核磁気共鳴デカップリング
異種核で相互作用しているI-SスピンのIスピンにRF磁場を照射したとき、ハミルトニアンは双極子相互作用とRF磁場とのゼーマン相互作用の和で表される。
H = A I Z S Z + ω 1 I Y {\displaystyle H=AI_{Z}S_{Z}+\omega _{1}I_{Y}}
ここでω1はRF磁場強度(rad/s)、Aは双極子相互作用の大きさ(rad/s)である。 スピン系の時間発展演算子を、RF磁場とのゼーマン相互作用部分U0(t)と双極子相互作用部分U1(t)に分離すると、
U ( t ) = U 0 ( t ) U 1 ( t ) {\displaystyle U(t)=U_{0}(t)U_{1}(t)}
U 0 ( t ) = e − i ω 1 I Y t {\displaystyle U_{0}(t)=e^{-i\omega _{1}I_{Y}t}}
デカップリングは溶液のNMRにおいてはHとCなどの異種核間のJ結合を、固体においてはHと他の核(H-X)間の異種各感の双極子相互作用およびJ結合を消去して、Xスピンを観測するために用いられている。具体的にはHにRF磁場を照射しHスピンの上向きスピン状態と下向きスピン状態都の間に遷移を起こす。ゼーマンエネルギー準位間の遷移によりHの磁化が反転すると、そのHが近傍のXスピンの位置に作る局所磁場も反転する。反転の速度がH-Xの双極子相互作用の大きさよりも早ければ、Xが感じる平均的なHの局所磁場はゼロになる。つまりこの相互作用による線幅と分裂は消去される。
反転の速度は照射したRF磁場の強度で決まり、Hの場合10Gで約43kHzである。従って固体では通常、数100Wのアンプを用いて20G程度の強度の照射を行う。溶液の場合はJ結合の値が数10Hzと小さいために、固体のような高強度の照射は必要ない。溶液におけるC測定でのJ結合のカップリングに比べると、双極子結合が強いために高出力なラジオ波磁場が必要である。