Wie bereits dargelegt wurde, werden NMR-Signale in Hinsicht auf zwei charakteristische Eigenschaften – Frequenz und Intensität – analysiert.  Absolute Frequenzangaben erfolgen in Hertz (Hz, Schwingungen je Sekunde) oder Megahertz (MHz). Erfolgen alle Frequenzangaben unter Bezug auf eine Referenz, vereinfacht sich die Angabe von gemessenen Signalen. Für die ¹H-NMR-Spektroskopie wird als Referenzsubstanz die Chemikalie Tetramethylsilan (TMS) empfohlen. Wird ein ¹H- oder ein ¹³C-Spektrum erfasst, führt das Vorliegen von TMS in der Probe zu einer einzelnen, leicht identifizierbaren Signalspitze. Diese Signalspitze wird als Nullpunkt festgelegt, und die Frequenzen aller anderen Signalspitzen werden relativ zur TMS-Frequenz ausgedrückt. Auf diese Weise kann man beispielsweise sagen, dass ein Signal 2,5 kHz „oberhalb“ des TMS-Signals liegt. Dies ist der Angabe der absoluten Frequenz des Signals vorzuziehen, die beispielsweise „500,1325 MHz“ lauten könnte.

Durch die Referenzierung von Signalen auf die TMS-Signalspitze kann die Frequenz eines Signals mit einer deutlich geringeren Zahl von Ziffern ausgedrückt werden. Dies kann noch weiter vereinfacht werden, indem statt der Einheit „Hertz“ die Einheit „ppm“ genutzt wird. Die Einheit „ppm“ stellt Frequenzen als Bruchteil der von der Feldstärke des Magneten abhängigen absoluten Resonanzfrequenz dar. Bei Verwendung der Einheit „ppm“ ergibt sich der Vorteil, dass die Angabe von Frequenzen von der Feldstärke des Magneten unabhängig ist. Auf diese Weise können auf verschiedenen Spektrometern erfasste Spektren wesentlich leichter miteinander verglichen werden.

Die nachstehende Abbildung illustriert die Umrechnung zwischen den Einheiten „Hertz“ und „ppm“.

Die Vorzüge der Verwendung der Einheit „ppm“ lassen sich am besten anhand eines praktischen Beispiels veranschaulichen.

Nehmen wir an, dass bei einer Trägerfrequenz (SFO1) von 500 MHz ein ¹H-Signal 2,5 kHz oberhalb des TMS-Signals beobachtet wurde. Die Frequenz eines jedes ausgesandten NMR-Signals ist direkt proportional zur Feldstärke des Magneten. Bei einem 600-MHz-Spektrometer würde dasselbe Signal 3,0 kHz oberhalb des TMS-Signals liegen, bei einem 400-MHz-Spektrometer hingegen 2,0 kHz oberhalb des TMS-Signals. Eine einzelne Umrechnung wäre nicht besonders aufwändig, jedoch müsste diese für jede Signalspitze und für jedes System durchgeführt werden. Lassen Sie uns nun dasselbe Signal, dargestellt in der Einheit „ppm“, betrachten.

Frequenz in Hertz dividiert durch SFO1 ergibt die Frequenz in ppm

Beispiele:

Das ¹H-Signal kann nun unabhängig von der Spektrometerfrequenz als 5 ppm „oberhalb“ (d. h. links) des TMS-Signals gelegen bezeichnet werden.

Erfahrene Anwender arbeiten ausschließlich mit der Einheit „ppm“, und bei in wissenschaftlichen Fachzeitschriften veröffentlichten Spektren weist die x-Achse eine „ppm“-Skalierung, d. h. keine „Hz“-Skalierung auf.

Der Leser sollte sich gewisser Vereinfachungen im vorstehenden Beispiel bewusst sein. Der Wert der ¹H-Trägerfrequenz eines 500-MHz-Spektrometers beträgt nicht exakt 500 MHz. Die für die ppm-Umrechnung verwendete Trägerfrequenz muss stets dem exakten, dem Parameter SFO1 zugewiesenen Wert entsprechen. Gleiches gilt für 600-MHz- und 400-MHz-Spektrometer, bei denen die ¹H-Trägerfrequenz ebenfalls nicht bei exakt 600 MHz bzw. exakt 400 MHz liegt.

Beachten Sie bitte auch, dass ein positiver ppm-Wert eine über der Frequenz der TMS-Signalspitze, im Spektrum also links von dieser liegende Frequenz bezeichnet.