Introduzione

Installazione di uno spettrometo Varian Inova 400 MHz; è uno strumento usato, per la Varian gli strumenti usati sono un business secondario, quindi tocca a me. E per me è un po' una rogna, non ho molta pratica sui magneti oltre 300 MHz, e poi il software è il vnmrj, nuovo o quasi per me. Comunque il lavoro è a un passo da casa, quindi si comincia.

Faccio tutti i soliti controlli di routine e l'elettronica funziona, ed anche il software mi da' meno problemi del previsto, più che altro poi dovuti alla mia scarsa esperienza.

Con mia piacevole sorpresa, il magnete va su liscio come l'olio: sale rapidamente in corrente, nessun quench, gli switches chiudono presto e bene, trovo il segnale al primo colpo. All'inizio la riga dell'acqua è larga 20 kHz, ma ciclando un po' tutti gli shim superconduttori ed aggiustando un pelo Z1 va subito a meno di 100 Hz. Ci siamo.

Vado avanti veloce, faccio rapidamente i tests di H1 senza particolari problemi, e passo al C13; mai avute difficoltà col carbonio, il vero problema delle installazioni è la lineshape sul cloroformio, se viene quella tutti gli altri tests sono più che altro una proforma. E infatti anche il carbonio va bene, la sensibilità non è eccezionale ma è un probe per Indirect Detection e quindi non c'è troppo da pretendere, e non ci sono nemmeno specifiche scritte da rispettare. Bene, job completed, firmare qui, grazie ed arrivederci.

Ti piacerebbe, Vanni, eh !!!???

Problemi di Carbonio 13

Qualche giorno dopo il cliente monta il probe AutoTuningBroadband, direct detection sul C13, specifica di sensibilità, scritta e garantita, 155/1. Tuning, omogeneità, ecc. ecc., sensibilità C13: 35/1! Il probe sullo strumento nell'edificio accanto va benone, cosa succede?

Torno, e dopo qualche verifica mi vengono i brividi. Le frequenze di default Varian per i 400 MHz sono: H1 399.973 MHz C13 106.060 MHz H2 60.376 MHz. La frequenza del C13 cade quindi in piena banda delle trasmissioni radio in FM, e se sulla stessa frequenza o su frequenze vicine trasmette una stazione radio commerciale in FM il suo segnale viene ricevuto come rumore dallo spettrometro, il cui ricevitore è estremamente sensibile.

La cosa è ben nota, è già successo chissà quante volte, ed infatti uno dei test preliminari di routine è controllare che, con magnete ancora disenergizzato e quindi obbligatoriamente in assenza di segnali NMR, si acquisica solo rumore bianco.

Mi ricordo subito la prima volta che mi è successo: anno 1974, XL100 del Prof. Lodovico Lunazzi, Università di Bologna. A quel tempo la frequenza massima per l'H1 era 100 MHz, e solo pochi e costosi strumenti per la ricerca avanzata ci arrivavano, il magnete era un elettromagnete raffreddato ad acqua e pesante 2 tonnellate. Bene, ogni tanto il segnale dell'H1 spariva o quasi, sommerso da un rumore altissimo e fluttuante. Siamo diventati matti per giorni senza capirci niente quando, per puro caso, qualcuno ha acceso un radio nella stanza accanto; noi stavamo guardando il rumore che andava e veniva sull'oscilloscopio, e l'andamento del rumore seguiva fedelmente il ritmo della musica rock trasmessa! Lo spettrometro sentiva la radio, e precisamente Radio San Luchino, FM 100.00 MHz, così chiamata perchè l'antenna trasmittente era ubicata in cima al colle di San Luca, ben noto a tutti i bolognesi. A questo punto abbiamo collegato un piccolo amplificatore con altoparlantino all'uscita del ricevitore, e sentivamo la musica rock con l'XL100, ma non stereofonica e di qualità molto inferiore a quella di una radiolina a transitors del costo di 5000 lire dell'epoca.

La soluzione del problema è ovvia: spostare un po' il campo magnetico, e quindi la frequenza di risonanza, per cercare una zona di frequenze libera da trasmissioni di radio FM. Bene, vado un po' su e giu' di 100 Khz ma nulla da fare, il rumore cala un po' ma senza sparire, anzi tende ad aumentare ancora. Comincio a sudare freddo e vado in laboratorio a prendere l'analizzatore di spettro, che poi è uno spettrometro vero e proprio, con frequenza e larghezza spettrale di osservazione variabili in una gamma molto ampia. Accendo, collego in ingresso uno spezzone di filo qualsiasi come antenna e guardo cosa c'è in aria attorno a 100 MHz. Avevo proprio ragione a sudare freddo!

Tutta la banda è piena di trasmissioni radio, spaziate di 250 kHz una dall'altra e con ampiezza di modulazione di oltre 100 Khz, ed appena esci dall'inviluppo di modulazione di una cominci ad entrare in quello della radio accanto: non c'è scampo! L'analizzatore mi dice che l'unica zona relativamente libera è a 105,800 MHz, ma a questo punto l'H1 va a finire a 397.850 MHz! Non è più un 400 MHz! E poi non posso fare una simile variazione di campo per sola via elettronica, dovrei ritoccare il magnete superconduttore, shimmatura compresa! Altro che sudori freddi!

Non ho partecipato alla discussione che è seguita sui possibili rimedi al problema; se non è praticamente possibile spostare il campo a sufficienza per uscire dalla zona disturbata, l'unica via di scampo è accumulare abbastanza a lungo da eliminare o almeno ridurre il rumore. Provare a schermare lo spettrometro è stato tentato anni fa, con risultati così deludenti e spese così elevate da sconsigliare ogni ulteriore tentativo.

Mentre tutti discutevano su cosa fare, ho di nuovo preso un amplificatore con altoparlantino e l'ho collegato all'uscita del ricevitore, che ha un bel BNC che sembra messo lì apposta. La radio si sente, e probabilmante si potrebbe anche sentire in stereofonia, visto che ci sono due BNC per il canale reale ed immaginario, ma la qualità è veramente bassa, e ho deciso che era meglio lasciar perdere. Qualcuno ha portato una radiolina a costo zero, tipo gadget sponsorizzato, che ovviamente funzionava incomparabilmente meglio, anche se non faceva spettri di C13. Certo che il rapporto prezzo/prestazioni di uno spettrometro NMR usato come radio FM non è proprio l'optimum!

Conclusione

Quando installate un spettrometro NMR, occhio alle interferenze con le radio commerciali FM!
Le frequenze particolarmente critiche sono:

1H Observe a 2.35 T: 100 MHz (ma ci sono ancora spettrometri a 100 MHz?)
13C Observe a 9.39 T: 100,564 MHz
2H a 14.09 T: 92,09 MHz