A shim é um dispositivo usado para ajustar a homogeneidade de um campo magnético. O Shimming é um processo que é realizado para corrigir qualquer falta de homogeneidade no campo magnético aplicado durante uma experiência de ressonância magnética nuclear (RNMR).

As não homogeneidades podem provir de duas fontes principais:

• Variação no campo aplicado devido a imperfeições no íman principal, ou decorrentes do íman principal
• Deviações no campo magnético principal devido à presença da amostra e sonda no campo

Porquê o Shim?

Na espectroscopia NMR, o analista tenta alcançar a melhor resolução possível, com as linhas mais estreitas nos espectros. O sinal de uma amostra é relativamente pequeno, portanto o analista precisa usar todas as técnicas disponíveis para aumentar a relação sinal/ruído; aumentar a saída do sinal e reduzir o ruído no sistema ajuda a atingir este objetivo. O ajuste da sonda reduz o ruído no sistema.

Para aumentar o sinal que chega ao detector, uma técnica simples é aumentar o sinal de saída da amostra. Aumentando o número de núcleos com a mesma frequência de spin, a frequência Larmor, irá aumentar o sinal gerado pela amostra. O spin dos núcleos a uma frequência determinada pelo campo magnético; consequentemente, ter um campo magnético uniforme na amostra significará que mais núcleos terão a mesma frequência de spin.

Para obter um espectro de alta resolução, um campo magnético deve ser homogéneo para 1 parte em 109 em toda a amostra. Isto permite uma variação de 0,3 Hz a 300 MHz, uma frequência de centrifugação típica em RMN de prótons. Um ímã que produza o campo principal usado na RMN pode ser homogêneo para apenas 1 parte em 106. Shimming aumenta a uniformidade do campo magnético.

Shimming

Em meados do século XIX, a palavra shim foi usada para significar uma cunha fina, inserida para fazer com que as peças se encaixassem ou alinhassem. Quando os espectrômetros NMR originais foram desenvolvidos, o campo magnético foi gerado usando ímãs de ferro. Para tornar o campo mais homogéneo, foram usados calços metálicos para reposicionar os ímanes, e o processo era conhecido como shimming.

Agora hoje em dia, com electroímanes modernos ou ímanes supercondutores, os calços já não são empurrados para o lugar. Mas os termos se colaram, e o processo de fazer pequenos ajustes no campo magnético ainda é conhecido como shimming.

Como Shim

Nos espectrômetros modernos de RMN, o shimming é feito usando pequenos circuitos elétricos com alguma resistência. Quando a corrente flui em um fio, um campo magnético é gerado. Assim, a utilização destes circuitos de cintilação significa que pequenos campos magnéticos podem ser gerados e utilizados para ajustar o campo principal aplicado e aumentar a sua homogeneidade.

As bobinas de cintilação podem estar na sonda, pois é o campo na amostra que precisa de ser liso. As bobinas podem ajustar o campo magnético em várias direções. Normalmente, um analista terá que ajustar o campo em três dimensões enquanto mede um pico de referência.

A facilidade de cintilação pode ser uma consideração na escolha do espectrofotômetro NMR, como discutido em: Relatório sobre o uso do sistema NMR Benchtop no Rochester Institute of Technology.