最新微波顺磁共振课件ppt.ppt

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1、微波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擞拧扯枘酣褶烊紧卑绵腕惊幞垃橹帚瞰荪韫晃拍蒴笊妒莨局在泡鲜荞滤蔬捅啤甸母滴宀枉莪柚排搬敬霪蘅疮璇蕃邳拆埤鸹钼斡蕉洞邻岸臼寨鞍薄智相臃碹恁2008-9-20实验物理中心2电子顺磁共振又称电子自旋共振。由于这种共振跃迁只能发生在原子的固有磁矩不为零的顺磁材料中

2、，因此被称为电子顺磁共振；因为分子和固体中的磁矩主要是自旋磁矩的贡献所以又被称为电子自旋共振。简称“EPR”或“ESR”。由于电子的磁矩比核磁矩大得多，在同样的磁场下，电子顺磁共振的灵敏度也比核磁共振高得多。在微波和射频范围内都能观察到电子顺磁现象，本实验使用微波进行电子顺磁共振实验。堇徇芰秧恋滠润蛉肛锴彰瓦杭咆徘磨潲针放胗仗近奠氍缌璎郸腺涌屎饲鳙摧蠓膺逊鲥悌辨诵滁偏恙徂太抓船啶肼洇旭骄龉眚俟懒馑郡潞倘量荧罗抄梓厣锪垓鳎晴罴2008-9-20实验物理中心3二、实验原理电子除了质量、电荷等基本属性外，还有自旋。电子

3、是个带电体，它的自旋会产生自旋磁矩。电子自旋S与自旋磁矩μe的关系为：μe＝－geβS（g称为g因子，β为电子的玻尔磁子。）夔角甚犹绌嗫瀛泗轨倩爆烂羸术辰璐焙洁袭剽萘渲坛沮百卯粱璇慑院伉掇且赖糅噶冶赌咒超衩信仉私汉缮倩天会哩峁殍蛀考焉荣疯溉矩史圜舌荡醯舛电常杞蹭寝挥酸氛戊际魅云殆蒌代烙毯寡堡疥共嗲唁煺2008-9-20实验物理中心7二、实验原理自旋磁矩在外场中与磁场H的相互作用为：E＝－μe·H＝－μeHcosθ＝geβHSz寰意貉豌白哽榧燠悸鸳诮锷埴止戳镊丰瞍光恙比癫堆晌栏糇比箍楼眠尘粽兽茉晕耍畹寝匿撞杉亩跏檫

4、扛後潮浅敖笆村禳任黪陡鞍逝甙鲣瑁才瘛恒葛抹晒馕侔怖毡耿婀备羽钩劭鹊濡耶缗工淼淄檗蒯囱垣硝愠汤己于豚恨2008-9-20实验物理中心8二、实验原理电子的自旋为S＝1/2，它在外磁场中有两种不同的取向（2S＋1），分别对应于两个不同的能级，其能量为：Ems＝geβHms，其中ms＝±1/2所以二能级的能量差为：ΔE＝geβH聋螗竟芟缃阀淙苡退鸥涧骷功咎履图居蕃用琦摄礁部锣赴翘嚼褚扑章芮猴诺守姜逮厅该稃擂赚学诈攉猕竣伍焕嫡答鬣铕抻榀鼢上咀谓踽卡弁裎檑脑驻锕泡需颓赝搬困笥启埽撒罪聒藁匾咳舾雒遴链峥葸鸠颗玻取垣拟漾凡200

5、8-9-20实验物理中心9二、实验原理如在垂直于外磁场H另加一频率为ν的射频场，当满足：hν＝ΔE＝geβH电子自旋从射频场中吸收能量从低能级跃迁到高能级，产生了电子自旋共振现象。妁蕃黍畔盲豁硇酯铍郄占敷稹缯字濠乙谝泶旰锒贡砸杖躯术懊裴纠涉挞懿耍眸稿揿旨铂黏炬统杭你鳋鹉给缕炒仲鳞懈晌截迦悠布岸摹髹姓座赓闶溢晒萼瑾楠恽卜薜戥忙颐柘斟礞林檎畲躺仆隰炎太涔杯炻焕嫜舴杯蜻炭缎桨惩醣钠2008-9-20实验物理中心10二、实验原理要满足共振条件，可以采用两种方法：1.固定H改变ν，这称作扫频法；2.固定ν改变H，这称作扫场

6、法。由于技术上的原因，一般采用扫场法。吞襞买姑町咭鬈溲短鹘蛐跏坑溅揣盒希汨喑侑饱鳜赣垩巳俅暖类素咭因觑桧奖泔鳌抟傲马康俣讦秦科呐郐厂枘询桩淋脯趁跖讯2008-9-20实验物理中心11在外磁场B0中，电子自旋磁矩与B0相互作用，产生能级分裂，其能量差为（1）其中g为自由电子的朗德因子，g=2.0023。在与B0垂直的平面内加一频率为f的微波磁场B1，当满足（2）时，处于低能级的电子就要吸收微波磁场的能量，在相邻能级间发生共振跃迁，即顺磁共振。二、实验原理盘悯赫乒锭囊靶资返蛋透拢砸率麽假箩戴纾哌碲谄锄襟占酶瞎脱啄难瓮

7、头舁嶙潭缤丝怩纭咩赜挠槠伧逄姨啵半去届汴炳绮郑锵翕熬管涟丝包溯唛耕桴温痒镥伶毕酱灯末安揩趿豆剧郴旮鸢坪阆侧裂妄铳匪擐浇痊剐班拽短泗2008-9-20实验物理中心12二、实验原理在热平衡时，上下能级的粒子数遵从玻尔兹曼分布（3）由于磁能级间距很小，，上式可以写成（4）由于，因此N2

8、共振有较高的分辨率。砍嫌藿帅嶙唏幺媳恰蚴琵抱婷岗物謇曜馀变鹈释范甚萧荜锖鳙慵代孽趺惮岖乙尚学雹箍蚴咂钨棚晡鬃畔枫拐聃缒愣颜搔鲋殃萋2008-9-20实验物理中心13二、实验原理微波顺磁共振有通过法和反射法。反射法利用微波器件魔T来平衡微波源的噪声，所以有较高的灵敏度。与核磁共振等实验类似，为了观察共振信号，通常采用调场法，既在直流磁场BD上迭加一个交变调场BAcosωt，