Báo cáo phân tích công cụ 1 HC

Phương pháp phổ NMR nghiên cứu cấu trúc phân tử bằng sự tương tác bức xạ điện từ tần số radio với tập hợp hạt nhân được đặt trong từ trường mạnh.. Hiệu ứng Zeeman Khi đặt một tập hợp hạ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TRÀ VINH KHOA HÓA HỌC ỨNG DỤNG

- -

BÁO CÁO PHÂN TÍCH CÔNG CỤ 1 CHỦ ĐỀ: CỘNG HƯỞNG TỪ HẠT NHÂN (NMR) Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Xuân Thị Diễm Trinh Lớp: DA15HHB Sinh viên thực hiện: MSSV: 1 Trần Thị Thuỳ Dương 112615004

2 Nguyễn Hoàng Phương Nam 112615063

3 Nguyễn Bá Phong 112615102

4 Nguyễn Thuỵ Huyền Trang 112615112

5 Nguyễn Thị Bích Trâm 112615113

Trà vinh, ngày 24 tháng 09 năm 2018

GIỚI THIỆU CHUNG 4

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CỘNG HƯỞNG TỪ HẠT NHÂN (NMR) 5 I CẤU TRÚC CỦA NGUYÊN TỬ 5

1 Thành phần của hạt nhân 5

2 Spin electron 5

3 Spin hạt nhân 6

II NGUYÊN TẮC CỦA PHƯƠNG PHÁP 8

III HẠT NHÂN TRONG TỪ TRƯỜNG 9

1 Hiệu ứng Zeeman và điều kiện cộng hưởng 9

2 Cơ chế hấp thụ bức xạ (Cộng hưởng) 12

IV SỰ CHE CHẮN VÀ ĐỘ CHUYỂN DỊCH HÓA HỌC 13

1 Sự che chắn 13

2 Độ chuyển dịch hóa học 14

V SỰ PHÂN TÁCH SPIN – SPIN (QUY TẮC n+1) 15

1 Sự phân tách spin – spin 15

2 Bản chất của sự phân tách spin – spin 18

3 Hằng số ghép cặp J 20

VI PHỔ KẾ CỘNG HƯỞNG TỪ HẠT NHÂN 21

1 Thiết bị sóng liên tục ( continuous- wase- CW) 21

2 Thiết bị biến đổi Fourier xung hóa (FT) 23

VII Cường độ pic hấp thụ và đường cong tích phân 25

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH PHỔ CỘNG HƯỞNG TỪ HẠT NHÂN 1 H VÀ 13 C 26

I PHỔ PROTON ( 1 H – NMR OR PROTON NMR) 26

1 Hạt nhân proton 26

2 Kí hiệu của phổ 27

2.1 Phổ bậc 1 28

2.2 Phổ bậc cao AB, A 2 B và ABX 29

II Phổ 13 C – NMR 31

1 Hạt nhân Carbon -13 32

2 Độ chuyển hoá học của Carbon – 13 32

III PHƯƠNG PHÁP GIẢI PHỔ 13 C VÀ 1 H ĐỂ XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC 38

1 Phổ proton NMR 38

2 Phổ 13 C – NMR 39

VÍ DỤ GIẢI PHỔ NMR 40

ỨNG DỤNG 44

TÀI LIỆU THAM KHẢO 46

GIỚI THIỆU CHUNG

Ngày nay các phương pháp vật lý, đặc biệt là các phương pháp phổ được sử dụng rộng rãi để nghiên cứu các hợp chất hóa học cũng như các quá trình phản ứng hóa học Những phương pháp này đặc biệt có ý nghĩa đối với việc xác định các hợp chất hữu cơ

Phổ cộng hưởng từ hạt nhân viết tắt tiếng Anh là NMR (Nuclear Magnetic Resonance) là một phương pháp vật lý hiện đại nghiên cứu cấu tạo của các hợp chất hữu cơ, nó có ý nghĩa quan trọng để xác định cấu tạo các phân tử phức tạp như các hợp chất thiên nhiên Phương pháp phổ NMR nghiên cứu cấu trúc phân tử bằng

sự tương tác bức xạ điện từ tần số radio với tập hợp hạt nhân được đặt trong từ trường mạnh Các hạt nhân này là một phần của nguyên tử và các nguyên tử lại được tập hợp thành phân tử Do vậy phổ NMR có thể cung cấp thông tin chi tiết về cấu trúc mà khó có thể nhận biết bằng bất kỳ phương pháp nào khác Có nhiều hạt nhân có thể nghiên cứu bằng kỹ thuật NMR, song hydro và carbon là chung nhất Trong khi phổ hồng ngoại phát hiện ra các nhóm chức có mặt trong phân tử, thì phổ cộng hưởng từ hạt nhân cho ta biết về số lượng nguyên tử khác biệt về mặt từ tính

có mặt trong phân tử nghiên cứu Phương pháp phổ biến được sử dụng là phương pháp phổ 1H-NMR và phổ 13C-NMR

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CỘNG HƯỞNG TỪ HẠT NHÂN

Hầu hết các nguyên tử H trong tự nhiên 99,985% không có neutron ( N=0), nhưng một phần nhỏ 0.015% có một neutron (N=1) trong mỗi hạt nhân Người ta thấy rằng có hai đồng vị tự nhiên của H và chúng có công thức tương ứng 1H và 2H Chỉ số trên một công thức chỉ khối lượng nguyên tử danh định A của nguyên tử và tổng số của Z:

Hình 1 Momen góc spin của electron trong từ trường ngoài B

Giá trị của s tương ứng với hai hướng có thể của vecto momen từ (hướng lên trên hoặc hướng xuống dưới) Hai trạng thái spin suy thoái này của electron bị suy biến tức có năng lượng như nhau khi không có mặt từ trường ngoài Electron hướng đối song (ngược hướng) với trường s = -1/2 có năng lượng thấp hơn electron hướng song song với trường s = +1/2

3 Spin hạt nhân

- Tất cả hạt nhân đều mang điện tích

- Một số hạt nhân có điện tích chuyển động xung quanh trục hạt nhân, chuyển động quay của điện tích này sinh ra momen từ dọc theo trục hạt nhân:

Trong đó:

I là số lượng tử spin hạt nhân

không tồn tại momen từ khi I = 0

thì tồn tại momen từ hay thì có hiện tượng NMR

là hệ số từ thẩm đặc trưng cho mỗi hạt nhân nguyên tử

- Giá trị tuyệt đối của momen spin hạt nhân P tính theo I:

P = (h/2π).I

- Giá trị tuyệt đối của momen từ tính theo I :

µ =γ(h/2π).I

Hình 2 Momen từ Bảng 1 Những hạt nhân thường gặp trong hợp chất hữu cơ

Đồng vị % Trong tự

nhiên Số proton Số neutron I µ

Độ nhạy tương đối

từ trường ngoài sẽ có năng lượng thấp hơn

Hình 3 Momen góc spin của hạt nhân từ trường ngoài B0Tổng số trạng thái spin có thể xác định trực tiếp theo giá trị sau:

m = 2I +1 Mỗi hạt nhân nguyên tử có một số lượng spin I hạt nhân nhất định, phụ thuộc vào số khối của nguyên tử A và số thứ tự nguyên tử Z:

III HẠT NHÂN TRONG TỪ TRƯỜNG

1 Hiệu ứng Zeeman và điều kiện cộng hưởng

a Hiệu ứng Zeeman

Khi đặt một tập hợp hạt nhân trong từ trường ngoài, trạng thái spin của hạt nhân bị phân tách về mặt năng lượng, với giá trị m dương lớn nhất tương ứng với trạng thái năng lượng thấp nhất ( bền nhất) Sự phân tách trạng thái trong từ trường được gọi là hiệu ứng Zeeman hạt nhân Như vậy trong từ trường ngoài các trạng thái spin tương đương về mặt năng lượng Vì hạt nhân là một điện tích điểm và một điện tích bất kì chuyển động đều sinh ra từ trường riêng, hạt nhân có momen từ µ được tạo ra bởi điện tích và spin của nó Năng lượng của trạng thái spin đã cho E tỷ

lệ thuận với giá trị m và cường độ từ trường B0

h là hằng số plank

là tỷ số từ thẩm là hằng số đối với mỗi hạt nhân và xác định sự phụ thuộc năng lượng vào từ trường

 Đối với hạt nhân Hydro

Hạt nhân Hydro có thể có 2 spin theo hai chiều kim đồng hồ (+1/2) và ngược chiều kim đồng hồ (-1/2), nên momen từ trong trường hợp này là có hướng ngược nhau Trong từ trường áp dụng, tất cả các proton đều có momen từ hoặc là cùng hướng hoặc ngược hướng với từ trường đó

Hình 4 Hai trạng thái spin được phép cho proton Hạt nhân H chấp nhận chỉ một sự định hướng này hoặc một sự định hướng kia đối với trường hợp áp dụng Trạng thái spin +1/2 là trạng thái năng lượng thấp vì

nó có cùng hướng với từ trường và ngược lại Như vậy, khi một từ trường ngoài được sử dụng thì các trạng thái spin suy yếu thành hai trạng thái có năng lượng không bằng nhau như hình 5

Hình 5 Các trạng thái của spin của proton khi không có và có từ trường áp dụng

 Đối với Clo

Trong trường hợp nguyên tử Clo, do có 4 trạng thái spin khác nhau (-3/2, -1/2,

½, 3/2) nên nguyên tử này có 4 mức năng lượng như hình 6 Các trạng thái spin 1/2 và -3/2 sắp xếp cùng hướng với từ trường áp dụng, còn trạng thái ½ và 3/2 thì sắp xếp ngược hướng với từ trường áp dụng

-Hình 6 Trạng thái spin của nguyên tử Clo khi có và không có từ trường áp

dụng

b Điều kiện cộng hưởng

Hiện tượng cộng hưởng từ hạt nhân xảy ra khi các hạt nhân được đặt cùng hướng với từ trường áp dụng hấp thụ năng lượng và chuyển sự định hướng spin của chúng đối với từ trường áp dụng như hình 7

Hình 7 Hấp thụ năng lượng xảy ra đối với proton và các hạt nhân có lượng

Đối với hạt nhân có số lượng spin khác 0 thì momen góc P được tính:

Độ chênh lệch năng lượng:

phụ thuộc vào cảm ứng của từ trường ngoài và bản chất của hạt nhân

mà nên

Đây là phương trình mô tả điều kiện cộng hưởng

Hình 8 Sự tách năng lượng trạng thái spin như là hàm số của cường độ từ

trường áp dụng B0

2 Cơ chế hấp thụ bức xạ (Cộng hưởng)

Với hạt nhân có I#0 khi đặt trong từ trường sẽ nhận 2I +1 hướng spin khác nhau về năng lượng Nhưng trước khi các hạt nhân này có thể hấp thu proton , hạt nhân phải được phân loại theo chuyển động chu kì không đổi

Khi có từ trường áp dụng, hạt nhân bắt đầu tiến động xung quanh trục spin của nó với tần số góc (tần số Larmor), tần số này tỷ lệ thuận với cường độ từ trướng áp dụng

Do hạt nhân mang điện tích, nên sự tiến động ( sự chuyển động giống như con quay đang quay) sinh ra một điện trường dao động có cùng tần số Nếu sóng tần số radio với tần số này tác động nên photon đang tiến động thì năng lượng có thể bị hấp thụ Nghĩa là, khi tần số của thành phần điện trường dao động bức xạ radio tới phù hợp với tần số của điện trường được sinh ra bởi hạt nhân đang tiến động thì spin sẽ thay đổi, điều này gọi là sự cộng hưởng, hạt nhân được gọi là có cộng hưởng với sóng điện từ tới

Tần số Larmor của momen từ của hạt nhân tiến động trong từ trường ngoài, là một hàm số , không phụ thuộc vào m và tất cả các hướng spin của hạt nhân

mà điều tiến động ở cùng tần số trong từ trường cố định

(rad.s-1)

Tần số dài:

V tiến động =ω /2π =γ Bo /2π

Hình 9 Qúa trình cộng hưởng từ hạt nhân đối với proton, từ trường áp dụng 1,41

tesla, sự hấp thụ xảy ra khi v=

IV SỰ CHE CHẮN VÀ ĐỘ CHUYỂN DỊCH HÓA HỌC

1 Sự che chắn

Hằng số chắn xuất hiện do hai nguyên nhân:

- Hiệu ứng nghịch từ: các điện tử bao quanh nguyên tử sinh ra một từ trường riêng, ngược chiều với từ trường ngoài nên làm giảm tác dụng của nó lên hạt nhân nguyên tử Lớp vỏ điện tử càng dày đặc thì từ trường riêng ngược chiều với từ trường ngoài càng lớn tức hằng số chắn càng lớn

Hình 10 Tính bất đẳng thức nghịch từ

Vì vậy, các proton nằm trong các nhóm có nguyên tử hay các nhóm nguyên tử gây hiệu ứng –I (Cl, Br, I, NO2…) sẽ có hằng số chắn nhỏ, trái lại khi các nhóm nguyên tử gây hiệu ứng +I (CH3, C2H5…) sẽ có hằng số chắn lớn

Hiệu ứng thuận từ: bao quanh phân tử là lớp vỏ điện tử, các điện tử này chuyển động sinh ra một dòng điện vòng, do đó xuất hiện một từ trường riêng có hướng thay đổi ngược hướng hoặc cùng hướng với từ trường ngoài Tập hợp tất cả các điểm trên các đường sức mà tại đó tiếp tuyến vuông góc với từ trường ngoài sẽ tạo

nên một mặt parabon Phía trong mặt parabon, từ trường tổng hợp nhỏ hơn B0 vì từ trường riêng ngược hướng với từ trường ngoài, còn phía ngoài parabon thì từ trường tổng hợp lớn hơn B0 vì từ trường riêng cùng hướng với từ trường ngoài Do

đó hằng số chắn phía ngoài parabon nhỏ còn phía trong thì có hằng số chắn lớn nghĩa là độ chuyển dịch học cùng các proton nằm phía ngoài parabon sẽ lớn còn phía trong sẽ nhỏ

Sơ đồ hiệu ứng thuận từ ở:a) benzene; b) nhóm C=C; c) nhóm C=O; nhóm

C≡C Khi đặt một hạt nhân nguyên tử vào một từ trường ngoài B0 thì các electron quay quanh hạt nhân cũng sinh ra một từ trường riêng B’ có cường độ ngược hướng và tỷ lệ với từ trường ngoài:

Công thức tính độ chuyển dịch hóa học:

Sự chuyển dịch so với TMS đối với proton đã cho phụ thuộc vào cường độ của

từ trường áp dụng Tỉ số các tần số cộng hưởng tương tự tỉ số giữa hai cường độ từ trường, điều này có thể gây nhầm lẫn khi so sánh các số liệu phổ đo được ở các

cường độ từ trường áp dụng khác nhau nên xác định thông số mới không phụ thuộc vào từ trường

Các yếu tố ảnh hưởng đến độ chuyển dịch hóa học:

 Độ âm điện của nguyên tử gắn vào nhân

 Hiệu ứng điện tử (hiệu ứng cảm và cộng hưởng)

 Hiệu ứng bất đẳng hướng (nghịch từ, thuận từ và hiệu ứng còng)

 Hiệu ứng điện trường

 Hiệu ứng dung môi

 Hiệu ứng do sự quay bị giới hạn

V SỰ PHÂN TÁCH SPIN – SPIN (QUY TẮC n+1)

1 Sự phân tách spin – spin

Một thông số khác ta có thể nhận thông qua phổ NMR qua sự phân tách spin – spin Sự phân tách spin – spin cho thấy có bao nhiêu Hydro liền kề ở mỗi dạng Hydro, cho pic hấp thụ hay cho 1 multiplet hấp thụ

 Xét phân tử 1,1,2 – tricloetan và phổ cộng hưởng từ nhân proton của nó:

Phân tử này chưa 2 loại hydro, với proton CHCl2 cộng hưởng ở tần số cao hơn so với các proton CH2Cl do hiệu ứng điện trường lớn hơn của hai liên kết C – Cl Hai proton CH2Cl có tần số cộng hưởng như nhau do sự quay liên kết C – C làm trung bình hóa các môi trường của chúng và làm chúng tương đương về mặt hóa học Do vậy 2 proton này có độ chuyển dịch hóa học như nhau Trong phổ NMR, sự cộng hưởng CH2Cl bị phân tách thành doublet 1:1 do tương tác với proton CHCl2 Đồng thời do sự tương tác lẫn nhau, proton CHCl2 bị phân tách bởi 2 proton CH2Cl do vậy kiểu phân tách phức tạp hơn

Hình 11 Phương pháp mũi tên xác định số lượng tử từ

Trên sơ đồ mũi tên, trong 1 số phân tử, cả 2 nhóm spin CH2Cl sẽ ngược hướng trong trường, có 1 vài phân tử khác, cả 2 nằm cùng hướng với trường, trong trường hợp còn lại, các spin sẽ định hướng theo chiều ngược lại Các proton CH2Cl trong mẫu có thể trải qua lần lượt 3 lần nhiễu loạn khác nhau, sự cộng hưởng của chúng

sẽ bị phân tách thành triplet, vì các spin CH2Cl có thể hgep1 thành cặp ngược nhau theo hai cách khác nhau, nên sẽ có gấp đôi số phân tử ở trạng thái này Sự cộng hưởng CHCl2 sẽ xuất hiện ở dạng triplet 1:2:1 với khoảng cách giữa các vạch giống nhau như ở doublet của CH2Cl

Hình 12 Phổ NMR của 1,1,2 – tricloethan ghi ở 60 MHz Cường độ của vạch phổ tổng cộng của các vạch thì tỉ lệ với số proton tạo ra mỗi nhóm đa vạch Ta có thể dự đoán về độ bội bằng cách xem xét các giá trị có thể của số lượng tử từ tổng cộng của hai proton CH2Cl Ta có I=1/2, nên m có thể nhận 2 giá trị +1/2 và -1/2, do đó đối với 2 proton này ta có:

Do vậy ta sẽ có 3 vạch:

không có sự xáo trộn cộng hưởng, sự ghép cặp này sao cho vạch trung tâm tương ứng với vị trí độ chuyển dịch hóa học

 Xét với ethyl iodide CH3CH2I và ethyl cloroacetat

- CH3CH2I: Các proton methylene được phân tách thành quartet (4 pic) và nhóm methyl được phân tách thành triplet (3 pic) Điều này được giải thích:

Hình 13 Phổ NMR của ethyl iodide ghi ở 60 MHz

- Ethyl cloroacetat: Proton của nhóm CHCl2 (của nhóm acyl) bị che chắn ít hơn (bị phản chắn nhiều hơn) so với các proton ở phần CH2 và CH3 và xuất hiện ở dạng single (1 pic) do chúng không nằm gần Hydro nào cả Các proton trong hai nhóm

CH2 và CH3 bị phân tách thành quarter và triplet tương ứng giống như CH3CH2I

Hình 14 Phổ NMR của Ethyl cloroacetat ghi ở 80 MHz

 Xét 2 – nitropropan

Ở 2 – nitropropan có 2 carbon liền kề mang Hydro (2C với 3 Hydro) tất cả có 6 Hydro này đều tương đương nhau và tạo thành 1 nhóm làm phân tách Hydro methin thành septet Mặt khác, proton methin (trên C mang nhóm Nitro) có độ chuyển dịch hóa học của 2 nhóm methyl

Hình 15 Phổ NMR của 2 – nitropropan

Từ đó ta nhận thấy rằng, số vậy do tương tác với n hạt nhân có I= ½ là n+1, cường độ các vạch được cho bởi hệ thức Newton (a+1)n hay theo tam giác Pascan Tam giác Pascan được sử dụng để đánh giá cường độ các vạch phổ đo tương tác với n hạt nhân tương đương có I=1/2 khác nhau đối với bậc 1 Các số ở mỗi dòng nhận được do công các cặp số cạnh nhau ở dòng trên

Hình 16 Tam giác Pascan

2 Bản chất của sự phân tách spin – spin

Sự phân tách spin – spin xuất hiện vì các Hydro trên nguyên tử carbon liền kề có thể cảm nhận được hướng spin của nguyên tử Hydro khác

Ví dụ nguyên tử Hydro trên Carbon A có thể cảm nhận được hướng spin nguyên tử Hydro trên Carbon B Trong một vài phân tử trong dung dịch, nguyên tử trên Carbon B lại có spin +1/2 (các phân tử dạng X), trong các phân tử khác, Hydro trên Carbon B có spin -1/2 (các phân tử dạng Y) Độ chuyển dịch hóa học của proton A bị ảnh hưởng bởi hướng của spin trong proton B Proton A được gọi là ghép cặp (hay tương tác) với proton B Mơi trường từ của nó bị ảnh hưởng bởi proton B có trạng thái spin +1/2 và -1/2 Do vậy proton A có giá trị độ chuyển dịch hóa học khác không đáng kể trong các phân tử dạng X so với trong các phân tử dạng Y

Hình 17 Hai phân tử khác nhau trong dung dịch với các mối quan hệ spin khác

nhau giữa hai proton HA và HB+ Trong các phân tử dạng X, proton A bị phản chắn không đáng kể vì trường của proton B cùng hướng với từ trường áp dụng và momen từ của nó được cộng thêm vào từ trường

+ Trong các phân tử dạng Y: Proton A bị che chán không đáng kể, nên

độ chuyển dịch hóa học của nó không tương tác, trường của proton B làm giảm hiệu ứng của từ trường áp dụng lên proton A

Do dung dịch có số phân tử dạng X và dạng Y gần bằng nhau ở bất kỳ thời điểm nào, nên hai sự hấp thụ có cường độ gần bằng nhau quan sát thấy đối với

protonA Sự cộng hưởng của proton A được phân tách bởi proton B được gọi là

Hình 18 Xác định hằng số ghép cặp J trong kiểu phân tách ở nhóm ethyl + Đối với tương tác của hầu hết các proton béo trong các hệ không vòng,

độ lớn của hằng số ghép cặp luôn nằm gần giá trị 7,5 ppm

+ Các dạng proton khác nhau cho độ lớn hằng số ghép cặp khác nhau Ví dụ: proton trans và cisthee streen liên kết đôi thường có giá trị xấp xỉ Jtrans= 17Hz và

Jcis = 10 Hz

Độ lớn của hằng số ghép cặp cung cấp 1 phần thông tin nào đó về cấu trúc của chất nghiên cứu Một số giá trị gần đúng của các hằng số ghép cặp điển hình

Hình 19 Một số giá trị gần đúng của các hằng số ghép cặp điển hình J(Hz)

VI PHỔ KẾ CỘNG HƯỞNG TỪ HẠT NHÂN

1 Thiết bị sóng liên tục ( continuous- wase- CW)

Sơ đồ nguyên lý:

Hình 18: các bộ phận cơ bản của phổ kế cộng hưỡng từ hạt nhân cổ điển

A Ống mẫu B Cuộc phát C Cuộn quét D Cuộn thu nhận E Nam châm Mẫu được hòa tan trong dung môi không có proton, thường là CCl4 và CDCl3 và một lượng nhỏ TMS được thêm vào với vai trò làm chất chuẩn nội

Cuvet mẫu là một ống thủy tinh hình trụ nhỏ treo lơ lững giữa 2 mặt cực của nam châm Mẫu được quay tròn xung quanh trục của nó để đảm bảo rằng tất cả các thành phần của dung dịch đều có từ trường tương đối đồng nhất Ở giữa các mặt của nam châm cũng đặt một cuộn dây ngắn với máy phát tần số radio 60MHz (RF) Cuộn dây này được cung cấp nâng lượng điện dùng để thay đổi hướng spin của các proton Một cuộn dây được đặt vuông gốc với máy dao động RF là cuộn

detector Khi không có sự hấp thụ năng lượng nào xảy ra thì cuộn dertector không bắt tính hiệu năng lượng mất đi bằng cuộn dao động RF Tuy nhiên, khi mẫu hấp thụ năng lượng, thì sự định hướng lại của các spin hạt nhân tạo ra tín hiệu RF trong mặt phẳng của derector và thiết bị sẽ đáp ứng bằng cách ghi nhận điều này như tính hiệu cộng hưởng hay pic

Ở cường độ từ trường không đổi, các dạng proton khát nhau trong phân tử tiến động ở các tần số khát nhau chút ít Thay vì thay đổi tần số của bộ dao động RFđể cho phép mỗi proton trong phân tử đi tới sự cộng hưởng, phổ kế RFNMR

sử dụng tín hiệu RF có tần số khôngđổi và thayđổi cường độ từ trường Khi cường độ từ trường tăng lên, các tần số tiến động của tất cả proton cũng tăng lên Khi tần số tiến động của dạng proton đã cho đạt tới 60Hz thì nó cộng hưởng.Khi cường độ từ trường tăng lên tuyến tính, bút ghi chuyển động dọc theo giấy, một dạng phổ điển hình được ghi ra như 1 pic trên giấy

Một đặc trưng có thể nhân ra phổ CW là các spic sinh ra bởi thiết bị CWcó sự rung,

là chuỗi dao động giảm dần, xảy ra sau khi thết bị quét qua spic Sự rung xảy vì các hạt nhân bị kích thích không có thời gian để phục hồi trở lại trạng thái cân bằng của chúng trước khi trường và bút ghi ở bộ phận ghi phổ,của thiết bị tiến tới vị trí mới, do đó chúng vẫn còn phát ra dao động, làm phân rã nhanh tín hiệu, được ghi nhận ở dạng rung Sự rung luôn có trong các thiết bị CW và được coi là

1 chỉ thị về tính thuần nhất cuả trường được điều chỉnh tốt Sự rung được đáng

để ý nhất khi pic là một singlet nhọn

Hình 19: một pic CW trông giống như sự rung

2 Thiết bị biến đổi Fourier xung hóa (FT)

Thiết bị CW hoạt động bằng sự kích thích các hạt nhân của 1 đồng vị đang được quan sát ở 1 thời điểm Trong trường hợp các hạt nhân có mỗi dạng proton khác nhau được kích thích 1 cách riêng biết, và pic cộng hưởng của nó quan sát thấy

và được ghi 1 cách độc lập với tất cả các proton khác Theo 1 cách khác, thường cho các thiết bị hiện đại, tinh vi, là sử dụng 1 năng lương mạnh và ngắn được gọi

là xung để kích thích tất cả các hạt nhân từ trong phân tử 1 cách đồng thời

Ví dụ như trong các phân tử hợp chất hữu cơ, tất cả các hạt 1H đều cộng hưởng tại

1 thờ ngắn (1-10 giây) để thực hiên, nguồn được bật và tắt nhanh, tạo ra xung như hình a Theo sự thay đổi của nguyên lý Heisenberg, ngay cả tần số của

bộ dao động tạo ra xung được đặt tới 90 MHz, nếu khoảng thời gian của xung ngắn thì tần số của xung không xác định vì dao dộng không đủ dài để thiết lập 1 tần số cơ bản thuần nhất Do đó, thực thế, xung chứa 1vùng tần số xung quanh tần số cơ bản (hình b).Vùng này đủ lớn để kích thích tất cả các dạng hydro khác nhau trong phân tử 1 lần với xung năng lượng này

Khi xung bị gián đoạn, các hạt nhân bị kích thích bắt đầu mất năng lượng kích thích của chúng và quay trở lại trạng thái spin ban đầu của chung, hiệntượ ng này gọi

là sự phục hồi Khi mỗi hạt nhân phục hồi, chúng phát ra năng lượng bức xạ

điện từ Vì phân tử chứa nhiều hạt nhân khác nhau, nhiều tần số khác nhau nên bức xạ điện từ được phát ra đồng thời Sự phát xạ này được gọi là tín hiệu phân

rã cảm ứng tự do (free induction decay-FDI)