シムとは、磁場の均一性を調整するために使用する装置です。 核磁気共鳴(NMR)実験において、印加磁場の不均一性を修正するために行われる作業で、シミングと呼ばれます。

不均一性の原因は主に2つあります：

• 主磁石の欠陥による印加磁場の変動、または主磁石から生じる変動
• 試料やプローブが磁場中にあることによる主磁場の変動

なぜShimなのか?

NMR分光法では、分析者はスペクトルの線が最も細くなり、最高の分解能を達成しようとする。 試料からの信号は比較的小さいので、分析者は利用可能なすべての技術を使用して信号対雑音比を増加させる必要があります。信号出力を増加させ、システムのノイズを低減させることは、この目的を達成するのに役立ちます。 プローブを調整することで、システムのノイズを減らすことができます。

検出器に到達する信号を増やすには、試料からの出力信号を増やすという簡単なテクニックがあります。 同じスピン周波数(ラーモア周波数)を持つ原子核の数を増やすと、試料から発生する信号が増加する。 そのため、試料に均一な磁場をかけると、同じスピン周波数を持つ原子核が多くなる。

高分解能のスペクトルを得るためには、磁場が試料全体で109分の1の均一性を持っていなければならない。 このため、プロトンNMRの代表的なスピン周波数である300MHzで0.3Hzの変動が許される。 NMRで使用される主磁場を発生させる磁石は、106分の1の均一性しかないかもしれない。

Shimming

19世紀半ば、シムという言葉は、部品を合わせるために挿入する薄いくさびの意味で使われました。 NMR分光器の原型が開発された当時は、鉄磁石で磁場を発生させていた。

現在では、最新の電磁石や超電導磁石では、シムを押し込むことはない。

How to Shim

現代のNMR分光器では、ある程度の抵抗がある小さな電気回路を使ってシミングを行っています。 電線に電流を流すと磁界が発生します。

シミングコイルはプローブの中に入れることができる。 このコイルは磁場をいくつかの方向に調整することができる。

シミングのしやすさは、NMR分光光度計を選択する際に考慮すべき点である。 ロチェスター工科大学におけるベンチトップNMRシステムの使用に関する報告。