NMR用語集

NMR用語集

はじめに

まず、専門用語は英語で「glossary」または「jargon」といいますので、なにか気になる専門用語を見つけた人は、自分で調べて見るといいと思います。

一応、現在、パッと見つけたいくつかのページを参考にして一度まとめますが、今後加筆することが大いに考えられます。高分子とNMRというページは今後作成予定です。今回は、アルファベット順で並べますが、あいうえお順にするか、アルファベット順にするか、カテゴリーで分けるか、それぞれのページを作るかついては、今後、検討します。

用語

a

Absolute Value(絶対値):スペクトルの実部と虚部の2乗の和の平方根を取ることで得られるスペクトルのことです。ピークは吸収モードよりもはるかに広いです。

Absorption Mode(吸収):ピークが公称的にローレンツ形状(Lorentzinn shape)を持つNMRスペクトルを表示する慣用的なモードです。

Acquisition Time(取得時間):自由誘導減衰(FID)のデジタル化の持続時間のことです。1D スペクトルの場合には、単一の FID がサンプリングされる間の合計時間 aq = td * dwで決定されます。信号がFIDの終わりに向かって完全に減衰するように設定されます(これは、横方向の緩和時間T2に対応します)。aqが短い値に設定されると分解能が低下し、aq>T2の場合、FIDの最後にノイズのみがサンプリングされることになるため、実験時間が不必要に長くなってしまいます。

Aliasing (エイリアス、Foldback):ナイキスト周波数の2倍以下のデジタイズレートによる、スペクトルウィンドウの外側に由来する偽ピークの発生。

alpha and beta Spin States :スピン1/2原子核の2つの状態が磁場中で考えられます。慣例では、磁力比が正であれば、aの状態の方がエネルギーが低い(p、Boと並ぶ)ことになります。

Aualog-Digital Converter:検出器からの電圧を2進数に変換するハードウェアコンポーネント。

Antiphase(反転):互いに180°の方向を向いているスピンベクトルを説明するために使われる用語。また、反相スピンによって生成されるスペクトルピークの反対方向(正/負)を指す。

Apodization:変換前のデジタル化されたFIDを数学的な関数で乗算することで、シグノロイーズ比やスペクトルの分解能が向上しますが、同時に両方を向上させることはできません。

Artifacts:パルスシーケンスやスペクトロメータシステムの不完全性に起因する、偽ピークやノイズのバーストなどのスペクトルの不要な成分のことです。使用した化学構造とパルスシーケンスに基づいて、存在してはならない分子のNMRスペクトルに現れるノイズでもあります。

Attached Proton Test (APT) :奇数個の陽子がくっついた炭素に対応するピークが、偶数個の陽子に対応するピークと正反対に現れる1次元スペクトルが得られるパルス列。

Axial Peaks:中心でf1軸と交差するf2軸に平行なスポットの列からなる2次元スペクトルのアーチファクト。

b

B0:核磁気モーメントが進行する方向に関する静磁場。大きさをテスラまたはプロトンのラーモア歳差運動の周波数で表したものです。

B0 Inhomogeneity:B0の空間的不均一性。T2に寄与し、線幅を広げる原因となる。

B1:原子核に印加される高周波磁場。B0を中心とした軸を中心とした核磁気モーメントの偏移を引き起こす。

Roltzmann Distribution:熱平衡状態で可能なエネルギーレベルの中での核スピンの分布。核磁気回転比(後述)が正の場合、Boの方向に密度過剰(偏光)を生じる。

c

Chemical Shift(化学シフト):核磁気共鳴(NMR)分光法では、化学シフトは、標準物質(有機溶媒中の内部標準として、テトラメチルシラン、TMS、が最も利用されています)と比較して与えられた原子核の共鳴周波数の差である。これがNMR分光法の基礎となっています。化学シフトは、NMRスペクトルのx軸スケールで百万分の一(parts per million, ppm)で表されます。

Clipping :受信機および/またはアナログ/デジタル変換器の過負荷により、変換されたスペクトルにスプリアスおよび不整形なピークが発生します。

Coil(コイル):磁場を発生させるために使用される導体から作られた、1つ以上のループ。NMRでは、一般的に高周波コイルを指す。

Coherence(コヒーエンス):原子核が一定の位相関係で前処理し、スピン状態を交換できる状態。コヒーレンスに関連する遷移のΔM1に応じて、ゼロコヒーレンス、単量子コヒーレンス、二重量子コヒーレンスなどがある。一量子コヒーレンスのみが直接観測可能な磁化をもたらす。

Coherenoe Pathwav Selectio:最終的にパルスシーケンスで検出される磁化のための特定の一連のコヒーレンスを選択するために適切な位相サイクルを使用します。望ましくない共振を抑制しますが、所望の磁化を観測することができます。

Continuous Wave (連続波、CW):B1を連続的に印加し、B0の大きさまたは周波数を変化させて原子核を連続的に共鳴させるNMRスペクトルの観測方法。

d

Digital Filtering(デジタルフィルタリング):時間領域スペクトルの高周波数成分をフィルタリングすることにより、ラップアラウンドアーチファクト(wraparound artifacts)を除去する、新しい分光器に見られる機能です。各キャリアごとに異なるデジタルフィルターがかけられているようです。このデジタルフィルターを取り除かないと、うまく解析できないこともあり、解除方法もいろいろと特許が出願されています。pythonのnmr-glueと呼ばれるモジュールやMastre NovaといったNMR解析ソフトウェアでも独自にデジタルフィルターを解除しています。

e

Echo(エコー):横磁化のリフォーカスによる磁気共鳴信号の一形態。

Echo Time ( エコー時間、TE ) :スピンエコーシーケンスにおける90度パルスからエコーの最大値までの時間。

f

flip angle(フリップ角):NMRでは、スピンの角度が変えて、そのスピンの動きを見ることで原子レベルの化学状態を確かめます。どうやって角度を変えるかというと、ラジオ波(RF波)を当てることで傾けます。角度は加える時間を調節することによって任意の角度に傾けることができます。このときの角度をフリップ角と呼び、その短時間の回転磁場のことをRFパルスという。外部磁場に対して垂直方向、つまり90°のフリップ角を持たせるためのRFパルスを特に90°パルス、外部磁場と反対向き、つまり180°のフリップ角を持たせるためものを180°パルスという。フリップ角はRFパルスの振幅やパルス幅によって調整します。角度を変えるのはRFパルスを照射する時間のために、NMRユーザーは時間を見るだけで大体の角度を言い当てます(経験によるものですね)。

Free Induction Decay (自由誘導減衰、FID)NMRでは、巨視的な磁石である原子核が高周波パルスに曝されて元の状態に戻るときに放出される信号の総和である。この時間変化する信号をフーリエ変換してNMRスペクトルを得る。

Fourier Transform ( フーリエ変換、FT ):時間領域の信号を周波数領域の信号に変換することができる数学的な技術。

g

Gradient ( グラジエント、G ):磁場勾配とは、ある量の他の量に対する変化のことです。NMRの文脈では、磁場勾配とは、距離に対する磁場の変化のことである。

Gyromagnetic Ratio(磁気回転比):与えられた原子核の磁場強度に対する共鳴周波数の比。

n

Nuclear Overhauser Effect (核オーバーハウザー効果、NOE):空間的に近い距離にある原子団対の片方の原子核にラジオ波を照射すると、他方の原子核の信号強度が大きくなること。さらに、交差ピークの強度は、NOE効果の大きさを表しており、空間的に近いほど信号強度が大きい、したがって、信号強度から原子核感距離情報を得ることができる

Nuclear magnetic resonance(核磁気共鳴、NMR):磁場中に置かれた原子核が高周波領域の電磁波を吸収して再放出する物理現象。

s

Shimming(シム、シム調整):核磁気共鳴(NMR)実験中に印加される磁場の不均一性を補正するために行われるプロセスです。ロック信号の強度(ビデオ赤外線)を観察するか、FIDの形状をモニターすることで行われます。

spectral width(sw):スペクトル幅は、取得したスペクトルの幅を与えます(Brukerの装置では、swはppm単位、swhはHz単位)。

t

Time Domain point(td、タイムドメインデータポイント ): サンプリングされるポイントの数は、「タイムドメイン」データポイント(td)と呼ばれます。FIDがサンプリングされる時間が長ければ長いほど、FIDに信号が残っている場合のスペクトルの分解能が向上します。

参照論文

King, Roy W., and Kathryn R. Williams. “The Fourier transform in chemistry—NMR: A glossary of NMR terms.” Journal of Chemical Education 67.4 (1990): A100.

ブログカテゴリの最新記事