文档介绍：1 7-4 微波顺磁共振赵滨华电子自旋的概念是 Pauli 在 1924 年首先提出的。 1925 年,S . 和和 Ger1aok 也以实验直接证明了电子自旋磁矩的存在。电子自旋共振(Electron Spin Resonance), 缩写为 ESR, 又称顺磁共振(ic Resonance ) 。它是指处于恒定磁场中的电子自旋磁矩在射频电磁场作用下发生的一种磁能级间的共振跃迁现象。这种共振跃迁现象只能发生在原子的固有磁矩不为零的顺磁材料中, 称为电子顺磁共振。 1944 年由前苏联的柴伏依斯基首先发现。它与核磁共振(NMR) 现象十分相似, 所以 1945 年 Purcell 、 Paund 、 Bloch 和 Hanson 等人提出的 NMR 实验技术后来也被用来观测 ESR 现象. ESR 己成功地被应用于顺磁物质的研究, 目前它在化学、物理、生物和医学等各方面都获得了极其广泛的应用。例如发现过渡族元素的离子;研究半导体中的杂质和缺陷; 离子晶体的结构; 金属和半导体中电子交换的速度以及导电电子的性质等。所以,ESR 也是一种重要的近代物理实验技术。+ ESR 的研究对象是具有不成对电子的物质,如(1) 具有奇数个电子的原子, 象氢原子;(2) 内电子壳层未被充满的离子, 如过渡族元素的离子;(3) 具有奇数个电子的分子,如 NO; (4) 某些虽不含奇数个电子, 但总角动量不为零的分子,如O 2; (5) 在反应过程中或物质因受辐射作用产生的自由基;( 6) 金属半导体中的未偶电子等等, 通过对电子自旋共振波谱的研究, 即可得到有关分子、原子或离子中未偶电子的状态及其周围环境方面的信息, 从而得到有关的物理结构和化学键方面的知识。“电子自旋共振”,与“核磁共振”的不同点在于电子磁矩较核磁矩大三个数量级, 因此在实验中, 若二者的共振频率大致相同, 则电子自旋共振所需的外加静磁场要小得多, 由螺线管产生就够了。用电子自旋共振方法研究未成对的电子, 可以获得其它方法不能得到或不能准确得到的数据。如电子所在的位置, 游离基所占的百分数等等。: 1. 了解顺磁共振的基本原理。 2. 观察在微波段的 EPR 现象,测量 DPPH 自由基中电子的 g 因子。 3. 利用样品有机自由基 DPPH 在谐振腔中的位置变化, 探测微波磁场的情况, 确定微波的波导波长 g?二、实验原理: 由原子物理可知,自旋量子数 2 1?s 的自由电子其自旋角动量)1(?ss ??2 h??,h = ? 10 -34J ?s, 称为普朗克常数, 因为电子带电荷, 所以自旋电子还具有 2 平行于角动量的磁矩 e?, 当它在磁场中由于受磁感应强度 0B 的作用, 则电子的单个能级将分裂成 2S+ 1( 即两个) 子能级, 称作塞曼能级, 如图 7-4-1 所示, 两相邻子能级间的能级差为 0BgE B???(1) 式中 10 2741 .92 24 ????m e Be??焦耳/ 持斯拉, 称为玻尔磁子,g 为电子的朗德因子,是一个无量纲的量, 其数值与粒子的种类有关,如 2 1?s 的自由电子 g= 。从图 7-4- 1 可以看出, 这两个子能级之