微波段电子自旋共振实验报告

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1、微波段电子自旋共振实验报告保证了磁场度稳定度高和均匀性好，又省去了稳压、稳流励磁电源。本永久磁铁采用新型的稀土永磁材，它不仅具有较高的剩余磁感应强度和矫顽力，而且具有很高的磁能级。粒子差数越大，热平衡时上下能级１.调场旋柄（Ⅰ）2.匀场顶丝3.匀场旋柄4.调场套管5.匀场区标记6.极靴7.永磁铁8.磁极柱9.磁轭10.调场旋柄（Ⅱ）11.调场线圈磁铁结构图越大，核磁共振吸收信号也越强。为了使稳恒磁场在一定范围内连续可调，在磁铁结构上增设了机械调场装置。2.核磁共振探头：核磁共振探头一方面提供一个射频磁场，另一方通过电子线路对中的

2、能量变化加以检测，以便观察核磁共振现象。下图是本实验所采用的核磁共振探头的方框核磁共振探头的方框图，图中边限振荡器产生射频振荡，其谐振频率由样品线圈和并联电容所决定。将边限振荡器的振荡线圈L放置在x方向，振荡时将产生一个沿线圈轴线χ方向的交变磁场（角频率等于进动频率）。旋转磁场的产生对于这个线偏转磁场，可分解为方向相反的圆偏振场，对于γ为正的系统，在x-y面上沿顺时针方向旋转的磁场，当时将发生共振吸收。当共振状态形成后，样品吸收能量，致使射频振荡幅度减小，经检波放大环节送至示波篇二：微波段电子自旋共振实验讲义微波段电子自旋共振实

3、验讲义西安交大物理教学实验中心电子自旋共振（ESR）谱仪是根据电子自旋磁矩在磁场中的运动与外部高频电磁场相互作用，对电磁波共振吸收的原理而设计的。因为电子本身运动受物质微观结构的影响，所以电子自旋共振成为观察物质结构及其运动状态的一种手段。又因为电子自旋共振谱仪具有极高的灵敏度，并且观测时对样品没有破坏作用，所以电子自旋共振谱仪被广泛应用于物理、化学、生物和医学生命领域。一.实验原理具有未成对电子的物质置于静磁场B中，由于电子的自旋磁矩与外部磁场相互作用，导致电子的基态发生塞曼能级分裂，当在垂直于静磁场方向上所加横向电磁波的量子

4、能量等于塞曼分裂所需要的能量，即满足共振条件????B，此时未成对电子发生能级跃迁。Bloch根据经典理论力学和部分量子力学的概念推导出Bloch方程。Feynman、Vernon、Helle二.实验仪器电子自旋共振仪主机、磁铁、示波器、微波系统（包括微波源、隔离器、阻抗调配器、钮波导、直波导、可变短路器及检波器）、Q9连接线2根、电源线1根、支架3个、插片连接线4根。三.实验过程1）先把三个支架放到适当的位置，再将微波系统放到支架上，调节支架的高低，，使得微波系统水平放置，最后把装有DPPH样品（二苯基苦酸基联氨，分子式为(C

5、6H5)2N?NC6H2(HO2)5）的试管放在微波系统的样品插孔中；2）将微波源的输出与主机后部微波源的电源接头相连，再将电子自旋共振仪面板上的直流输出与磁铁上的一组线圈的输入相连，扫描输出与磁铁面板上的另一组线圈相连，最后将检波输出与示波器的输入端相连；3）打开电源开关，将示波器调至直流挡；将检波器的输出调至直流最大，再调节短路活塞，使直流输出最小；将示波器调至交流档，并调节直流调节电位器，使得输出信号等间距；4）用Q9连接线一端接电子自旋共振仪主机面板上右下X?OUT端，另一端接示波器CH1通道，调节短路活塞观察李萨如图形

6、；5）在环形器和扭波导之间加装阻抗调配器，然后调节检波器和阻抗调配器上的旋钮观察色散波形。四.实验记录1）调节适当可以观察到共振信号波形如图2所示：2）可以观察到李萨如图形如图3所示：3）可以观察到色散图如图4所示：篇三：电子自旋共振实验报告电子自旋共振【实验原理】1.电子的轨道磁矩和自旋磁矩电子的轨道磁矩为?l??ePl2mePl为电子轨道运动的角动量，e为电子电荷，me为电子质量。轨道角动量和轨道磁矩分别为?l?Pl?电子的自旋磁矩?s??ePsmePs为电子自旋运动的角动量，e为电子电荷，me为电子质量。自旋角动量和自旋磁

7、矩分别为?s?Ps?由公式可以看出电子自旋运动的磁矩与动量之间的比值是轨道轨道磁矩与角动量之间比值的2倍。对于单电子的原子，总磁矩?j与总角动量Pj之间有?j??gePjmeg?1?其中动g为2。j?j?1??l?l?1??s?s?1?2jj?1。对单纯轨道运动g为1，对于单纯自旋运引入旋磁比?，即有?j??Pj???g在外磁场中Pjeme和?j都是量子化的，因此Pz?Pj在外磁场方向上投影为,j?1,j?mh?m??j,??j?1?,2?相应的磁矩?j在外磁场方向上的投影为?z?由以上公式可得?mhm??j,??j?1?,?2

8、?,j?1,j??z??mgeh??mg?B4?me?B?eh4?me为玻尔磁子2.电子自旋共振（电子顺磁共振）由于原子总磁矩?j的空间取向是量子化的，因此原子处在外磁场B中时，磁矩与外磁场的相互作用也是量子化的，为E???jB???mhB??mg?BB2??h