CW-Aufnahmetechnik

Die ersten NMR-Geräte für den Einsatz in der Strukturaufklärung arbeiteten nach dem CW (=Continuous Wave)-Verfahren . Vereinzelt sind noch ältere NMR-Maschinen, die nach diesem Prinzip arbeiten, im Einsatz. Daher soll diese Methode noch in aller Kürze erwähnt werden.

Vergleichbar ist der Aufnahmevorgang am besten mit dem Suchen eines Senders im Radioapparat, das (bei älteren analogen Geräten) durch Drehen des Drehkondensators eines Hochfrequenzschwingkreises über die Senderskala (= Spektrenweite) passiert. Ebenso wird die ins Magnetfeld gebrachte NMR-Probe mittels einer sich ändernden Frequenz gescannt (frequency sweep) und an jenen Positionen, an denen Resonanz mit der chemischen Verschiebung eines Atomkernes auftritt (= ein Radiosender gefunden wird), wird ein Signal detektiert und in aufgezeichnet.

Schematische Darstellung eines CW-NMR-Gerätes

Der Hauptnachteil dieser Technik ist (auch wegen der anfangs nur sehr niedrigen, verfügbaren Magnetfeldstärken der Elektromagnete) die geringe Empfindlichkeit und der große Zeitbedarf. Ein einziger Durchgang (= Sweep) durch das gesamte Verschiebungsfenster dauerte, abhängig vom vermessenen NMR-Isotop, 5 – 20 Minuten: diese Zeit kann aus Gründen der gewünschten, möglichst großen spektroskopischen Auflösung nicht beliebig verkürzt werden.

Auch die computerunterstützte Addition von einzelnen, abgespeicherten Durchgängen zu Verbesserung des Signal/Rausch(S/N)-Verhältnisses war nicht praktikabel:
Einerseits wies zu Einsatzzeiten dieser Geräte die vorhandene Computertechnik nur einen Bruchteil der heutzutage verfügbaren Leistung auf, andererseits verdoppelt sich das S/N-Verhältnis erst mit dem Quadrat der Zahl an Durchgängen.

Bei Sweep-Zeiten von durchschnittlich 10 Minuten pro Durchgang ist das bei unempfindlichen Kernen oder verdünnten Proben ein hoffnungsloses Unterfangen. Selbst wenn man enorm lange Aufnahmezeiten in Kauf nehmen wollte, wäre das Ergebnis kaum brauchbar, da das Magnetfeld über solch lange Zeiträume nicht ausreichend stabil bleibt und ein kontinuierlicher Felddrift stattfindet: Dies führt in der Folge auch zu einem „Wandern" des spektroskopischen Fensters und die für S/N-Verbesserung notwendiges punktgenaue Addition der einzelnen Spuren („Signal auf Signal") wird unmöglich.

Die CW-Technik war daher hauptsächlich der Messung empfindlicher Kerne wie z. B. ¹H und relativ großer Probenmengen vorbehalten.