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什么是電子順磁共振？
電子順磁共振（electron paramagnetic resonance，EPR）是由不配對電子的磁矩發(fā)源的一種磁共振技術，可用于從定性和定量方面檢測物質(zhì)原子或分子中所含的不配對電子，并探索其周圍環(huán)境的結(jié)構(gòu)特性。對自由基而言，軌道磁矩幾乎不起作用，總磁矩的絕大部分（99%以上）的貢獻來自電子自旋，所以電子順磁共振亦稱“電子自旋共振"（ESR）。
歷史進程
電子順磁共振首先是由前蘇聯(lián)物理學家 E·K·扎沃伊斯基于1944年從MnCl2、CuCl2等順磁性鹽類發(fā)現(xiàn)的。物理學家最初用這種技術研究某些復雜原子的電子結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)、偶極矩及分子結(jié)構(gòu)等問題。以后化學家根據(jù)電子順磁共振測量結(jié)果，闡明了復雜的有機化合物中的化學鍵和電子密度分布以及與反應機理有關的許多問題。美國的B·康芒納等人于1954年將電子順磁共振技術引入生物學的領域之中，他們在一些植物與動物材料中觀察到有自由基存在。20世紀60年代以來，由于儀器不斷改進和技術不斷創(chuàng)新，電子順磁共振技術已在物理學、半導體、有機化學、絡合物化學、輻射化學、化工、海洋化學、催化劑、生物學、生物化學、醫(yī)學、環(huán)境科學、地質(zhì)探礦等許多領域內(nèi)得到廣泛的應用。
基本原理
子是具有一定質(zhì)量和帶負電荷的一種基本粒子，它能進行兩種運動；一種是在圍繞原子核的軌道上運動，另一種是對通過其中心的軸所作的自旋。由于電子的運動產(chǎn)生力矩，在運動中產(chǎn)生電流和磁矩。在外加恒磁場H中，電子磁矩的作用如同細小的磁棒或磁針，由于電子的自旋量子數(shù)為1/2，故電子在外磁場中只有兩種取向：一與H平行，對應于低能級，能量為-1/2gβH；一與H逆平行，對應于高能級，能量為+1/2gβH，兩能級之間的能量差為gβH。若在垂直于H的方向，加上頻率為v的電磁波使恰能滿足hv=gβH這一條件時，低能級的電子即吸收電磁波能量而躍遷到高能級，此即所謂電子順磁共振。在上述產(chǎn)生電子順磁共振的基本條件中，h為普朗克常數(shù)，g為波譜分裂因子（簡稱g因子或g值），β為電子磁矩的自然單位，稱玻爾磁子。以自由電子的g值=2.00232，β=9.2710×10-21爾格/高斯，h=6.62620×10-27爾格·秒，代入上式，可得電磁波頻率與共振磁場之間的關系式：（高斯）= 2.8025（兆赫） [1]
檢測對象
①在分子軌道中出現(xiàn)不配對電子（或稱單電子）的物質(zhì)。如自由基（含有一個單電子的分子）、雙基及多基（含有兩個及兩個以上單電子的分子）、三重態(tài)分子（在分子軌道中亦具有兩個單電子，但它們相距很近，彼此間有很強的磁的相互作用，與雙基不同）等。
②在原子軌道中出現(xiàn)單電子的物質(zhì)，如堿金屬的原子、過渡金屬離子（包括鐵族、鈀族、鉑族離子，它們依次具有未充滿的3d，4d，5d殼層）、稀土金屬離子（具有未充滿的4f殼層）等。 [1]
波譜儀
絕大多數(shù)儀器工作于微波區(qū)，通常采用固定微波頻率v，而改變磁場強度H來達到共振條件。但實際上v若太低，則所用波導答尺寸要加大，變得笨重，加工不便，成本貴；而v又不能太高，否則H必須相應提高，這時電磁鐵中的導線匝數(shù)要加多，導線加粗，磁鐵要加大，亦使加工困難。