電子順磁共振波譜儀EPR/ESR測(cè)試介紹

二維碼

發(fā)表時(shí)間：2023-04-28 13:23作者：鑠思百檢測(cè)

測(cè)試簡(jiǎn)介

電子順磁共振（electronparamagneticresonance，EPR）是由不配對(duì)電子的磁矩發(fā)源的一種磁共振技術(shù)，可用于從定性和定量方面檢測(cè)物質(zhì)原子或分子中所含的不配對(duì)電子，并探索其周圍環(huán)境的結(jié)構(gòu)特性。對(duì)自由基而言，軌道磁矩幾乎不起作用，總磁矩的絕大部分（99%以上）的貢獻(xiàn)來(lái)自電子自旋，所以電子順磁共振亦稱“電子自旋共振”（ESR）。

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(yùn)動(dòng)；一種是在圍繞原子核的軌道上運(yùn)動(dòng)，另一種是對(duì)通過(guò)其中心的軸所作的自旋。由于電子的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生力矩，在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生電流和磁矩。在外加恒磁場(chǎng)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(chǎng)中只有兩種取向：一與H平行，對(duì)應(yīng)于低能級(jí)，能量為-1/2gβH；一與H逆平行，對(duì)應(yīng)于高能級(jí)，能量為+1/2gβH，兩能級(jí)之間的能量差為gβH。

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這一條件時(shí)，低能級(jí)的電子即吸收電磁波能量而躍遷到高能級(jí)，此即所謂電子順磁共振。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(jiǎn)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(chǎng)之間的關(guān)系式：（兆赫）=2.8025H（高斯）

檢測(cè)對(duì)象

可分為兩大類：

①在分子軌道中出現(xiàn)不配對(duì)電子（或稱單電子）的物質(zhì)。如自由基（含有一個(gè)單電子的分子）、雙基及多基（含有兩個(gè)及兩個(gè)以上單電子的分子）、三重態(tài)分子（在分子軌道中亦具有兩個(gè)單電子，但它們相距很近，彼此間有很強(qiáng)的磁的相互作用，與雙基不同）等。

②在原子軌道中出現(xiàn)單電子的物質(zhì)，如堿金屬的原子、過(guò)渡金屬離子（包括鐵族、鈀族、鉑族離子，它們依次具有未充滿的3d，4d，5d殼層）、稀土金屬離子（具有未充滿的4f殼層）等。

測(cè)試舉例說(shuō)明

單線態(tài)氧檢測(cè)：薄膜樣品加入到溶液（客戶指定）中，加入一定濃度捕獲劑（TEMP），首先測(cè)試光照前樣品信號(hào)（由于TEMP很容易被氧化成TEMPO，通常會(huì)有比較明顯的TEMPO信號(hào)），然后進(jìn)行光照一定時(shí)間后立刻測(cè)試樣品信號(hào)，對(duì)比兩次信號(hào)強(qiáng)弱來(lái)推測(cè)是否有單線態(tài)氧生成（單線態(tài)氧可以被TEMP捕獲得到單線態(tài)氧加和物TEMPO，實(shí)際檢測(cè)得到的譜圖是TEMPO的信號(hào)，如樣品可以敏化氧氣產(chǎn)生單線態(tài)氧，光照后信號(hào)會(huì)比光照前信號(hào)增強(qiáng)）。

超氧檢測(cè)：薄膜樣品加入到溶液（客戶指定）中，加入一定濃度捕獲劑（DMPO），首先測(cè)試光照前樣品信號(hào)（理論上不會(huì)有信號(hào)產(chǎn)生，如有信號(hào)說(shuō)明樣品本身有順磁信號(hào)），然后進(jìn)行光照一定時(shí)間后立刻測(cè)試樣品信號(hào)，可以對(duì)比兩次信號(hào)變化來(lái)推測(cè)是否有新自由基生成生成，如產(chǎn)生新的自由基，則根據(jù)譜圖推測(cè)自由基種類。

附：以DMPO為捕獲劑捕獲的常見(jiàn)自由基譜圖