極化轉(zhuǎn)移與相干轉(zhuǎn)移陳林2011年12月6號(hào)極化和極化轉(zhuǎn)移極化：

在恒定外場(chǎng)B0中，自旋系統(tǒng)按不同的磁量子數(shù)分裂成一系列能級(jí)，各能級(jí)上的布居數(shù)服從玻耳茲曼分布：能級(jí)間布居數(shù)之差稱為自旋極化。例如，自旋量子數(shù)為1/2的IS系統(tǒng)，按不同的|IzSz>構(gòu)成四能級(jí)圖，熱平衡時(shí)，各能級(jí)上的布居數(shù)分別為P1,P2,P3,P4.核的磁化是自旋向上和自旋向下的布居數(shù)差I(lǐng)和S的縱向磁化分別為：aaabbabbIISS2314極化和極化轉(zhuǎn)移極化轉(zhuǎn)移：

對(duì)上一個(gè)例子的I核加選擇性180°脈沖，使1、2能級(jí)上布居數(shù)倒轉(zhuǎn)，稱為選擇性布居數(shù)反轉(zhuǎn)，簡稱SPI(SelectivePopulationInversion).極化由原來的P1-P2，變成P2-P1。此時(shí)，S核的極化為P2-P3和P1-P4。雖然S核的磁化沒有改變，但是極化改變了。這種由于I核的極化變化而引起與它相耦合的S核的極化變化稱為極化轉(zhuǎn)移。對(duì)S核加90°觀測(cè)脈沖，可以看到極化轉(zhuǎn)移增強(qiáng)的信號(hào)。2,4能級(jí)間譜線強(qiáng)度與常規(guī)譜線的強(qiáng)度之比為：同樣可以得到1,3能級(jí)之間的共振信號(hào)的放大倍數(shù)：利用極化轉(zhuǎn)移可以增強(qiáng)γ值小的核靈敏度。極化轉(zhuǎn)移通常從豐核I(如1H)到稀核S(如13C),極化轉(zhuǎn)移的靈敏度增強(qiáng)因子γI/γS,它比NOE增強(qiáng)因子大，且與γS的符號(hào)無關(guān)。aaabbabbIISS2314極化和極化轉(zhuǎn)移極化轉(zhuǎn)移的實(shí)現(xiàn)：

選擇性極化反轉(zhuǎn)(selectivepopulation

inversion,SPI)180s90180s為選擇性脈沖，功率低，反轉(zhuǎn)一個(gè)核的一條譜線的布居數(shù)分布，從而引起其他譜線的強(qiáng)度發(fā)生變化。aaabbabbSSII23141,23,41,32,4????????aaabbabbI SSSII23141,23,41,32,4????????極化和極化轉(zhuǎn)移極化轉(zhuǎn)移的實(shí)現(xiàn)：

異核極化轉(zhuǎn)移遠(yuǎn)比同核極化轉(zhuǎn)移有用，以13C和1H為例(此處按磁旋比來繪制強(qiáng)度):

SPTSPI+3-1+5-3極化和極化轉(zhuǎn)移極化轉(zhuǎn)移的實(shí)現(xiàn)：

J調(diào)制與極化轉(zhuǎn)移前面的方法都是根據(jù)13C與1H偶合得到的譜，并且譜圖中信號(hào)有正負(fù)之分,我們還需要對(duì)這樣的譜圖進(jìn)行處理。然而我們不能進(jìn)行去耦，因?yàn)橐ㄟ^改變1H的能級(jí)布居數(shù)來增強(qiáng)信號(hào)，一旦去耦就無法得到增強(qiáng)信號(hào)。結(jié)合J偶合調(diào)制，我們采用以下序列：設(shè)置tD=1/2J，這意味著，通過90度脈沖與tD時(shí)間演化后13C的信號(hào)將重聚偶合作用，我們使用矢量來解釋整個(gè)過程。極化和極化轉(zhuǎn)移極化轉(zhuǎn)移的實(shí)現(xiàn)：

J調(diào)制與極化轉(zhuǎn)移去耦前沒有重聚去耦前重聚由于對(duì)1H我們只選擇性反轉(zhuǎn)布居數(shù)，此處只考慮13C磁化矢量：經(jīng)過90°脈沖作用后，在xy平面可以得到+5和-3分量.xyxytD=1/2JJ/2極化和極化轉(zhuǎn)移極化轉(zhuǎn)移的實(shí)現(xiàn)：

用硬脈沖實(shí)現(xiàn)極化轉(zhuǎn)移第二種：兩個(gè)90°脈沖方向不同。90x90ytDtD=1/2JCH第一個(gè)90°脈沖作用后，兩分量都在x軸上，經(jīng)過tD演化,頻率大的分量超過另一個(gè)分量180°此時(shí)打第二個(gè)90°脈沖，我們就使得一個(gè)分量反轉(zhuǎn)。則此序列可以結(jié)合13C的激發(fā)來觀察13C核的增強(qiáng)。zx-yzx-y-JCH/2tD=1/2J

JCH/2zxb-ya90x極化和極化轉(zhuǎn)移極化轉(zhuǎn)移的實(shí)現(xiàn)：

INEPT=InsensitiveNuclearEnhancedbyPolarizationTransfer，這個(gè)序列是多脈沖序列的一個(gè)重要模塊。作用于X的90°脈沖為讀脈沖。非選擇性極化轉(zhuǎn)移以C-H實(shí)驗(yàn)為例，雖然用硬脈沖達(dá)到H的布居數(shù)反轉(zhuǎn)的效果，但是譜線仍為+5：-3兩條譜線。在SPT和SPI中我們用J調(diào)制解決，此處，我們用重聚INEPT序列來解決這個(gè)問題。180180y90ytDtD90x901H:X:INEPT序列，tD=1/4J相干階：各個(gè)時(shí)期密度算符的階數(shù)相干階相干轉(zhuǎn)移路徑的規(guī)則規(guī)則1：若自旋系統(tǒng)從熱平衡狀態(tài)開始，第一個(gè)90°脈沖僅產(chǎn)生P=±1階量子相干；時(shí)延期間相干階數(shù)保持不變；時(shí)延后的第二個(gè)90°脈沖可以產(chǎn)生各階量子相干。規(guī)則2：理想的180°脈沖只簡單的改變相干階的符號(hào)，不理想的180°脈沖，除了改變相干階的符號(hào)外，還會(huì)產(chǎn)生附加項(xiàng)，這些附加項(xiàng)需要用180°脈沖相位循環(huán)來消除。相干轉(zhuǎn)移路徑的規(guī)則規(guī)則3：若探測(cè)期用正交檢測(cè)，則只接受來自p=-1階相干信號(hào)，這要求在探測(cè)之前被測(cè)核的相干轉(zhuǎn)移必須到達(dá)p=-1的位置。正交檢測(cè)接收到的復(fù)數(shù)信號(hào)為：相干轉(zhuǎn)移路徑的規(guī)則規(guī)則4：對(duì)異核多脈沖實(shí)驗(yàn)，探測(cè)開始之前，觀測(cè)核的相干轉(zhuǎn)移路徑到達(dá)p=-1，而非觀測(cè)核的相干轉(zhuǎn)移路徑必須達(dá)到p=0.因?yàn)閜≠0的相干會(huì)與觀測(cè)核p=-1的相干結(jié)合成多量子相干，而多量子相干儀器是不能直接探測(cè)到的。規(guī)則5：在二維實(shí)驗(yàn)中，t1維的路徑根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康膩泶_定。欲得到絕對(duì)值譜，t1必須選擇單線路徑。若取p=+1路徑，得到N型峰，稱為相干轉(zhuǎn)移回波。若取p=-1路徑，得到P型峰，稱為相干轉(zhuǎn)移反回波。欲得到二維純吸收譜或二維相敏譜，t1維必須選取對(duì)稱的雙線路徑p=±1.相干轉(zhuǎn)移路徑的規(guī)則接收機(jī)相位（0°，90°，180°，270°）為了使采樣信號(hào)的相位僅由時(shí)間演化決定，我們需要消除脈沖相位改變引起的相位變化因此接收機(jī)參考相位ψaq滿足：正交檢測(cè)中兩通道通常難以實(shí)現(xiàn)完全正交，完全平衡（增益），接收機(jī)參考相位的循環(huán)可以消除這些影響，通常設(shè)計(jì)循環(huán)相位包含0，90，180，270，且每個(gè)相位的出現(xiàn)次數(shù)最好相等，但與排列次序無關(guān)。接收機(jī)對(duì)相干階的影響設(shè)計(jì)相位循環(huán)步驟：將所有可能的相干路徑（需要路徑與干擾路徑）選定那些脈沖需要進(jìn)行相位循環(huán)定下相位循環(huán)的步數(shù)列出相干路徑滿足的相位平衡方程求解得到脈沖相位我們?cè)谠O(shè)計(jì)相位循環(huán)時(shí)通常使用0，1，2，3來表示不同相位，定義：相位循環(huán)的設(shè)計(jì)COSY實(shí)驗(yàn)中的相干轉(zhuǎn)移路徑梯度選擇相干的原則是，各個(gè)階段的相干階數(shù)(p)、旋磁比(γ)及梯度面積的乘積的代數(shù)和應(yīng)為零，寫成公式為∑pi

γiGi=0約定相干階數(shù)從p=0出發(fā)而到p=-1結(jié)束，即檢測(cè)的是階數(shù)為-1的相干。因此，COSY實(shí)驗(yàn)中就有兩條相干轉(zhuǎn)移路徑：

p=0→+1→-1同極性

p=0→-1→-1相反極性梯度場(chǎng)選擇相干路徑與傳統(tǒng)的相循環(huán)方式比較，用PFG的相干選擇方法有如下優(yōu)點(diǎn)：單次掃描就能完成相干路徑的選擇即累加所需最小掃描有可能明顯減少；相干路徑的選擇更趨于理想，這意味著不需要的信號(hào)或t1噪聲可以減