最新电磁顺磁共振波谱分析教学讲义PPT.ppt

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1、电磁顺磁共振波谱分析一、电子顺磁共振波谱分析概述电子顺磁共振(EPR)又称电子自旋共振（ESR），是研究电子自旋能级跃迁的一门学科，是直接检测和研究含有未成对电子的顺磁性物质的现代分析方法。背景知识①共振：当外界的振动频率与系统的固有频率非常接近时，系统的振动振幅增强；当二者的频率相同时，系统的振幅将急剧增加，产生所谓的共振吸收。②磁共振：狭义——物质的磁矩系统在恒定磁场和交变磁场的共同作用下，当恒定磁场强度和交变磁场频率满足一定关系时，磁矩系统从交变磁场吸收能量。广义——电荷或者磁矩（自旋）在恒定磁场和交变磁场的共同作

2、用下，当恒定磁场强度与交变磁场频率满足一定关系时，电荷或者磁矩系统从交变磁场吸收能量。③物质的顺磁性是由分子的永久磁矩引起的④据Pauli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，它在外磁场中呈现顺磁性。电子自旋共振示意图③超精细相互作用在顺磁物质的分子中，未成对电子不仅与外磁场有相互作用，而且还与附近的磁性核之间有磁相互作用，这种未成对电子自旋和核自旋的相互作用称为超精细耦合或超精细相互作用。超精细相互作用使原来单一的

3、EPR谱线分裂成多重谱线，这些谱线称为超精细线或超精细结构。通过分析谱线数目、谱线间距以及相对强度，可以判断与电子相互作用的磁性核的自旋种类、数量以及相互作用的强弱，有助于确定自由基等顺磁性物质的分子结构。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，一般为高斯或洛伦兹线型：EPR波谱仪记录的吸收信号一般是一次微分线型，或称一次微分谱线。三、电子顺磁共振仪仪器的主要结构1、微波系统主要由微波桥和谐振腔等构成微波桥由产生、控制和检测微波辐射的器件组成。谐振腔是EPR波谱仪的核心部件。样品置于谐振腔的中心，谐振

4、腔能使微波能量集中于腔内的样品处，使样品在外磁场作用下共振吸收。2、磁铁系统EPR谱仪中，采用电磁铁作为磁场源，要求均匀、稳定。当需要较高磁场时，通常采用超导磁体作为磁场源。电磁铁系统要包括稳压、稳流装置。3、信号处理系统主要由调制、放大、相敏检波等电子学单元组成。主要功能：把弱得直流EPR吸收信号调制成高频交流信号，经高频放大，相敏检波后得到原吸收线型的一次微分信号，即EPR谱。EPR谱仪主要性能指标1、灵敏度能够检测出自旋共振信号所需的最少量2、分辨率能够分开两条谱线的最小距离3、磁场稳定性仪器运行在相当长的时间范围

5、内，基线漂移的情况以及对某个样品的波谱参数反复测量结果的重复性四、电子顺磁共振的研究对象自由基和顺磁性金属离子（大多数过度金属离子和稀土离子）及其化合物[1]自由基：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[2]双基或多基：在一个分子中含有两个或两个以上未成对电子，但是它们的未成对电子相距较远，相互作用较弱的化合物。五、实验技术如果能由实验得到较为理想的EPR谱图，那就能通过对谱线作波谱分析获得不少有关顺磁物质的结构信息。为此，需要正确的处理和制备样品，并恰当选择仪器的工作参数。[1]

6、样品制备用于EPR检测的样品可以是气体、液体或固体，但平常使用的较多的是后两类。（a）气体样品由于气体样品的自旋浓度较低，一般都需要较粗的样品管。把气体封在管内，或用连续流动的方式通过谐振腔。同时也可用逆磁性的载体吸附被测气体样品进行测定。（b）液体样品指原为固态或液态的顺磁性物质溶于溶剂中形成的溶液试样。溶剂要不与被测物质反应，且介电常数要小。同时注意控制溶液浓度适宜。（c）固体样品多为多晶或固体粉末状。可用逆磁性材料稀释后测定。[2]仪器工作参数选择（a）微波功率最佳功率是使微波功率略低于样品的饱和功率。（b）调制幅

7、度最佳为使调制幅度为线宽的四分之一。（c）扫描宽度在作未知样品自由基EPR波谱是，开始要用比较宽的扫场范围，防止漏掉EPR信号。一旦发现信号，在缩小范围，似的信号保持在适当的位置和大小。要测量线宽和g值的EPR波谱，应尽量将扫场范围缩小，使波谱拉开，这样能保证测量精确度。（d）扫场速度和时间常数一般要求扫场速度和时间常数的乘积远远小于1.六、应用举例DPPH中未成对电子定域位置的分析THEENDANDTHANKS技職教育政策與法令研究報告主題：完全中學報告人：591701001張華堂591701002陳揚名5917010

8、04王邦權591701019廖婉君壹、完全中學之起源---1民國11年新學制民國38年政府遷台民國50年省辦高中、縣市辦初中民國57年國民義務教育實施民國68年「高級中學法」公佈民國83年第七次全國教育會議壹、完全中學之起源---2民國84年公佈完全中學試辦計畫民國88年高級中學法修正公佈民國89年9月發佈完全中學設