È già stato affermato che i segnali NMR vengono analizzati in base a due caratteristiche, intensità e frequenza.  Le frequenze assolute vengono misurate in Hertz (Hz - cicli al secondo) o Mega Hertz (MHz). L'analisi dei segnali misurati è semplificata se tutte le frequenze vengono misurate rispetto a un riferimento. Per la spettroscopia NMR ¹H il riferimento consigliato è una sostanza chimica chiamata tetrametilsilano (TMS). Quando si acquisisce uno spettro ¹H o uno spettro ¹³C, la presenza di TMS dà luogo a un singolo picco facilmente identificabile. Questo picco è posto a zero e le frequenze di tutti gli altri picchi vengono determinate relativamente alla frequenza del TMS. Quindi, si può dire che un segnale è 2,5 kHz sopra il picco del TMS. Questo è preferibile a riportare la frequenza assoluta del segnale che potrebbe essere qualcosa del tipo 500,1325 MHz.

Riferire i segnali al picco del TMS chiaramente riduce il numero di cifre necessarie per descrivere la frequenza di un segnale. Tuttavia, questo potrebbe essere ulteriormente semplificato se si usassero come unità di misura le ppm anziché gli Hertz. L'unità di misura ppm rappresenta le frequenze come una frazione della frequenza di risonanza assoluta che dipenderà dalla forza del magnete. Il vantaggio dell'unità di misura ppm è che le misurazioni della frequenza sono indipendenti dalla forza del magnete. Questo semplifica enormemente il confronto tra spettri acquisiti su spettrometri differenti.

Nel diagramma che segue sono riportati i fattori di conversione da usare per passare da Hertz a ppm e viceversa.

 

I vantaggi di usare le ppm come unità di misura sono illustrati in modo migliore con un esempio pratico.

Supponiamo di osservare un segnale ¹H a 2,5 kHz sopra il picco del TMS usando una frequenza portante (SF01) di 500 MHz. La frequenza di qualsiasi segnale NMR emesso è direttamente proporzionale alla forza del magnete. Lo stesso segnale apparirebbe a 3,0 kHz sopra il picco del TMS su uno spettrometro a 600 MHz e a 2,0 kHz sopra il picco del TMS su una macchina a 400 MHz. Una singola conversione potrebbe non rappresentare un grande inconveniente, ma deve essere eseguita per tutti i picchi di ciascun sistema. Ora consideriamo lo stesso segnale espresso in ppm.

Frequenza in Hertz divisa per SFO1 = Frequenza in ppm

Esempi:

Il segnale ¹H può ora essere descritto come situato a 5 ppm sopra (cioè a campi più bassi) il picco del TMS indipendentemente dalla frequenza dello spettrometro.

Utenti esperti usano sempre le ppm e gli spettri riportati nelle pubblicazioni scientifiche mostrano la scala orizzontale graduata in ppm e non in Hertz.

Il lettore deve sapere che nell'esempio sopra riportato sono state fatte alcune semplificazioni. Il valore della frequenza portante di ¹H su uno spettrometro a 500 MHz non sarà esattamente 500 MHz. La frequenza portante da usare nel calcolo delle ppm deve essere il valore preciso assegnato al parametro SF01. Analogamente per gli spettrometri a 600 MHz e 400 MHz, le frequenze portanti di ¹H non saranno esattamente 600 MHz e 400 MHz, rispettivamente.

Si noti inoltre che un valore ppm positivo denota una frequenza superiore a quella del TMS ed è definita come a campi più bassi rispetto al TMS.