Spektroskopie nukleární magnetické rezonance (NMR) je využívána v mnoha vědeckých oborech k výzkumu vlastností organických molekul. Nedestruktivním způsobem lze cílit na inherentní magnetické vlastnosti atomových jader a odhalit tak strukturu, identitu, koncentraci a chování molekul v pevných nebo kapalných vzorcích. NMR spektrometry jsou citlivé na rušivé vlivy prostředí, konkrétně na vibrace podlahy budovy. V minulosti byly NMR spektrometry instalovány v suterénech nebo v přízemí budov s pevnými základy, které zajišťovaly dostatečně nízkou úroveň vibrací podlahy. Výzkumná zařízení se však stále častěji umisťují do vyšších pater budov v městském prostředí, kde jsou vibrace problémem. Mezi vnější zdroje vibrací patří silniční provoz, stavební práce, vítr, metro a tramvaje. Mezi zdroje vibrací uvnitř budov patří klimatizace, výtahy, stroje a lidská činnost. Výzkumná zařízení mohou být pronajata a nelze je upravovat tak, aby se snížily vibrace podlahy budovy.
Vysoce citlivé přístroje, včetně NMR, se instalují v místech s vyššími úrovněmi vibrací podlahy, což vede k falešným nebo artefaktovým vrcholům v odečtech NMR spekter. Artefakty a falešné vrcholy mohou vést k nepřesné analýze a dezinformacím, což v podstatě omezuje citlivost přístroje a užitečnost odečtů spekter.
Společnost Bruker Biospin je lídrem v oblasti výroby NMR spektrometrů a již po mnoho desetiletí podporuje průlomové výzkumy a vývoj v oblasti přírodních věd a dalších odvětvích. Společnost TMC se spojila se společností Bruker Biospin na náročném projektu zahrnujícím měření vysokých vibrací na druhém patře globální petrochemické společnosti, která zakoupila magnety Ascend NMR o frekvenci 500 MHz a 700 MHz. TMC provedla průzkum vibrací podlahy v místech, kde se nacházely NMR přístroje. Níže uvedené spektrum znázorňuje úrovně vibrací podlahy v energetické spektrální hustotě od 0,5 Hz do 200 Hz pomocí karty pro sběr dat Data Physics Quattro a akcelerometrů Wilcoxon Research 731A s externími zesilovači. Tato data ukazují úrovně vertikálních vibrací podlahy, úrovně vibrací na platformě izolované piezoelektrickým systémem potlačení vibrací STACIS 4® od společnosti TMC s FloorSense™ a kritéria vibrací podlahy Bruker BioSpin pro přípustné amplitudy vibrací pro magnet 700 MHz, který je již vybaven pokročilými pneumatickými pasivními izolátory integrovanými do magnetických sloupků. Úrovně vibrací podlahy jasně překračují kritéria Bruker BioSpin od 1 do 30 Hz. Pozoruhodné je, že již při 1,6 Hz bylo dosaženo 20násobného útlumu, čímž se úrovně vibrací vrátily do specifikace a prokázala se schopnost systému STACIS 4® s FloorSense™ dramaticky snížit vibrace podlahy.
Tyto specifické NMR magnety jsou vybaveny pneumatickými izolátory TMC MaxDamp integrovanými do magnetických sloupků podpírajících kryostat, jak je vidět na fotografii níže. Kombinace aktivní platformy STACIS® a pasivního pneumatického systému izolace vibrací, uspořádaných do série, poskytuje dramatické snížení vibrací. Oba izolační systémy jsou vzájemně kompatibilní a doplňují se. Kombinovaná izolace vibrací je součtem útlumu obou izolačních systémů.
Ve stejném zařízení s náročným vibračním prostředím byl proveden 2D COSY (korelovaná spektroskopie) experiment na stejném 700MHz Bruker NMR, přičemž STACIS® a pneumatické izolace MaxDamp® byly zapnuté a vypnuté. Z níže uvedených spektrálních údajů je zřejmé, že kombinace aktivního STACIS® a pasivních pneumatických izolátorů umožňuje vyšší rozlišení, než kdyby NMR neměl žádnou podporu pro izolaci vibrací.
Ve spektru 1H pomocí NMR 700 MHz lze také pozorovat vliv vibrací. V níže uvedeném spektru CHCl3, běžného rozpouštědla používaného v organické chemii, se artefaktové píky způsobené šumem objevují v červené křivce, ale jsou minimalizovány pomocí pneumatických izolátorů Gimbal® (modrá křivka) a prakticky eliminovány po zapnutí STACIS (zelená křivka).
Pokud vibrace podlahy v budově snižují výkon vysoce citlivých vědeckých přístrojů, lze k obnovení souladu úrovní vibrací podlahy použít aktivní a/nebo pneumatické izolátory TMC. Vibrace naměřené v globální petrochemické společnosti by bez pomoci STACIS®4 s FloorSense™ a pneumatickými izolátory MaxDamp® Piston bránily dalšímu výzkumu pomocí NMR přístrojů Bruker BioSpin.
Tento článek je překladem původního textu „Vibration Isolation for Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy“ publikovaného na webu techmfg.com.
Článek na techmfg.com