【摘要】 磁性是电子、质子和中子等微观粒子和轨道所具有的内禀属性。电子顺磁共振波谱(Electron Paramagnetic Resonance Spectroscopy,EPR)是研究至少含有一个或一个以上未配对电子(或未成对电子,unpaired electron)的磁性物质的电磁波谱法。

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磁性是电子、质子和中子等微观粒子和轨道所具有的内禀属性。电子顺磁共振波谱(Electron Paramagnetic Resonance Spectroscopy,EPR)是研究至少含有一个或一个以上未配对电子(或未成对电子,unpaired electron)的磁性物质的电磁波谱法。

 

电子是具有一定质量和带负电荷的一种基本粒子,它能进行两种运动;一种是在围绕原子核的轨道上运动,另一种是对通过其中心的轴所作的自旋。由于电子的运动产生力矩,在运动中产生电流和磁矩。在外加磁场H中,电子磁矩的作用如同细小的磁棒或磁针,由于电子的自旋量子数为1/2,故电子在外磁场中只有两种取向:一个取向与H平行,对应于低能级,能量为-1/2gβH;另外一个取向与H逆平行,对应于高能级,能量为+1/2gβH,两能级之间的能量差为gβH。若在垂直于H的方向,加上频率为v的电磁波恰能满足hv=gβH这一条件时,低能级的电子即吸收电磁波能量而跃迁到高能级,此即所谓电子顺磁共振。在上述产生电子顺磁共振的基本条件中,h为普朗克常数,g为波谱分裂因子(简称g因子或g值),β为电子磁矩的自然单位,称玻尔磁子。电子顺磁共振波谱仪是研究电子磁矩在外磁场中的电子塞曼分裂及电磁场相互作用引起的能级间的共振跃迁。

 

图1电子自旋能级分裂及能级吸收曲线示意图

 

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