科學(xué)指南針-電子順磁共振譜(EPR,ESR)
在做EPR測試時,科學(xué)指南針檢測平臺工作人員在與很多同學(xué)溝通中了解到,好多同學(xué)對EPR測試不太了解,對其原理,仍是小白階段,針對此,科學(xué)指南針檢測平臺團隊組織相關(guān)同事對網(wǎng)上海量知識進行整理,希望可以幫助到科研圈的伙伴們;
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原理:
在垂直于B0的方向上施加頻率為hn的電磁波,當(dāng)滿足hn=gbB0時,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,這就是順磁共振現(xiàn)象。受激躍遷產(chǎn)生的吸收信號經(jīng)電子學(xué)系統(tǒng)處理可得到EPR吸譜線?(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))。
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電子順磁共振的研究對象:
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、 具有奇數(shù)電子的原子,如氫、氮、堿金屬原子。
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ESR樣品的狀態(tài):氣體、液體、固體
氣體:常見的氣體樣品如一氧化氮、香煙中的自由基含量,主要是將煙氣吸收富集,對煙氣進行測試。
液體:液體樣品自由基,有機反應(yīng)中間體,過渡金屬的測試。液體樣品制備過程中需要注意以下幾點:
(1)溶劑:測量液體樣品時,要注意溶劑的極性,對于極性大的溶劑,需要將樣品放在毛細管中進行測試,以避免溶劑對微波的吸收。
(2)除氧:液體樣品中氧氣對信號的干擾非常大,需要對樣品進行通氮或真空除氧,以保證測試過程中能看到精細的機構(gòu)信息。
(3)濃度控制:濃度過大或過小都會對樣品信號造成干擾,導(dǎo)致精細結(jié)構(gòu)看不到,因此選擇適當(dāng)?shù)臐舛葧y試提供幫助。
固體:固體樣品制備過程中需要注意顆粒大小,粉末樣品也需要注意順磁濃度,濃度太大的話會對信號造成干擾,固體樣品如果濃度太大可以采用固體稀釋方法,使用干燥的硅膠或者碳酸鈣等都能起到稀釋的作用。
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數(shù)據(jù):
EPR譜的表示方式:通常情況下,EPR波譜儀記錄的是吸收信號的一次微分線形,即一次微分譜線。橫軸用磁場H強度(1mT=10G)或g因子/張量表示。前者方便于分析A張量,后者便于分析g因子;縱軸用ΔA/ΔH或任意單位(arbitrary unit, a.u.)表示信號相對強度,或不標。
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