Un shim este un dispozitiv utilizat pentru a regla omogenitatea unui câmp magnetic. Shimming este un proces care se realizează pentru a corecta orice neomogenitate a câmpului magnetic aplicat în timpul unui experiment de rezonanță magnetică nucleară (RMN).

Neomogenitățile pot proveni din două surse principale:

• Variații în câmpul aplicat datorate imperfecțiunilor din magnetul principal sau care provin din magnetul principal
• Deviații în câmpul magnetic principal datorate prezenței probei și a sondei în câmp

De ce Shim?

În spectroscopia RMN, analistul încearcă să obțină cea mai bună rezoluție posibilă, cu linii cât mai înguste în spectre. Semnalul de la o probă este relativ mic, astfel încât analistul trebuie să utilizeze toate tehnicile disponibile pentru a crește raportul semnal-zgomot; creșterea semnalului de ieșire și reducerea zgomotului din sistem ajută la atingerea acestui obiectiv. Acordarea sondei reduce zgomotul din sistem.

Pentru a crește semnalul care ajunge la detector, o tehnică simplă constă în creșterea semnalului de ieșire din eșantion. Creșterea numărului de nuclee care au aceeași frecvență de spin, frecvența Larmor, va crește semnalul generat de probă. Nucleii se rotesc la o frecvență determinată de câmpul magnetic; în consecință, având un câmp magnetic uniform la nivelul probei, mai multe nuclee vor avea aceeași frecvență de spin.

Pentru a obține un spectru de înaltă rezoluție, un câmp magnetic trebuie să fie omogen la 1 parte în 109 pe întreaga probă. Acest lucru permite o variație de 0,3 Hz la 300 MHz, o frecvență de spin tipică în RMN de protoni. Un magnet care produce câmpul principal utilizat în RMN ar putea fi omogen doar la 1 parte la 106. Calarea crește uniformitatea câmpului magnetic.

Calarea

La mijlocul secolului al XIX-lea, cuvântul calare a fost folosit pentru a desemna o pană subțire, introdusă pentru a face ca piesele să se potrivească sau să se alinieze. Când au fost dezvoltate spectrometrele RMN originale, câmpul magnetic era generat cu ajutorul unor magneți de fier. Pentru a face câmpul mai omogen, se foloseau pene metalice pentru a repoziționa magneții, iar procesul era cunoscut sub numele de “shimming”.

În zilele noastre, cu electromagneții moderni sau magneții supraconductori, nu mai sunt împinse în poziție pene. Dar termenii au rămas, iar procesul de efectuare a unor mici ajustări ale câmpului magnetic este în continuare cunoscut sub numele de shimming.

Cum se face shimming-ul

În spectrometrele RMN moderne, shimming-ul se face cu ajutorul unor mici circuite electrice care au o anumită rezistență. Atunci când curentul circulă într-un fir, se generează un câmp magnetic. Așadar, utilizarea acestor circuite de shimming înseamnă că se pot genera câmpuri magnetice mici care pot fi folosite pentru a regla câmpul principal aplicat și pentru a crește omogenitatea acestuia.

Buclele de shimming se pot afla în sondă, deoarece câmpul la nivelul probei este cel care trebuie să fie neted. Bobinele pot regla câmpul magnetic în mai multe direcții. În mod obișnuit, un analist va trebui să ajusteze câmpul în trei dimensiuni în timp ce măsoară un vârf de referință.

Facilitatea de shimming poate fi un considerent în alegerea spectrofotometrului RMN, așa cum se discută în: Report on the use of Benchtop NMR system at the Rochester Institute of Technology.