Un calce es un dispositivo utilizado para ajustar la homogeneidad de un campo magnético. El shimming es un proceso que se lleva a cabo para corregir cualquier inhomogeneidad en el campo magnético aplicado durante un experimento de resonancia magnética nuclear (RMN).

Las inhomogeneidades pueden provenir de dos fuentes principales:

• Variación en el campo aplicado debido a imperfecciones en el imán principal, o que surgen del imán principal
• Desviaciones en el campo magnético principal debido a la presencia de la muestra y la sonda en el campo

¿Por qué Shim?

En la espectroscopia de RMN, el analista trata de conseguir la mejor resolución posible, con las líneas más estrechas en los espectros. La señal de una muestra es relativamente pequeña, por lo que el analista debe utilizar todas las técnicas disponibles para aumentar la relación señal/ruido; el aumento de la salida de la señal y la reducción del ruido en el sistema ayudan a lograr este objetivo. La sintonización de la sonda reduce el ruido del sistema.

Para aumentar la señal que llega al detector, una técnica sencilla consiste en aumentar la señal de salida de la muestra. Al aumentar el número de núcleos que tienen la misma frecuencia de espín, la frecuencia de Larmor, aumentará la señal generada por la muestra. Los núcleos giran a una frecuencia determinada por el campo magnético; en consecuencia, tener un campo magnético uniforme en la muestra significará que más núcleos tienen la misma frecuencia de espín.

Para obtener un espectro de alta resolución, un campo magnético debe ser homogéneo a 1 parte en 109 en toda la muestra. Esto permite una variación de 0,3 Hz a 300 MHz, una frecuencia de espín típica en la RMN de protones. Un imán que produzca el campo principal utilizado en la RMN podría ser homogéneo sólo hasta 1 parte en 106. El calce aumenta la uniformidad del campo magnético.

Calce

A mediados del siglo XIX, la palabra calce se utilizaba para referirse a una cuña fina, insertada para hacer que las piezas encajaran o se alinearan. Cuando se desarrollaron los espectrómetros de RMN originales, el campo magnético se generaba con imanes de hierro. Para que el campo fuera más homogéneo, se utilizaban cuñas metálicas para reposicionar los imanes, y el proceso se conocía como cuña.

Hoy en día, con los modernos electroimanes o imanes superconductores, las cuñas ya no se colocan en su sitio. Pero los términos se han mantenido, y el proceso de realizar pequeños ajustes en el campo magnético se sigue conociendo como calce.

Cómo calzar

En los espectrómetros de RMN modernos, el calce se realiza utilizando pequeños circuitos eléctricos que tienen cierta resistencia. Cuando la corriente fluye en un cable, se genera un campo magnético. Por lo tanto, el uso de estos circuitos de calce significa que se pueden generar pequeños campos magnéticos que se utilizan para ajustar el campo principal aplicado y aumentar su homogeneidad.

Las bobinas de calce pueden estar en la sonda, ya que es el campo en la muestra el que necesita ser suave. Las bobinas pueden ajustar el campo magnético en varias direcciones. Normalmente, un analista tendrá que ajustar el campo en tres dimensiones mientras mide un pico de referencia.

La facilidad de ajuste puede ser una consideración a la hora de elegir el espectrofotómetro de RMN, como se comenta en: Informe sobre el uso del sistema de RMN de sobremesa en el Instituto Tecnológico de Rochester.