电子顺磁共振ppt课件.ppt

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1、§4.5电子顺磁共振电子顺磁共振（ElectronParamagneticResonance简称EPR)或称电子自旋共振(ElectronSpinResonance简称ESR)直接检测和研究含有未成对电子的顺磁性物质电子的磁共振电子自旋磁矩的磁共振电子轨道磁矩的磁共振奴狈犁豆赊副鸟摈祟靶蛛鸵帆呛盏蔷虾阵执引没盼便愤硼种映湘啃布遏饺电子顺磁共振ESR电子顺磁共振ESR4.5.1电子顺磁共振基本原理根据保里原理:每个分子轨道上不能存在两个自旋态相同的电子，因而各个轨道上已成对的电子自旋运动产生的磁矩是相互抵消的，只有存在未成对电子的物质才具有永久磁矩，它在外磁

2、场中呈现顺磁性。物质的顺磁性是由分子的永久磁矩引起的甚腑纳龙苔陪滋棺士奋惺赵郁论愧火幻灰耿铡豆塑谷誓巾晨酝沾诌黑朱赔电子顺磁共振ESR电子顺磁共振ESR电子自旋产生自旋磁矩μs=ge是玻尔磁子ge是无量纲因子，称为g因子自由电子的g因子为ge=2.0023单个电子磁矩在磁场方向分量μ=1/2ge外磁场H的作用下，只能有两个可能的能量状态:即E=±1/2gβH惮殃凌麓葬次安肖肾更织殃抚吓校缅契润七关蒋诸屑献习亩坯滁互敲拽矿电子顺磁共振ESR电子顺磁共振ESR电子自旋能级与磁场强度的函数关系H0为共振时的外磁场磁矩与外磁场H的相互作用(E=1/2g

3、βHE=1/2gβH吾累搞捷勘迷谓继龚假整枕括谱卫绷听以埃钝檬真芭吝倦爵涅戊乌腑电鹰电子顺磁共振ESR电子顺磁共振ESR如果在垂直于H的方向上施加频率为hυ的电磁波，当满足下面条件hυ＝gβH处于两能级间的电子发生受激跃迁，导致部分处于低能级中的电子吸收电磁波的能量跃迁到高能级中--------顺磁共振现象能量差△E＝gβH这种现象称为塞曼分裂(Zeemansplitting)菲宅区曼僳伸罚主撼寝鸥奋熊茄瞅裙惟热具膀擞砌换细侈酬骆均芳践晋屿电子顺磁共振ESR电子顺磁共振ESR受激跃迁产生的吸收信号经电子学系统处理可得到EPR吸收谱线，EPR波谱仪记录的吸

4、收信号一般是一次微分线型，或称:一次微分谱线挎愁厦件普揖解接投旅赌驳氟入乔其价快彼底矢椽烟袁咽租沈漱梭蕊窝刊电子顺磁共振ESR电子顺磁共振ESREPR和NMR的区别：[1].EPR是研究电子磁矩与外磁场的相互作用，即通常认为的电子塞曼效应引起的，而NMR是研究核在外磁场中核塞曼能级间的跃迁。换言之，EPR和NMR是分别研究电子磁矩和核磁矩在外磁场中重新取向所需的能量。[2].EPR的共振频率在微波波段，NMR的共振频率在射频波段。澳豹烙瀑峰铸袒疽蚜辽项希歪抚睛喷淑吁贯延次擎厦滚针除乃辈恰句枷弓电子顺磁共振ESR电子顺磁共振ESR[3].EPR的灵敏度比NMR

5、的灵敏度高，EPR检出所需自由基的绝对浓度约在10-8M数量级。[4].EPR和NMR仪器结构上的差别:前者是恒定频率，采取扫场法，后者是恒定磁场，采取扫频法。复晋刻话悯郊攻姑辆抵钟勾啼挤辑岗顾抛奔奈镍泌存赵巍弧距哆脂灌钉衙电子顺磁共振ESR电子顺磁共振ESR[1].提供必要的共振频率的电磁波发生器—速调管(微波系统)[2].由电磁铁提供的稳定磁场(磁铁系统)[3].可使样品处于磁场和电磁波都合适的方向的样品腔(谐振腔)[4].检测系统(包括检波器、放大器、记录器等)4.5.2电子顺磁共振仪器虽搽泥集陷菠避除翔镁训拐惑撒别酵超掌水暴谁镐痊攘惫云乓奶孟能睬殆电

6、子顺磁共振ESR电子顺磁共振ESR4.5.3电子顺磁共振的研究对象自由基和顺磁性金属离子（大多数过渡金属离子和稀土离子）及其化合物[1].自由基：自由基指的是在分子中含有一个未成对电子的物质(a)二苯苦基肼基（DPPH）（b）三苯甲基甲征锑架唐射把瞻汗译狰照忍圆汕昂焙坤夺擅趾水屿蔓帕眷沤酌膳级维敖电子顺磁共振ESR电子顺磁共振ESR[2].双基（biradical）或多基（polyradical）:在一个分子中含有两个或两个以上未成对电子的化合物，但它们的未成对电子相距较远，相互作用较弱柯隋傣自刃燕宏熟胞苫钡弯虎侩厩蕊好斡村衍倦叮戮凋桃闺娩函塞俩糯傅电子顺磁

7、共振ESR电子顺磁共振ESR[3].三重态分子（tripletmolecule）化合物的分子轨道中含有两个未成对电子，但与双基不同的是，两个未成对电子相距很近，彼此之间有很强的相互作用。如氧分子。它们可以是基态或激发态。[4].过渡金属离子和稀土离子这类分子在原子轨道中出现未成对电子，如常见的过渡金属离子Ti3+（3d1）印吏艾撕础崭便蝴右拆讽驹蹿辕荤疮躯堤苑奄漾送息傣涛浮得报沈锨酚琢电子顺磁共振ESR电子顺磁共振ESR[5].固体中的晶格缺陷一个或多个电子或空穴陷落在缺陷中或其附近，形成了一个具有单电子的物质，如面心、体心等。[6].具有奇数电子的原子如氢

8、、氮、碱金属原子。碍般加媒丑条蝴惧蔽职令乘峙蛋呀挟尹