EPR測量基本原理
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磁性是電子、質(zhì)子和中子等微觀粒子和軌道所具有的內(nèi)稟屬性。電子順磁共振波譜(Electron Paramagnetic Resonance Spectroscopy,EPR)是研究至少含有一個或一個以上未配對電子(或未成對電子,unpaired electron)的磁性物質(zhì)的電磁波譜法。
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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;一種是在圍繞原子核的軌道上運(yùn)動,另一種是對通過其中心的軸所作的自旋。由于電子的運(yùn)動產(chǎn)生力矩,在運(yùn)動中產(chǎn)生電流和磁矩。在外加磁場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:一個取向與H平行,對應(yīng)于低能級,能量為-1/2gβH;另外一個取向與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。若在垂直于H的方向,加上頻率為v的電磁波恰能滿足hv=gβH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。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。電子順磁共振波譜儀是研究電子磁矩在外磁場中的電子塞曼分裂及電磁場相互作用引起的能級間的共振躍遷。
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圖1電子自旋能級分裂及能級吸收曲線示意圖
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