En shim är en anordning som används för att justera homogeniteten i ett magnetfält. Shimming är en process som utförs för att korrigera eventuella inhomogeniteter i det applicerade magnetfältet under ett experiment med kärnmagnetisk resonans (NMR).

Inhomogeniteterna kan komma från två huvudkällor:

• Variationer i det applicerade fältet på grund av imperfektioner i huvudmagneten, eller som härrör från huvudmagneten
• Avvikelser i huvudmagnetfältet på grund av provets och sondens närvaro i fältet

Varför Shim?

I NMR-spektroskopi försöker analytikern uppnå bästa möjliga upplösning, med de smalaste linjerna i spektren. Signalen från ett prov är relativt liten, så analytikern måste använda alla tillgängliga tekniker för att öka förhållandet mellan signal och brus; att öka signalutgången och minska bruset i systemet hjälper till att uppnå detta mål. Genom att ställa in sonden minskas bruset i systemet.

För att öka signalen som anländer till detektorn är en enkel teknik att öka utsignalen från provet. Genom att öka antalet kärnor som har samma spinnfrekvens, Larmorfrekvensen, ökar signalen som genereras av provet. Kärnorna spinner med en frekvens som bestäms av magnetfältet; följaktligen innebär ett enhetligt magnetfält vid provet att fler kärnor har samma spinnfrekvens.

För att erhålla ett högupplöst spektrum måste magnetfältet vara homogent till 1 del i 109 över hela provet. Detta tillåter en variation på 0,3 Hz vid 300 MHz, en typisk spinnfrekvens i proton-NMR. En magnet som producerar det huvudfält som används i NMR kan bara vara homogen till 1 del i 106. Shimming ökar magnetfältets jämnhet.

Shimming

I mitten av 1800-talet användes ordet shim för att beteckna en tunn kil som sattes in för att få delar att passa ihop eller ligga i linje. När de ursprungliga NMR-spektrometrarna utvecklades genererades magnetfältet med hjälp av järnmagneter. För att göra fältet mer homogent användes metallkuddar för att omplacera magneterna, och processen kallades för shimming.

Nuförtiden, med moderna elektromagneter eller supraledande magneter, skjuts inte längre shims på plats. Men termerna har fastnat, och processen att göra små justeringar av magnetfältet kallas fortfarande för shimming.

Hur man shimmar

I moderna NMR-spektrometrar görs shimming med hjälp av små elektriska kretsar som har ett visst motstånd. När strömmen flyter i en tråd genereras ett magnetfält. Så genom att använda dessa shimmingkretsar innebär att små magnetfält kan genereras och användas för att justera det huvudsakliga tillämpade fältet och öka dess homogenitet.

Shimmingspolarna kan finnas i sonden, eftersom det är fältet vid provet som måste vara jämnt. Spolarna kan justera magnetfältet i flera riktningar. Typiskt sett måste en analytiker justera fältet i tre dimensioner medan han eller hon mäter en referenstopp.

Enkla shimmingsmöjligheter kan vara ett övervägande vid valet av NMR-spektrofotometer, vilket diskuteras i: Rapport om användningen av Benchtop NMR-systemet vid Rochester Institute of Technology.