Ventajas de los imanes superconductores de RMN sobre los imanes permanentes

Un imán es una parte esencial del espectrómetro MMR. Su función es esencialmente exponer la muestra a un fuerte campo magnético homogéneo. La sensibilidad y la resolución a lograr son directamente proporcionales a la intensidad de campo aplicada.

Los instrumentos de onda continua de 60 o 90 MHz solían ser populares para los exámenes de RMN de rutina. Los primeros instrumentos usaban imanes permanentes voluminosos, pero a principios de siglo, los avances tecnológicos permitieron el desarrollo de instrumentos de mesa más pequeños que podían satisfacer las demandas de las instituciones educativas y los laboratorios de investigación. Dichos instrumentos requieren fuentes de alimentación estables y refrigeración por agua para disipar el calor generado durante el funcionamiento y evitar la deriva de campo.

El descubrimiento de la superconductividad ha provocado la revolución tan necesaria en la espectroscopia de RMN. Introdujo imanes capaces de generar campos magnéticos estables. Tales imanes usaban electroimanes hechos de bobinas de materiales superconductores. Cuando se enfrían a temperaturas criogénicas, tales bobinas pierden toda resistencia eléctrica y conducen corrientes muy grandes sin generar calor. Esto ha hecho posible lograr campos magnéticos estables con una fuerza de más de 20 Tesla (1 Tesla=\(10^4 \)gauss) a niveles de 800-900 Hz.

En tales sistemas, se utiliza helio líquido como refrigerante. La unidad magnética está alojada en un criostato aislado. La camisa exterior del criostato contiene nitrógeno líquido a 77°K para evitar la pérdida por evaporación de helio líquido.

Los imanes superconductores ofrecen varias ventajas a la espectroscopia de RMN:

Bajo consumo de electricidad

No se necesitan suministros de energía de alto kilovatio o megavatio para la generación de campo. Una vez que se alcanza el campo, la fuente de alimentación se puede apagar, ya que el campo se vuelve autogenerador en condiciones superconductoras. Esto proporciona una reducción significativa en los costos de operación eléctrica.

Campos muy estables

Son posibles intensidades de campo altas de 20 a 30 teslas, que pueden mantenerse con desviaciones extremadamente bajas. Tales campos homogéneos de alta intensidad son invaluables en la espectroscopia de RMN de moléculas complejas grandes (pesos moleculares de hasta varios miles de daltons)

Requiere poco espacio

En comparación con los imanes permanentes y los electroimanes, los imanes superconductores tienen una huella más pequeña.

Amplia gama de aplicaciones

Los campos estables de alta intensidad y homogeneidad permiten la investigación de algunas especies moleculares complejas, como moléculas biológicas, moléculas de descubrimiento de fármacos y estudios de imágenes por resonancia magnética.

Las limitaciones aparentes en las aplicaciones de imanes superconductores son el costo adicional de los líquidos criogénicos y la falta de procedimientos de parada de emergencia. Tales limitaciones, sin embargo, superan con creces el aumento del alcance.