損害，而固體核磁樣品量特別大、魔角頻率甚至能達(dá)到100 kHz，所以固體磁性樣品極有可能對(duì)儀器造成損害乃至失超。因此，要求科研人員在送樣單上注明樣品是否具有磁性，盡可能地保證儀器不受損害。

科研人員要根據(jù)樣品性質(zhì)選擇合適的測(cè)試手段，最終目的都是在保證儀器不受損害前提下盡可能多的到樣品結(jié)構(gòu)信息，為科研順利展開提供便利條件。

2.2 實(shí)驗(yàn)創(chuàng)建模式

日常檢測(cè)最常用的檢測(cè)核有1H、13C、19F以及31P，另外還有一些不常見檢測(cè)核，如11B、15N、17O、23Na、27Al、77Se以及195Pt等。下面以1H和13C核來比較液固核磁在參數(shù)設(shè)置方面的差異性。

2.2.1 液體核磁實(shí)驗(yàn)創(chuàng)建

液體核磁檢測(cè)時(shí)，將樣品放入自動(dòng)進(jìn)樣器的對(duì)應(yīng)編號(hào)中，然后，在IconNMR界面對(duì)應(yīng)編號(hào)輸入樣品信息，包括樣品名、溶劑、測(cè)試項(xiàng)目、采樣次數(shù)及譜寬。檢測(cè)1H時(shí)選擇1H標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)，標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)中主要參數(shù)的默認(rèn)設(shè)置(脈寬P1、功率PLW1、弛豫恢復(fù)時(shí)間D1等)基本能夠滿足所有1H檢測(cè)要求，日常檢測(cè)中需要修改的是采樣次數(shù)NS、譜寬SWH以及激發(fā)中心O1P，這些參數(shù)只需要根據(jù)測(cè)試要求修改，無需用標(biāo)樣重新校準(zhǔn)；檢測(cè)13C時(shí)也只需選擇13C標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)，需要修改的是NS、SWH以及O1P，雖然檢測(cè)13C需要對(duì)1H去偶，但是默認(rèn)去偶功率值已經(jīng)能夠滿足液體狀態(tài)下去偶要求。

當(dāng)測(cè)試人員發(fā)現(xiàn)樣品無法lock和shim，或者譜圖較之前相比分辨率或靈敏度有所降低，則可能是3D shim需要重新校準(zhǔn)。因?yàn)樵趦x器安裝初期，磁場(chǎng)還不是很穩(wěn)定會(huì)有較大的漂移，故需要經(jīng)常3D shim。

2.2.2 固體核磁實(shí)驗(yàn)創(chuàng)建

固體核磁與液體核磁不同，幾乎每個(gè)固體核磁樣品在測(cè)試之前都要用標(biāo)樣來校準(zhǔn)化學(xué)位移讀出SR值以及校準(zhǔn)主要采樣參數(shù)。盡管樣品性質(zhì)決定了固體核磁技術(shù)的分辨率和靈敏度比液體核磁低，但高功率去偶(high power decoupling，HPDEC)、交叉極化(cross polarization，CP)以及魔角旋轉(zhuǎn)(magic angle spinning，簡稱為MAS)3種窄化譜線和增強(qiáng)靈敏度技術(shù)已經(jīng)使固體核磁技術(shù)有了長足的發(fā)展。

(1)1H實(shí)驗(yàn)。選擇onepulse脈沖序列，同時(shí)將采樣核設(shè)置為1H，去偶核設(shè)置為“OFF”，然后用標(biāo)樣Adamantane(金剛烷)來校準(zhǔn)化學(xué)位移并讀出SR值，同時(shí)根據(jù)探頭和功放功率限值的60%作為采樣功率PLW1，選這樣一個(gè)比例作為功率目的是保護(hù)探頭和功放，再根據(jù)這個(gè)功率來校準(zhǔn)脈寬P1。

(2)13C實(shí)驗(yàn)。最常用的是高功率去偶(HPDEC)以及交叉極化(CP)2個(gè)實(shí)驗(yàn)。

HPDEC實(shí)驗(yàn) 用標(biāo)樣金剛烷(Adamantane)來校準(zhǔn)化學(xué)位移并讀出SR值，通過指令POPT、GS以及PULSE等來校準(zhǔn)P1、PLW1、PLW12以及PCPD2，需要注意，由于去偶功率較高，故采樣時(shí)間AQ需要限制在一定范圍內(nèi)，最長不超過50 ms，而當(dāng)AQ為50 ms時(shí)，弛豫恢復(fù)時(shí)間D1必須設(shè)為1 s或更長，同時(shí)輸入去保護(hù)參數(shù)“-Dlacq”，因?yàn)楦吖β蕰?huì)產(chǎn)生高溫，如果采樣時(shí)間太長而弛豫恢復(fù)時(shí)間太短，有可能會(huì)燒毀探頭。如果確有需要采樣時(shí)間超過50 ms，則去偶功率和占空比(射頻開啟時(shí)間與關(guān)閉時(shí)間的比例)必須相應(yīng)的降低。

(3) CP實(shí)驗(yàn)。由于13C的自然豐度為1.1%，而1H的自然豐度為99.99%，故直接測(cè)定13C信號(hào)很弱，將1H的信號(hào)強(qiáng)度傳遞給13C，再采集碳譜，同時(shí)對(duì)1H去偶，這樣的技術(shù)就是交叉極化，即CP。因此，CP實(shí)驗(yàn)中，連接1H較多的13C，在進(jìn)行CP實(shí)驗(yàn)時(shí)這個(gè)13C的信號(hào)相對(duì)較強(qiáng)，CP實(shí)驗(yàn)有兩個(gè)作用，① 增加信噪比(S/N)，② 節(jié)省采樣時(shí)間，因此，CP實(shí)驗(yàn)對(duì)功放和探頭的損害比HPDEC實(shí)驗(yàn)小。如果碳周圍沒有氫，CP實(shí)驗(yàn)可能沒有信號(hào)，此時(shí)，可用HPDEC來檢測(cè)。根據(jù)檢測(cè)檢驗(yàn)，先利用之前優(yōu)化參數(shù)采集一張?zhí)甲V，對(duì)比前后兩次譜圖信號(hào)強(qiáng)度與峰形是否接近，如果強(qiáng)度降低較多，則需重新優(yōu)化CP條件。優(yōu)化CP條件的標(biāo)樣為丙氨酸(Alanine)，通過指令POPT、GS以及PULSE等來校準(zhǔn)CP實(shí)驗(yàn)的主要參數(shù)SPW0、PLW1、PCPD2、PLW12以及P15等。在校準(zhǔn)過程中，設(shè)置去偶功率為探頭及功放功率限值的60%以下為安全值，目的是為了保護(hù)保護(hù)探頭和功放。通常情況下，CP技術(shù)與魔角旋轉(zhuǎn)技術(shù)結(jié)合在一起使用，即CPMAS。

(4) MAS實(shí)驗(yàn)。液體樣品的各向異性相互作用可以被分子的快速布朗運(yùn)動(dòng)平均掉，但在固體樣品中，分子運(yùn)動(dòng)受限，速度慢，因此，實(shí)驗(yàn)中需要將樣品整體轉(zhuǎn)動(dòng)來模擬液體樣品中的分子運(yùn)動(dòng)，而SSNMR中起主導(dǎo)作用的各種相互作用絕大部分都和分子的取向有關(guān)，通過計(jì)算得知，當(dāng)樣品繞著與外磁場(chǎng)方向夾角為54.7°的軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，起主導(dǎo)作用的各種相互作用可以被平均掉，而這個(gè)角度54.7°就稱為魔角。魔角調(diào)節(jié)用標(biāo)樣KBr，因?yàn)镵Br具有能被MAS平均掉的相互作用、較窄的線性、比實(shí)際樣品靈敏度更高、信號(hào)強(qiáng)、在合適的頻率段等優(yōu)點(diǎn)。魔角調(diào)節(jié)是依據(jù)主峰半峰寬和左右第五級(jí)旋轉(zhuǎn)邊帶半峰寬來確定的，當(dāng)(主峰半峰寬-第5級(jí)邊帶半峰寬)/主峰半峰寬≤10%即可，據(jù)測(cè)試經(jīng)驗(yàn)，主峰的一級(jí)邊帶強(qiáng)度越高或者是FID圖中毛刺峰超過10 μs，說明魔角調(diào)節(jié)較好。

(5) 旋轉(zhuǎn)邊帶。固體核磁樣品在進(jìn)行MAS實(shí)驗(yàn)時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)邊帶，通常是一個(gè)主峰對(duì)應(yīng)一組旋轉(zhuǎn)邊帶，并且這些旋轉(zhuǎn)邊帶之間的位移差以及邊帶與主峰之間的位移差一定是MAS轉(zhuǎn)速的整數(shù)倍。基于旋轉(zhuǎn)邊帶這一特點(diǎn)，當(dāng)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)主峰與旋轉(zhuǎn)邊帶無法區(qū)分時(shí)，可以通過改變轉(zhuǎn)速來確定主峰，因?yàn)橹鞣宀粫?huì)隨著轉(zhuǎn)速改變而改變出峰位置。由于樣品中往往不止一個(gè)主峰，為了防止一個(gè)主峰的邊帶與另一個(gè)主峰重疊，一定要選擇一個(gè)最合適的轉(zhuǎn)速，這個(gè)轉(zhuǎn)速既要保證采樣結(jié)果，又要確保所有的邊帶不要與任何一個(gè)樣品峰重疊。測(cè)試過程中發(fā)現(xiàn)，主峰的邊帶越多，主峰的強(qiáng)度就會(huì)變的越低，這是因?yàn)樾D(zhuǎn)邊帶會(huì)平均掉一部分信號(hào)而導(dǎo)致各向同性化學(xué)位移峰(主峰)強(qiáng)度降低。

(6) 弛豫恢復(fù)時(shí)間實(shí)驗(yàn)。液體核磁的弛豫恢復(fù)時(shí)間D1的默認(rèn)值已經(jīng)能夠滿足所有實(shí)驗(yàn)要求，無需重新檢測(cè)。而固體核磁中，不同位置13C的弛豫恢復(fù)時(shí)間可能差別很大，因此，經(jīng)常要通過CP MAS實(shí)驗(yàn)測(cè)定每一個(gè)13C的T1，而D1值為最大T1值的5倍時(shí)最為合理，因?yàn)榇藭r(shí)所有的13C都能在這個(gè)時(shí)間內(nèi)弛豫恢復(fù)回來。對(duì)于經(jīng)常研究的體系來說，弛豫時(shí)間的測(cè)定有助于在最佳的實(shí)驗(yàn)條件下測(cè)樣，對(duì)于偶爾測(cè)定一、二次的樣品，可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)快速的優(yōu)化弛豫恢復(fù)時(shí)間。

(7) 采樣時(shí)間。固體核磁實(shí)驗(yàn)中，采樣時(shí)間長了會(huì)造成基線太粗，信噪比差(見圖3)；采樣時(shí)間短了會(huì)造成信號(hào)出峰不完全，產(chǎn)生截尾現(xiàn)象。如果采樣時(shí)間長，測(cè)試人員需要查看FID，在噪聲大約為信號(hào)長度兩倍的位置讀出TD值，然后輸入TDEFF指令，輸入此TD值，即可得到截取后的譜圖，若要還原到原始譜圖，將TDEFF設(shè)置為0即可。

圖3 固體核磁采樣時(shí)間與譜圖

(8) 鎖場(chǎng)勻場(chǎng)。固體核磁實(shí)驗(yàn)不需要鎖場(chǎng)，并且在魔角高轉(zhuǎn)速條件下，勻場(chǎng)也變得并不重要，因?yàn)橐话闱闆r下，實(shí)際樣品的譜線遠(yuǎn)寬于標(biāo)準(zhǔn)樣品的譜線，因此，實(shí)際樣品對(duì)勻場(chǎng)的要求遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)樣品，這與液體NMR差別很大，然而當(dāng)實(shí)際樣品的譜線小于或等于標(biāo)準(zhǔn)樣品的線寬時(shí)最好進(jìn)行勻場(chǎng)，也可以直接用實(shí)際樣品做勻場(chǎng)，適合勻場(chǎng)的標(biāo)樣有金剛烷(13C)、硅橡膠(1H、13C)以及水(1H)。

(9) 變溫實(shí)驗(yàn)。液體與固體核磁變溫實(shí)驗(yàn)都需要self-tune來選擇最優(yōu)變溫條件，以便盡快達(dá)到所需溫度，節(jié)約實(shí)驗(yàn)時(shí)間。另外，測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)，某些樣品在高溫時(shí)容易出現(xiàn)熔融現(xiàn)象，這時(shí)應(yīng)該采用onepulse來檢測(cè)，因?yàn)橛肅PMAS測(cè)試熔融樣品，有可能造成不出峰，更嚴(yán)重的是液體樣品高速旋轉(zhuǎn)有可能溢出核磁管污染探頭，造成不可挽回的損失。

2.2.3 調(diào)諧

無論是液體核磁還是固體核磁，測(cè)樣時(shí)都需要調(diào)諧，調(diào)諧是調(diào)節(jié)探頭線圈的共振頻率到觀察核的共振頻率，以使功率最大程度的傳輸至NMR線圈，即達(dá)到最大的射頻場(chǎng)和最小的反射功率(反射功率會(huì)損壞電子器件，例如：探頭及功放)(見圖4)。

圖4 調(diào)諧曲線

2.2.4 小結(jié)

液體核磁與固體核磁在實(shí)驗(yàn)設(shè)置方面有很多不同，主要體現(xiàn)在樣品性質(zhì)(剛性或柔性、碳是否連接氫等)、測(cè)試要求(轉(zhuǎn)速、溫度等)及采樣參數(shù)校準(zhǔn)(功率、脈寬等)3個(gè)方面，當(dāng)然，二者在很多方面也有相同點(diǎn)，例如調(diào)諧目的、變溫實(shí)驗(yàn)的self-tune以及譜圖處理等。總體來說，固體核磁在檢測(cè)要求及參數(shù)校準(zhǔn)方面要比液體核磁復(fù)雜很多，這是因?yàn)閷?duì)于固體核磁而言，每個(gè)樣品都要根據(jù)自身性質(zhì)來校準(zhǔn)參數(shù)及選擇檢測(cè)要求，且固體核磁檢測(cè)往往伴隨著高轉(zhuǎn)速，因此有旋轉(zhuǎn)邊帶的樣品需要選擇最優(yōu)轉(zhuǎn)速。

3 日常管理

核磁中心對(duì)液體核磁及固體核磁采用集中管理模式，即送樣、簽機(jī)時(shí)、數(shù)據(jù)網(wǎng)盤傳輸、加注液氮液氦、供應(yīng)載氣及培訓(xùn)學(xué)生等方面都是統(tǒng)一安排，這是為了提高核磁儀器設(shè)備利用率，促進(jìn)核磁儀器全校共享[2-8]。但液體固體核磁在簽機(jī)時(shí)、供應(yīng)載氣及培訓(xùn)學(xué)生方面存在差別。目前，液體核磁0.5 h為1個(gè)機(jī)時(shí)，常規(guī)氫譜1個(gè)機(jī)時(shí)可以檢測(cè)6～10只，而固體核磁由于裝樣時(shí)間長、參數(shù)優(yōu)化復(fù)雜及測(cè)試時(shí)間差別很大等特點(diǎn)，固體核磁檢測(cè)根據(jù)學(xué)生樣品特點(diǎn)及測(cè)試要求，靈活簽約時(shí)間，短則0.5 h，長則一天甚至更長；固體需較大氣流量來托住及高速轉(zhuǎn)動(dòng)核磁管，液體核磁載氣主要是進(jìn)樣和出樣功能，因此固體核磁對(duì)于載氣純凈及干燥程度要比液體核磁更高一些，基于這個(gè)原因，核磁中心配備了一套集中供氣系統(tǒng)，包括空壓機(jī)組、冷凝機(jī)、冷干機(jī)、吸干機(jī)以及兩個(gè)400 L儲(chǔ)氣罐，同時(shí)，為了變溫實(shí)驗(yàn)配備了集中供應(yīng)高純氮設(shè)備；培訓(xùn)學(xué)生方面，液體核磁有自動(dòng)進(jìn)樣器，主要培訓(xùn)學(xué)生上樣、輸入樣品信息及處理譜圖方法，固體核磁則需要培訓(xùn)學(xué)生裝樣、手動(dòng)調(diào)諧、脈沖原理、脈沖選擇及參數(shù)校準(zhǔn)等。另外，核磁中心根據(jù)樣品測(cè)試量、儀器使用率、以及是否參與重大課題的申請(qǐng)等三方面建立了一套績效考核方案[9-12]，目的是為了建立和完善核磁儀器設(shè)備管理體制，優(yōu)化運(yùn)行機(jī)制，更好地為科研及教學(xué)服務(wù)[13-16]。

4 結(jié) 語

核磁在科研方面發(fā)揮著非常重要的作用，作為核磁儀器管理者，應(yīng)該深入研究儀器測(cè)試方法，最大限度地結(jié)合液體核磁和固體核磁在樣品測(cè)試方面的優(yōu)勢(shì)。但是，二者在實(shí)驗(yàn)創(chuàng)建模式及日常管理方面有著一定的差異，尤其是在實(shí)驗(yàn)創(chuàng)建方面，這是由檢測(cè)樣品性質(zhì)和儀器特點(diǎn)決定的，在日常檢測(cè)時(shí)，要能夠根據(jù)樣品特點(diǎn)及科研人員希望得到的結(jié)構(gòu)信息來決定采取哪種測(cè)試方法來分析樣品，以便更好地為科研服務(wù)。

[1] 何永佳, 胡曙光, 29Si 固體核磁共振技術(shù)在水泥化學(xué)研究中的應(yīng)用[J]. 材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào), 2007, 25(1): 147-153.

[2] 王 艷, 孟 勤, 張沐新. 大型儀器設(shè)備區(qū)域共享平臺(tái)建設(shè)探究[J]. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2016, 35(6): 266-268．

[3] 李 盛, 劉朝暉. 高校大型儀器設(shè)備資源共享平臺(tái)建設(shè)與管理[J]. 實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù), 2015,13(1): 198-212．

[4] 夏興有, 潘信吉. 高校大型儀器設(shè)備共享的研究與探討[J]. 實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù), 2015,13(1): 201-204．

[5] 梁 宏. 大型儀器設(shè)備共享平臺(tái)建設(shè)實(shí)踐[J]． 實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2015, 32(1): 5-8．

[6] 蔡 鷹. 高校大型儀器設(shè)備共享管理體制與運(yùn)行機(jī)制的探討[J]. 實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理, 2014,31(11): 234-237．

[7] 蔣志萍. 基于微積分思想的教學(xué)實(shí)驗(yàn)室績效評(píng)價(jià)體系[J]. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索, 2011,30(6): 158-161.

[8] 李 成, 范曉蓉. 高校實(shí)驗(yàn)室績效評(píng)價(jià)系統(tǒng)研究[J]. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索, 2010, 29(3): 166-169.

[9] 李 琰, 饒 星, 甘煥英, 等. 高校實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員績效考核的三類四效益方法[J]. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索, 2011, 30(8): 369-372.

[10] 吳 良, 鄒志宏, 吳文華,等. 基于實(shí)驗(yàn)室智能管理系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室績效分析計(jì)算方法[J]. 實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理, 2012, 29(6): 193-196.

[11] 武向俠, 白 楊. 高校大型儀器設(shè)備共享管理模式和運(yùn)行機(jī)制探究[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2016, 35(1): 250-253．

[12] 李井葵, 張海彬. 高校儀器設(shè)備共享平臺(tái)建設(shè)的實(shí)踐探索[J]. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2012, 31(4): 452-454．

[13] 楊 兵, 陳麗萍. 大型儀器設(shè)備開放共享管理探究[J]. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索, 2014, 33(8): 266-268．

[14] 張曉東, 黃 云, 李井葵, 等. 中外知名涉農(nóng)高校大型儀器平臺(tái)的特征比較[J]. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索, 2016, 35(5): 275-279．

[15] 梁思率, 楊樹國, 王 臻, 等. 儀器共享平臺(tái)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[J]. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索, 2016, 35(6): 277-279．

[16] 葉二妹, 王金明. 高校儀器設(shè)備全生命周期利用率最大化的構(gòu)建[J]. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索, 2016, 35(7): 284-287．

Discussion on Differences of Experiment Creation Mode and Management of Liquid NMR and SSNMR

YU Lei, SHU Jie, WANG Lu, FANG Wei

(Testing and Analysis Center, Soochow University, Suzhou 215123, Jiangsu, China)

There are differences in four aspects of liquid NMR and SSNMR, such as instrument structure and accessories, nature of sample, experiment creation mode and daily management. Researchers are able to select testing requirements and calibrate corresponding parameters according to properties of each sample if they understand these differences. There are also many similarities in both NMRs, for example, tuning purpose, self-tune of variable temperature experiments, spectra processing and so on. Generally, testing requirements and parameters calibration of SSNMR are much more complex than liquid NMR. Each sample of SSNMR has to choose testing requirements and calibrate corresponding parameters according to its properties. Besides, anisotropic interaction of liquid samples can be averaged by the brown motion of molecule, but molecular motion is limited and motion speed is slow in solid samples. Therefore, solid-state samples need to rotate as a whole to simulate molecular motion of liquid samples in order to eliminate the anisotropy of solid-state samples. Researchers can serve teaching and scientific research much better in testing and daily management if they master characteristics of liquid NMR and SSNMR.

liquid nuclear magnetic resonance; solid state nuclear magnetic resonance; experiment creation mode; parameter calibration; molecular motion

2016-11-10

國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(21571136)

余 磊(1982-)，男，江蘇連云港人，碩士，實(shí)驗(yàn)師，主要從事核磁共振譜儀實(shí)驗(yàn)及維護(hù)管理研究。

Tel.:13771900501；E-mail: yulei198415@163.com

G 482.0

A

1006-7167(2017)08-0279-05