DE2037761C - Verfahren zur Trennung von brei ten und schmalen Linien eines Fre quenzspektrums - Google Patents
Verfahren zur Trennung von brei ten und schmalen Linien eines Fre quenzspektrumsInfo
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Description
45
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Trennung von im gleichen Frequenzbereich liegenden
breiten und schmalen Linien eines Frequenzipektrums, insbesondere bei der Spinresonanz-Spektrometrie.
Es kommt häufig vor, daß in einem Frequenzspektrum im gleichen Bereich breite und schmale
Linien gleichzeitig vorkommen, was sich im Spektrum dadurch äußert, daß die scharfen Linien auf
eine breite Linie aufgesetzt sind, die sich über eine ganze Gruppe von schmalen Linien hinweg erstrekken
können. Beispielsweise treten bei der Kernspinresonanz-Spektrometrie
solche breiten und schmalen Linien dann gleichzeitig auf, wenn gleiche Kerne
mit näherungsweise gleichem chemical shift, also ungefähr gleicher Abschirmung des äußeren Feldes
durch die F.lektronenhüllendichte, sich hinsichtlich ihrer Relaxation unterscheiden. Die Messung der
breiten und schmalen Linien gibt also einen Hinweis auf den inneren Bewegungsziistand am Ort der
Kerne. Besonders in Großmolekülen, wie sie bei Hochpolymere!! oder biologisch-medizinischen Substanzen
vorhanden sind, findet man gleiche Kerne in ähnlicher Molekiilbindung sowohl mit viel als
auch mit wenig Beweglichkeit am Bindungsort ausgestattet. .
Bisher war eine Trennung von im gleichen Frequenzbereich
liegenden breiten und schmalen Linien eines Frequenzspektrums nicht möglich, worunter
eine Untersuchung der mit dem gleichzeitigen Auftreten solcher breiten und schmalen Linien verbundenen
Phänomene litt. Wenn ohne die Trennung dieser Linien die schmalen Linien auf einer dar
unterliegenden breiten Linie erscheine, dann ist eschwierig
zu entscheiden, ob es sich bei der Erhöhung des Ausgangspotentials für die schmalen Linien tat
sächlich um eine echte breite Linie handelt oder H nicht einfach Störungen der Meßbedingungen \o;
liegen, bei der Kemresonaiiz-Spektrometrie bei spielsweise eine mangelnde Homogenität des äußc
ren Magnetfeldes oder Proben-Verunreinigungen mi; einem die Homogenität verschlechternden Effekt
Auch die Identifizierbarkeit der schmalen Linien wird bei einer solchen Überlagerung von breiten unii
schmalen Linien beeinträchtigt, und es wird insbesondere schwierig, aus den gemessenen Amplituden
auf die zugrunde liegende Intensität der schmalen Linien korrekt zu schließen. Ebenso ist es auch,
schwierig, die breiten Linien etwa auf ihre Linien form näher zu untersuchen, beispielsweise durch Anwendung
der mathematischen Methode der sogenannten Analyse der enthaltenen Momente, weil die Form
der durch scharfe Linien untf-brochenen breiten
Linie nicht mii der Genauigkeit aufgenommen werden kann, die für eine nachfolgende rechnerische
Auswertung der charakteristischen Konstanten der Kurvenform erforderlich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe und die Möglichkeit zu schalten, wahlweise
die schmalen oder die breiten Linien eines Frequenzspektrum aufzunehmen, obwohl sie im gleichen Frequenzbereich
liegen.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß alle Schwingungen 'Jes Spektrums gleichzeitig
angeregt und in Form eines Interferenzsignals 'aufgenommen werden und das !nterferenzsignal anschließend
einer Fourier-Analyse unterworfen wird und daß dabei die Aufnahmezeit so gewählt wird,
daß sie entweder zur Ausschaltung der schmalen Linien unmittelbar nach der Anregung der Schwingungen
beginnt und so kurz bemessen ist, daß die Amplitude schmaler Linien vernachlässigbar klein
bleibt, oder zur Ausschaltung der breiten Linien ihr Beginn gegenüber der Anregung der Schwingungen
so weit verschoben ist, daß die den breiten Linien zugeordneten Schwingungen zu Beginn der Aufnahmezeit
bereits im weseiulichen abgeklungen sind.
Die Erfindung macht von der Tatsache Gebrauch, daß breite Linien von Schwingsystemen stammen,
die stark gedämpft sind, während schmale Linien von Schwingsystemen erzeugt werden, die eine hohe
Güte, also eine geringe Dämpfung haben. Demgemäß haben die Schwingungen schmaler Linien eine
lange Relaxationszeil, schwingen also nach ihrer An regung noch lange nach, wogegen die Schwingungen
von breiten Linien eine kurze Uelaxationszeit haben und daher nach der Anregung schnell abklingen. Fs
3 4
lsi daher möglich, durch cine Verschiebung ties Be- gistrierungen tier uugenblickliclien Amplitude des
(.linns der Aufnahmezeit gegenüber dem Zeitpunkt Interfercnzsignals erfolgt, ein Mittel, den interessieder
Anregung der Schwingungen zu erreichen, renden Bereich des Spektrums nach oben /ti beil
a Li im Meßintervall die Schwingungen der breiten »renzeii.
Linien bereits so stark abgeklungen sind, daß diese 5 ~ Für die Durchführung des erlindungsgemälien VerSchwingungen
im Rauschen verschwinden und daher fuhrens ist es von Vorteil, wenn das Interlerenzdie
Messung der schmalen Linien nicht mehr stören. signal vor der Registrierung in einen geeigneten
Andererseits wird bei der Messung der breiten Li- Frequenzbereich transformiert wird. Da die Internien
nicht nur durch einen möglichst mit dem Ende ferenzsignale in aller Regel in elektrische Signale
der Anregung zusammenfallenden Beginn des MeIl- io umgewandelt werden, die einer Registrierung und
Intervalls dafür Sorge getragen, dall die breiten Verarbeitung am besten zugänglich sind, kann eine
linien mit möglichst maximaler Intensität aufgenom- solche Transformation der Interfeienzsignale vor der
inen werden, sondern es wird gleichzeitig durch Jie Registrierung auf einfache Weise durch eine ÜberVerkürzung
des Meßintervalls für eine Verminde- lagerung mit einem geeigneten Hochfreqiieuzsignal
rung des Auflösungsvermögens Sorge gelragen. Für 15 erfolgen. Beispielsweise liegen die Meßfrequenzen
die schmalen Linie-i bedeutet eine Verschlechterung bei der Kernresonanz-Spektrometrie im Bereich von
ties Aiiflösungsverii.wgens eine künstliche Verbreite- K)OMHz, während die Spektren selbst eine Breite
rung di. er schmalen Linien, so daß die in der im Bereich von I kHz aufweisen. Das Verhältnis der
schmalen Linie enthaltene, auch bei hoher Amplitude Spektrenbreite zur mittleren Frequenz des Spektrums
relativ geringe Energie auf ein breiteres Frequenz- 20 beträgt also 1 ()-■'>. Es ist ohne weiteres verständlich,
band verteilt wird, so daß die Amplitude dieser ver- daß es in diesem Fall technisch äußerst schwierig
breiterten Linie vernaehlüssigbar klein wird. Es ist wäre, das Intervall von K)O(H)O bis K)IOOOkHz
also durch die Verkürzung der Aufnahmezeit oder noch aufzulösen und insbesondere noch engere Grendes
Meßin'ervalls möglich, die Amplitude schmaler zen zu setz* n. Wird dagegen der Frequenzbereich in
Linien vernachlässigbar klein zu halten. Auf diese 35 den Bereich von I kHz transformiert, so ist ohne
Weise kann also eine von den schmalen Linien prak- großen apparativen Aufwand eine Untersuchung dielisch
ungestörte Aufnahme und Auswertung breiter ses Frequenzbereiches ohne weiteres möglich. Sofern
Linien erfolgen. nicht bereits das ursprüngliche Interfcrenzsignal in
Das erhndungsgemäße Verfahren wird besonders einem niederen Frequenzbereich liegt, macht es eine
/weckmäßig in der Weise ausgeführt, daß die äugen- 30 solche Transformation auch möglich, den Frequenzblicklicr.e
Amplitude des Interferenzsignals in vor- umfang des Interferenzsignals durch Filtern zu bebcstinuiten
Zeitintervallen registiiert und die Fre- schneiden.
quenzen und Amplituden der das Interferenzsignal Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verbildenden
Schwingungen aus den registrierten Am- fahrens lassen sich die herkömmlichen Vorrichtunplituden
rechnerisch ermittelt werden. Bei einer sol- 35 gen zur Aufnahme und Fourier-Analyse von Interchen
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ver- ferenzsignalen verwenden, die einen Rechner mit
fahrens ist es besonders vorteilhaft, wenn auch die einem Speicher zum Registrieren der augeublick-Längen
der Zeitintervalle zwischen den Zeitpunkten, liehen Amplitude des Intcrferenzsignals in vorin
denen die Registrierung der augenblicklichen Am- bestimmten Zeitintervallen aufweisen. Es genügt
plitude des Interferenzsignals erfolgt, veränderbar 40 dann. Zeitschalter für die Registriereinrichtung vorist.
Durch Veränderung der Länge dieser Zeitinter- zusehen, mit deren Hilfe der zeitliche Abstand des
valle ist es möglich, die obere Grenzfrequenz zu be- Beginns der Registrierzeit vom Beginn des Interstimmen,
die bei der Aufnahme des Frequenzspek- ferenzsignals sowie die Zeitdauer des Meßintervalls
tiiiiris noch erfaßt wird. Es müssen nämlich während eingestellt werden kann. Außerdem muß eine solche
einer Periode einer Schwingung des Spektrums wenig- 45 Vorrichtung einen geeigneten Taktgeber aufweisen,
stcns drei Amplitudenwerte registriert werden, damit mit dessen Hilfe die Zeitintervalle zwischen den Zeiteine
solche Schwingung noch identifiziert werden punkten bestimmt werden können, zu denen die
kann. Die Zeitintervalle zwischen aufeinanderfolgen- augenblickliche Amplitude des Interferenzsignals abilen
Registrierungen müssen also kürzer sein als die getastet und in den Speicher eingegeben wird. Derhalbc
Periode einer Schwingung, deren Vorhanden- 50 artige Zeitschalter und Taktgeber sind dem Fachsein
bei der Fourier-Analyse noch ermittelt werden mann ebenso bekannt wie deren Einsatz bei solchen
soll. Daher bietet die Wahl der Länge der Zeitinter- Geräten und eine entsprechende Programmierung der
valle zwischen den Zeitpunkten, an denen die Re- Rechner.
Claims (4)
1. Verfahren zur Trennung von im Weichen Frequenzbereich liegenden breiten und sehmalen
Linien eines Frequenzspektrums. insbesondere bei der Spinresonanz-Spektrometric. dadurch
gekennzeichnet, daß alle Schwingungen
des Spektrums gleichzeitig angeregt und in Form eines Interferenzsignals ^aufgenommen werden
und das Interferenzsignal anschließend einer Fourier-Anaiyse unterworfen wird und daß dabei
die Aufnahmezeit so gewählt wird, daß sie entweder zur Ausschaltung der schmalen Linien unmittelbar
nach der Anregung der Schwingungen beginnt und so kurz bemessv-n ist, daß die Amplitude
schmaler Linien vernachlässigbar klein bleibt, oder zur Ausschaltung der breiten Linien
ihr Beginn gegenüber der Anregung der Schwingungen so weit verschoben ist. daß die den breiten
Linien zugeordneten Schwingungen zu Beginn der Aufnahmezeit bereits im weseiulichen
abgeklungen sind.
2. Verfahren nach Anspruch I, bei dem die augenblickliche Amplitude des Intcrferenzsignals
in vorbestimmten Zeitintervallen registriert und die Frequenzen und Amplituden der das Interferenzsignal
bildenden Schwingungen aus den registrierten Amplituden rechnerisch ermittelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Langen
der Zeitintervalle zwischen den Zeitpunkten, in denen die Registrierung der augenblicklichen
Amplitude des Interferenzsignals erfolgt, veränderbar ist.
3. Verfahren nach Anspruch I oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das Interfercnzsignal vor der Registrierung in einen geeigneten Frequenzbereich
transformiert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzumfang
des Interferenzsignals vor der Registrierung und gegebenenfalls nach der Transformation
durch Filtern beschnitten wird.
Priority Applications (5)
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DE19702037761 DE2037761C (de) | 1970-07-30 | Verfahren zur Trennung von brei ten und schmalen Linien eines Fre quenzspektrums | |
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GB2971171A GB1352077A (en) | 1970-07-30 | 1971-06-24 | Method of separating broad and narrow lines of a frequency spectrum |
CH1001571A CH520931A (de) | 1970-07-30 | 1971-07-07 | Verfahren zur Trennung von breiten und schmalen Linien eines Frequenzspektrums |
US389453A US3886439A (en) | 1970-07-30 | 1973-08-20 | Method of separating broad and narrow lines of a frequency spectrum |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19702037761 DE2037761C (de) | 1970-07-30 | Verfahren zur Trennung von brei ten und schmalen Linien eines Fre quenzspektrums |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
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DE2037761A1 DE2037761A1 (de) | 1972-02-03 |
DE2037761B2 DE2037761B2 (de) | 1972-08-31 |
DE2037761C true DE2037761C (de) | 1973-04-05 |
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