CN103969278A - 低分辨率核磁共振分析仪测量定位器及应用 - Google Patents

Abstract

一种低分辨率核磁共振分析仪测量定位器，包括固定管（4）、定位卡槽（1）和基座（3），所述的基座（3）位于固定管（4）外侧的一端，定位卡槽（1）与基座（3）相连，置于固定管（4）外。所述的定位器可固定测试样品管的放置位置，提高样品核磁共振谱图测定位置的一致性。

Description

低分辨率核磁共振分析仪测量定位器及应用

技术领域

本发明为一种核磁共振分析仪的配件装置，具体地说，是一种用于低分辨率核磁共振分析仪的配件装置及应用该装置测定样品核磁共振谱图的方法。

背景技术

核磁共振波谱是将核磁共振现象应用于分子结构测定的一门综合学科，它从物理原理出发，以电子技术和计算机技术作为手段，获取化学和生物学等各学科所需的图谱信息。核磁共振分析仪测定时，处在外磁场中的样品，在受到射频脉冲激发作用时，其原子核在其磁能级间发生共振跃迁，在物质与电磁波相互作用的过程中，通过采集电磁波被吸收的情况就可以得到样品的核磁共振谱图。

现有的核磁共振分析仪的操作频率从几十到几百兆赫不等，对于低分辨率核磁共振分析仪（分辨率为58MHz）来说，由于磁场较弱，很容易受到外界的干扰。因此用其对样品进行测定前，要随时通过匀场监测仪器的状态。匀场通过以下方式进行：首先将水样装入直径8mm、长30cm的玻璃管中，其次将玻璃管插入探头内，然后进行匀场操作，以使玻璃管所在位置范围内，磁场达到最大程度地均匀分布。而在测定样品时，需要将新的样品管插入探头内，但是由于探头与样品管之间存在空隙，无法每次将样品管位置与匀场时的位置保持一致，即不能保证两次测定时，样品管保持在同一中心轴上，只能通过操作者手动调节使其尽可能保护一致，这直接影响了核磁共振谱图的重复性，给实验带来了不可控的操作误差。另外，样品管为玻璃材质，与样品管帽，材质为聚四氟材料之间连接不紧密，仅靠样品管帽微小的弹性收缩卡住玻璃管，玻璃管很容易从管帽上脱落，掉入仪器的探头内，取出较麻烦，也影响了磁场的均匀性，需重新进行匀场。

发明内容

本发明的目的是提供一种低分辨率核磁共振分析仪测量定位器及用该定位器测定样品核磁共振谱图的方法，所述的定位器可固定测试样品管的放置位置，提高样品核磁共振谱图测定位置的一致性。

本发明提供的低分辨率核磁共振分析仪测量定位器包括固定管、定位卡槽和基座，所述的基座位于固定管外侧的一端，定位卡槽与基座相连，置于固定管外。

本发明提供的测量定位器，设有固定管和定位卡槽，通过定位卡槽可将固定管置于核磁共振仪测量探头内的同一位置，再将测定样品管置于固定管内，由于每次测定时，测量定位器均可放置于同一位置，可防止测量时样品管放置位置产生的偏差和振荡引起的测量偏差，提高样品核磁共振谱图测量位置的一致性，因而提高谱图测量准确性。

附图说明

图1为本发明方法所用低分辨率核磁共振分析仪的结构示意图。

图2为本发明定位器与核磁进样管的装配图。

图3为本发明定位器的剖面图。

图4为图3中A-A剖面的俯视图。

附图中标号表示部件如下：

1定位卡槽，2垫高部件，3基座，4固定管，5定位器，6探头，7样品管帽，8样品管，9磁体，10温度传感器，11连接在磁体上的传感器，12连接在外壳上的传感器，13匀场控制系统，14控制面板，15加热风扇，16空调控制系统。

具体实施方式

本发明提供的测量定位器设置有固定管和定位卡槽，定位卡槽可将定位器固定管固定于核磁共振分析仪探头内与探头轴心距离相同的位置，从而起到相对于核磁共振仪探头内管轴心定位的作用，同时，定位卡槽只卡在探头内管的部分区域，在测试样品需要提高磁场温度时，有利于内部加热风扇产生的加热风的流通，基座的设置避免了测试样品管从管帽上脱落掉入探头内的可能。本发明提供的定位器结构简单，用于测定核磁共振谱图操作方便，并可明显提高测量准确性。

为增加本发明所述测量定位器的散热功能，优选在定位卡槽和基座之间设置垫高部件。

本发明测量定位器的基座位于固定管外侧的一端，主要用于放置样品管，使样品管的管帽边缘搭在基座上，控制其在核磁共振分析仪探头内的高度。所述的基座形状可为任何形状，优选为中空圆柱形。

所述的定位卡槽与基座相连，可为与基座连续相连的环柱形，位于固定管的外侧，也可以是与基座间断相连的任意形状的柱形，分别位于固定管的两侧。当定位卡槽为与基座间断相连的柱形时，其截面优选呈扇形，分别位于固定管外两侧。

所述的垫高部件位于定位卡槽与基座之间，优选为与基座间断相连的、截面呈扇形的柱形，分别设置在固定管外两侧，并且垫高部件的截面扇形半径大于定位卡槽的截面扇形半径。

所述的定位卡槽两端的距离等于核磁共振分析仪探头内管的直径，以便定位卡槽卡在核磁共振仪探头内管管壁上。

使用本发明定位器测定样品核磁共振谱图的方法，包括将本发明提供的定位器插入核磁共振仪的探头内，定位卡槽卡在探头内壁，基座位于探头外，将样品管置于定位器固定管内，匀场后，测定样品的核磁共振谱图。

测定样品的核磁共振谱图所用的核磁共振分析仪为低分辨率核磁共振分析仪，其分辨率为55～60MHz，优选58±0.5MHz。

下面结合附图说明本发明测量定位器的结构及使用该定位器测定样品核磁共振谱图的方法。

图1为本发明方法所用低分辨率核磁共振分析仪的结构示意图。图1所示，核磁共振分析仪包括磁体9、置于磁体9内部的探头6，所述的探头6底部置有温度传感器10，磁体9的外部有多条连接在磁体上的传感器11，以及多条连接在外壳上的传感器12，核磁共振分析仪外壳内还有匀场控制系统13，加热风扇15，控制面板14，核磁共振分析仪外壳外设有空调控制系统16。定位器5置于核磁共振分析仪探头6内。

图2的装配图清楚地显示，本发明定位器置于核磁共振分析仪探头6内，其中定位卡槽1卡在探头6内管的两侧，与探头紧密相切，以阻止定位器来回晃动，也避免了样品管8在定位器内的移动。固定管4置于探头6内，垫高部件2和基座3均在探头6外，样品管8放置在固定管4内，样品管8上端由样品管帽7密封，样品管帽7的边缘搭在基座3上。

由图3可知，本发明的定位器有固定管4、定位卡槽1和基座3，基座3位于固定管4外侧的一端，定位卡槽1和基座3之间设有垫高部件2。

由图3中A-A剖面的俯视图图4可知，基座3的形状为中空圆柱形，定位卡槽1分两部分，其截面呈扇形，位于固定管4外的两侧，其两端的距离等于探头6内管的直径。垫高部件2亦分为两部分，截面呈扇形，位于固定管4外的两侧。并且垫高部件2截面扇形半径大于定位卡槽1的截面扇形半径。垫高部件2使定位器与探头之间存有空隙，更利于高温下加热风扇的加热风从探头底部吹出，使磁体温度达到设定温度。

用本发明定位器测定油样的核磁共振谱图的具体方法如下：

（1）将核磁共振分析仪前面板上的液晶显示温控设定到工作温度，将定位器插入探头，使定位卡槽卡在探头内管壁，以使定位器固定于探头内，将一支装满水的样品管置于定位器的固定管中，待磁体状态稳定后，对仪器进行匀场。

（2）匀场完毕后，对水进行核磁共振测定，待水信号峰宽符合指标（水信号1/2高度处峰宽＜5，1/10高度处峰宽＜30，1/200高度处峰宽＜100）后，取出水样。

（3）将装有待测油品，并预热至测定温度的样品管置于定位器的固定管中，对油样进行核磁共振测定。

上述方法中，所述的匀场是指调整磁场强度分布，以使样品管所在位置范围内的磁场达到最大程度地均匀分布。

所述的测试油样可为原油、馏分油，所述的馏分油优选汽油、柴油或煤油。

本发明所述的核磁共振谱图可与被测样品的性质数据相关联，建立预测模型，再由被测样品的核磁共振谱图通过预测模型预测被测样品的性质数据。

下面通过实例进一步详细说明本发明，但本发明并不限于此。

实例中所用的核磁共振分析仪为以色列Qualion公司生产的58±0.5MHz低分辨率实验室核磁共振分析仪，型号为NMRS230022。

对比例1

不使用本发明定位器对原油样品进行核磁共振测定。

将82种不同的原油样品装入直径8mm，长30cm的样品管中，预热至65℃，在不使用定位器的情况下，直接对82种不同的油样分别进行核磁共振测定，用测得样品的核磁共振谱图与其对应的性质数据（酸值、硫含量、蜡含量、胶质、沥青质含量）建立数学预测模型，建模的步骤如下：

将82个油样的核磁共振谱图均作为校正集，采用一阶微分处理后，将全部波数范围内的峰强度与按常规分析得到油品性质数据（酸值、硫含量、蜡含量、胶质、沥青质含量）相关联，分别建立油品各个性质的数学预测模型，再利用所建的预测模型对82个油样进行交互验证，得到的交互验证标准偏差（RMSECV）见表1。

其中RMSECV由式（1）计算

$\mathrm{RMSECV}=\sqrt{\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(y_{i,\mathrm{actual}}-y_{i,\mathrm{predicred}})}^2}{n-1}}---\left(1\right)$

y_i，actual-校正集中，第i个样品的常规方法测定值，

y_{i，predicted}—校正集中，第i个样品由交互验证得到的预测值，

n—校正集的样品数。

实例1

使用本发明定位器对原油样品进行核磁共振测定。

将本发明定位器安装在核磁共振仪探头内，将82种不同的原油样品装入直径8mm，长30cm的样品管中，预热至65℃，然后将样品管放入定位器的固定管中，对82种不同的油样分别进行核磁共振测定，按实例1的方法将核磁共振测量数据（谱图）和油品性质数据相关联，建立数学预测模型，进行交互验证得到的标准偏差（RMSECV）见表1。

表1

由表1可知，使用本发明定位器测得的核磁共振谱图用于预测原油性质，建模得到的交互验证标准偏差都有一定程度的降低。说明使用定位器后，重复测定数据准确性增加，提高了所建模型预测结果的准确性。

对比例2

将3种不同的原油样品装入直径8mm，长30cm的样品管中，预热至65℃，在不使用定位器的情况下，直接对3种不同的原油样品分别进行核磁共振测定，每个样品重复测定10次，用对比例1建立的预测模型，由测定的谱图预测原油的性质，计算10次重复预测原油性质的标准偏差（SD）见表2。

其中SD由式（2）计算

$\mathrm{SD}=\sqrt{\frac{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^m{(X_i-\stackrel{\‾}{X})}^2}{m-1}}---\left(2\right)$

X_i—第i次测定样品性质的预测值，

—重复测定样品性质的所有预测值的平均值，

m—重复测定样品的次数。

实例2

将本发明定位器安装在核磁共振仪探头内，将3种不同的原油样品装入直径8mm，长30cm的样品管中，预热至65℃，然后将样品管放入定位器的固定管中，分别对3种原油样品进行核磁共振测定，每个样品重复测定10次，用实例1建立的预测模型，由测定的谱图预测原油的性质，计算10次重复预测原油性质的标准偏差见表2。

表2

由表2可知，使用本发明定位器测得的核磁共振谱图预测原油性质，重复测定数据的标准偏差有一定程度的降低。说明使用定位器后，多次测定的重复性得到提高。

Claims (9)

1.一种低分辨率核磁共振分析仪测量定位器，包括固定管（4）、定位卡槽（1）和基座（3），所述的基座（3）位于固定管（4）外侧的一端，定位卡槽（1）与基座（3）相连，置于固定管（4）外。

2.按照权利要求1所述的定位器，其特征在于所述的定位卡槽（1）和基座（3）之间设有垫高部件（2）。

3.按照权利要求1所述的定位器，其特征在于所述的基座（3）为中空圆柱形。

4.按照权利要求1所述的定位器，其特征在于所述定位卡槽（1）为与基座（3）连续相连的环柱形或与基座（3）间断相连的任意形状的柱形。

5.按照权利要求1所述的定位器，其特征在于定位卡槽（1）为与基座（3）间断相连的柱形，其柱形截面呈扇形，分别位于固定管（4）外两侧。

6.按照权利要求2所述的定位器，其特征在于垫高部件（2）为与基座（3）间断相连的、截面呈扇形的柱形，分别设置在固定管（4）外两侧，并且垫高部件（2）的截面扇形半径大于定位卡槽（1）的截面扇形半径。

7.按照权利要求1所述的定位器，其特征在于定位卡槽（1）两端的距离等于核磁共振分析仪探头内管的直径。

8.一种测定样品核磁共振谱图的方法，包括将权利要求1所述的定位器插入核磁共振仪的探头内，定位卡槽（1）卡在探头内壁，基座（3）位于探头外，将样品管置于定位器固定管（4）内，匀场后，测定样品的核磁共振谱图。

9.按照权利要求8所述的方法，其特征在于测定样品的核磁共振谱图所用的分辨率为55～60MHz。