EPR對應(yīng)的不同自由基信號峰

一、電子順磁共振EPR介紹

電子順磁共振EPR/ESR可檢測的物質(zhì)有：

自由基、雙基或多基、三重態(tài)分子、過渡金屬離子和稀土離子、固體中的晶格缺陷和具有奇數(shù)電子和含有單電子的分子。

與NMR技術(shù)的不同是，NMR研究的是原子核，而EPR研究的是核外電子。

EPR屬于波普學(xué)技術(shù)的一種，其中電磁波譜法（波普學(xué)）：

是將一定頻率的電磁波（光或無線電波）與研究物質(zhì)內(nèi)部分子、原子核或者電子等相互作用，引起物質(zhì)的某一個物理量的變化。

在次過程中，物質(zhì)吸收外加電磁波的能量，從低能級躍遷到較高能級，同時也可以從較高能級受輻射而躍遷到相應(yīng)的低能級。（被吸收的電磁波頻率或者波長取決于高低能級見的能級差）EPR發(fā)生的基本要素：具有未成對電子的樣品、外加靜磁場和微波場。

電子順磁共振EPR的基本原理：

電子是具有一定質(zhì)量和帶負(fù)電荷的一種基本粒子，它能進(jìn)行兩種運動；一種是在圍繞原子核的軌道上運動，另一種是對通過其中心的軸所作的自旋。

由于電子的運動產(chǎn)生力矩，在運動中產(chǎn)生電流和磁矩。在外加恒磁場H中，電子磁矩的作用如同細(xì)小的磁棒或磁針，由于電子的自旋量子數(shù)為1/2，故電子在外磁場中只有兩種取向：一與H平行，對應(yīng)于低能級，能量為-1/2gβH；一與H逆平行，對應(yīng)于高能級，能量為+1/2gβH，兩能級之間的能量差為gβH，其中這個現(xiàn)象稱為塞曼效應(yīng)，如圖1所示。

若在垂直于H的方向，加上頻率為v的電磁波使恰能滿足hv=gβH（B）這一條件時，低能級的電子即吸收電磁波能量而躍遷到高能級，此即所謂電子順磁共振，如圖2所示。

在上述產(chǎn)生電子順磁共振的基本條件中，h為普朗克常數(shù)，g為波譜分裂因子（簡稱g因子或g值），β為電子磁矩的自然單位，稱玻爾磁子。以自由電子的g值=2.00232，β=9.2710×10-21爾格/高斯，h=6.62620×10-27爾格·秒，代入上式，可得電磁波頻率與共振磁場之間的關(guān)系式：（高斯）= 2.8025（兆赫）。

圖1 電子在靜磁場中的塞曼效應(yīng)。

圖2共振吸收圖

圖3 不同自由基的EPR信號峰。

參考文獻(xiàn)

1. 薛鴻慶．電子順磁共振：《自然雜志》，1981 (12) ：54-582.

2. 郭德勇 ， 韓德馨．構(gòu)造煤的電子順磁共振實驗研究：《中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報》，1999 , 28 (1) ：94-97