EPR电子顺磁共振ppt课件.ppt

《EPR电子顺磁共振ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、电子顺磁共振（EPR）概论或电子自旋共振（ESR）概论陈家富合肥微尺度物质科学国家实验室顺磁共振室二00四年十一月2004研究生课程—EPRhυΔE=gβHhυ=gβHEPR谱线的形状反映了共振吸收强度随磁场变化的关系；理论上EPR谱线应该是无限窄的，实际上EPR谱线都有一定的宽度，原因：1、线宽寿命增宽，S—L作用δH~δE/gβ~(ћ/gβ)·1/δt自旋—晶格作用越强，δt越小，则δH越大，即谱线越宽。b.久期增宽，S—S相互作用顺磁粒子周围存在许多小磁体，每个小磁体除处在外加磁场外，还处于由其它小磁体所形成的局部磁场中。EPR—共振波谱三δH=δE/gβ=(ћ/gβ)·1/δt∆

2、H=(ћ/gβ)·1/t，这里t（驰豫时间）包括两部分，即S-L和S-S时间。∆H1S—L作用，寿命增宽，降温；∆H2S—S作用，久期增宽，稀释、提纯。1/t=1/2t1+1/t2，∆H=(ћ/gβ)(1/2t1+1/t2)=∆H1+∆H2EPR—共振波谱三2、线型洛伦兹（Lorentz）线形和高斯（Gauss）线形两类。洛伦兹线形Lorentzianlineshapes与高斯线形Gaussianlineshapes的比较两者主要的区别是洛伦兹线形比高斯线形有较长拖尾现象。EPR—共振波谱三稀溶液顺磁体系的线形是洛伦兹线形，而许多洛伦兹线形谱线的叠加结果就趋于高斯线形。洛伦兹线形高斯线形

3、两类线形的解析形式：EPR—共振波谱三EPR谱线的强度是用微波吸收谱线下所包的面积表示，但现代EPR谱仪往往记录的是它的一次微分谱线，对此要用两次积分法求出谱线的面积。EPR—共振波谱三1、如果两个样品谱线的线形和线宽相同，则可用一次微分谱线的峰—峰幅度Y（高度，最低点—最高点）代表谱线的相对强度。2、如果谱线的线形相同，而线宽不同，则其相对强度I与谱线峰—峰幅度Y和线宽∆Hpp的关系如下：I∝Y(∆Hpp)2样品中含未成对电子的量是用自旋浓度表示，即单位质量或单位体积中未成对电子的数目（自旋数），如自旋数/克，自旋数/毫升。3、驰豫(Relaxation)驰豫—磁共振的能量转移过程（由

4、不平衡恢复到平衡的过程）。EPR—共振波谱三EPR—共振波谱三自旋—晶格驰豫：高能级上的电子将其能量转移至晶格而返回低能级的过程。EPR—共振波谱三H=0时，Eα=Eβ=0，对应能级的电子数：Nα=NβN=Nα+NβN～exp(-E/kT)T—温度。EPR—共振波谱三H≠0时，Eα=-(1/2)gβH，H↑Nα↑而Eβ=(1/2)gβH，H↑Nβ↓Nβ/Nα～exp(-∆E/kT)BoltzmannDistributionRuleEPR—共振波谱三达动态平衡时，Nα0=1/2(1+gβH/2kT)NNβ0=1/2(1-gβH/2kT)N两能级分子数的净差：n0=Nα0-Nβ0=NgβH/

5、2kT，显然，n0越大，信号越强。n0与N（电子总数）及T（温度）有关。温度低T↓，n0↑灵敏度高，谱线窄，分辨率好。EPR—共振波谱三4、g因子EPR共振条件知：hυ=geβH0(ge=2.0023)自由电子对于实际体系，分子中的分子磁矩除了电子自旋磁矩外，同时还要考虑轨道磁矩的贡献。EPR—共振波谱三实际上：各种顺磁物质的g因子并不都等于自由电子的gehυ=gβHH=(H0+H’)，H’为局部磁场;g因子（也称为系统常数）局部磁场H’由分子结构确定,因此，g因子在本质上反映了分子内局部磁场的特性，所以说它是能够提供分子结构及其环境信息的一个重要参数。EPR—共振波谱三举例：Ni2+信

6、号的g因子:NiBr22.27，NiSO4·7H2O2.20，Ni(NH3)6Br22.18，[Ni(H2O)6]2+2.25等。这与NMR中的化学位移δ在反映结构特征方面有相似之处。EPR—共振波谱三H,gEPR—共振波谱三(H-H3)/(H4-H)=a/bHH3H4EPR—共振波谱三5、超精细结构按照共振条件Hr=hυ/gβ知，那么每一种顺磁分子的EPR就只有一条谱线。我们所获得的信息也只有g因子，线型，线宽的不同。线形大小宽窄g因子形状反映灵敏度分辩率分子结构相互作用类型EPR—共振波谱三实际上，我们所观察到的谱线往往不止一条，而是若干条分裂谱线，这是为什么呢？答案是：由于超精细相

7、互作用的结果（hyperfineinteractions）EPR—共振波谱三把未成对电子自旋与核自旋磁矩间的相互作用称为超精细相互作用（或超精细耦合）。由超精细相互作用可以产生许多谱线，就称为超精细线或超精细结构。对超精细谱线数目、谱线间隔及其相对强度的分析，有助于确定自由基等顺磁物质的分子结构。EPR—共振波谱三1、质量数为奇数，I为半整数。如：1H、19F，I=1/2；23Na，I=3/2；2、质量数为偶数，原子序数为奇数，I为