電子順磁共振波譜儀檢測什么

電子順磁共振(electronparamagnetic resonance，EPR)，又稱電子自旋共振(electron spinresonance，ESR)，是屬于自旋1/2粒子的電子在靜磁場下發(fā)生的磁共振現(xiàn)象。因為類似靜磁場下自旋1/2原子核核磁共振的現(xiàn)象，又因利用到電子的順磁性，故曾稱作“電子順磁共振”

電子順磁共振波譜儀（EPR）檢測什么？今天鑠思百檢測小編帶大家來詳細了解一下。

EPR應(yīng)用在多個領(lǐng)域，其中包括：

　　固態(tài)物理，辨識與定量自由基分子(即帶有不成對電子的分子)。

　　化學，用以偵測反應(yīng)路徑。

　　生物醫(yī)學領(lǐng)域，用在標記生物性自旋探子。另外在造影方面另有用途，參見下方說明。

　　晶體學，用來進行晶體內(nèi)部缺陷的局部結(jié)構(gòu)的研究。一般需要配合測角器(Goniometer)。

電子順磁共振波譜儀（EPR）數(shù)據(jù)怎么處理？

　　一般在測試完以后，得到了一個如下圖所示的只有一列數(shù)據(jù)的txt文檔。

　　這一列數(shù)據(jù)是樣品的共振信號數(shù)據(jù)。此數(shù)據(jù)需要經(jīng)過計算處理得出X軸磁場值，然后通過origin作圖。如圖所示，我們可以看到，這個樣品的有效信號數(shù)據(jù)長為8192，但實際上有16384行數(shù)據(jù)。取前8192即可，后面一半是channel2數(shù)據(jù)。

X軸數(shù)據(jù)計算如下圖：

　　其中的初始場及掃寬均可在txt文檔中找到。如下圖：

　　如圖中，DATA HEAD這一欄數(shù)據(jù)中，x-view min即為初始場數(shù)據(jù)。

x-view max 減去 x-view min = 80 mT 即為掃寬。

　　將上兩個數(shù)據(jù)寫入公式，i為列中行變量。計算即可得X軸磁場數(shù)據(jù)。如下圖

　　作圖即可得下面這樣的圖

　　下面講一下數(shù)據(jù)分析：

　　首先簡要引用一下別人講過的概念，如下圖：

　　物質(zhì)的順磁性是由分子的永久磁矩產(chǎn)生的。公式中h是普朗克常數(shù) 6.62620*10(-27次)，v是所加電磁波的頻率9.7749GHZ=9.7749*10(9次)。β是玻爾磁子 9.27410*10-21

　　根據(jù)保里原理:

　　每個分子軌道上不能存在兩個自旋態(tài)相同的電子，因而各個軌道上已成對的電子自旋運動產(chǎn)生的磁矩是相互抵消的，只有存在未成對電子的物質(zhì)才具有永久磁矩，它在外磁場中呈現(xiàn)順磁性。

　　電子自旋產(chǎn)生自旋磁矩

μs=geβ ，β是玻爾磁子;ge是無量綱因子，稱為g因子;自由電子的g因子為ge=2.0023

　　單個電子磁矩在磁場方向分量μ=1/2geβ。

　　外磁場H 的作用下，只能有兩個可能的能量狀態(tài): 即 E=±1/2geβH如上圖所示。

　　能量差△E=gβH 這種現(xiàn)象稱為塞曼分裂(Zeemansplitting)

　　如果在垂直于H的方向上施加頻率為hυ的電磁波，當滿足下面條件hυ=gβH

　　處于兩能級間的電子發(fā)生受激躍遷，導(dǎo)致部分處于低能級中的電子吸收電磁波的能量躍遷到高能級中，于是乎就產(chǎn)生了順磁共振現(xiàn)象。

　　受激躍遷產(chǎn)生的吸收信號經(jīng)電子學系統(tǒng)處理可得到EPR吸收譜線(對應(yīng)于上圖中紅色虛線)，EPR波譜儀記錄的吸收信號一般是一次微分線型，或稱: 一次微分譜線(即測試后得到的txt文件中那一列數(shù)據(jù)，對應(yīng)于上圖中藍色線)。

g因子和A值是EPR譜圖中兩個最重要的信息，通過測試g因子和A值我們可以判斷出單電子的類型，可能得結(jié)構(gòu)信息，然后通過計算及模擬得出準確的結(jié)構(gòu)。

g值計算：

　　如上圖中吸收及微分曲線所示，g值計算公式中H值對應(yīng)的即為吸收曲線最高點，也就是微分曲線中峰頂和峰谷中間對應(yīng)的磁場H值。由此便可計算出g因子。由g因子可大致判斷所測試元素原子所處的化學環(huán)境。

A值計算：

　　由于存在核自旋，電子自旋與核自旋產(chǎn)生耦合作用，因此在一次微分譜圖上便表現(xiàn)出來精細分裂峰。如圖所示：

　　因此A值即為不同分裂峰之間的距離。這樣計算出來的A值單位為mT。實際文獻中許多A值單位為cm-1.換算公式見下圖：

　　注意計算中g值的選取對于A值有直接的影響，所以g值的正確選取很重要。

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