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    電子順磁共振基本原理——EPR和NMR的比較

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    瀏覽:- 發布日期:2018-05-17 14:51:34【

    [文章導讀] 電子順磁共振波譜儀(EPR)是研究電子磁矩在外磁場中的電子塞曼分裂及與電磁場相互作用引起的能級間的共振躍遷。


    電子順磁共振波譜儀EPR是研究電子磁矩在外磁場中的電子塞曼分裂及與電磁場相互作用引起的能級間的共振躍遷。

    NMR是研究核磁矩在外磁場中的核塞曼分裂及與電磁場相互作用引起的能級間的共振躍遷。


    電子順磁共振


    電子順磁EPR (ESR)的共振頻率在微波波段,如0.34T(9.5GHz) , 1.25T(35GHz)。NMR的共振頻率在射頻波段,如6.97T (300MHz),18.6T(800MHz)。

    注意電子順磁EPR (ESR)的外靜磁場小,但是共振頻率大。

    由于電子磁矩遠大于核磁矩,所以電子順磁EPR(ESR)的靈敏度比H NMR的靈敏度高,電子順磁EPR (ESR)檢出所需自由基的絕對濃度約在10-8 mol/L數量級。例如,用質子磁矩與電子磁矩進行比較:

     

    電子順磁共振波譜儀


    靈敏度與磁矩的三次方成正比,所以電子順磁EPR(ESR)的靈敏度比1H NMR的靈敏度大8個數量級

    NMR類似,在分子中的未成對電子的共振頻率與自由電子有所差異。但是表示方法不同。對于NMR,通常用化學位移δ來表示,而對于EPR (ESR),用g因子來表示。電子順磁EPR (ESR)實驗一般是固定電磁場頻率掃描外靜磁場。當達到共振條件時,外靜磁場不同,一般可以直接用磁場強度來表示電子順磁EPR (ESR)結果。但是對于不同的儀器,必須用相對值表示。g值就可以表示這種相對值。

     

    電子順磁共振

    在研究NMR時核磁矩與核磁矩之間存在自旋偶合,并用偶合常數J來表示相互作用的大小。類似地,在電子順磁EPR中,電子磁矩與核磁矩之間也存在自旋偶合,并用超精細偶合常數α表示相互作用的大小,如圖20-7所示。例如,氫原子的EPR譜中,電子磁矩被1H核分裂為兩重峰。裂距就是精細偶合常數α。

    對于具有兩個或兩個以上未成對電子的多重態自由基或順磁離子,由于兩個電子磁矩之間存在相互作用,在無外磁場(零場)時能級也發生分裂,稱為零場分裂。下面以具有兩個未成對電子的三重態為例進行說明。

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