【摘要】 自旋磁矩：带电体的自旋，会产生一个类似电流的东西，环形电流会产生磁矩，这个叫做自旋磁矩。单个孤立的自由的电子的自旋是固定的，其磁矩也是固定的，叫做玻尔磁子，可以看做是原子磁矩的单位。轨道磁矩：电子在原子核周围运动，也会产生环形电流，因此也会产生磁矩，这个叫做轨道磁矩。一般而言轨道磁矩非常小，接近为0，因为有不同电子的轨道磁矩之间，通常都互相抵消掉了。

在做EPR测试时，科学指南针检测平台工作人员在与很多同学沟通中了解到，好多同学对EPR测试不太了解，对其原理，仍是小白阶段，针对此，科学指南针检测平台团队组织相关同事对网上海量知识进行整理，希望可以帮助到科研圈的伙伴们；

 

一 、EPR概念

 

在理解EPR这个概念之前，需要先了解如下两个概念：

 

自旋磁矩：带电体的自旋，会产生一个类似电流的东西，环形电流会产生磁矩，这个叫做自旋磁矩。单个孤立的自由的电子的自旋是固定的，其磁矩也是固定的，叫做玻尔磁子，可以看做是原子磁矩的单位。

 

轨道磁矩：电子在原子核周围运动，也会产生环形电流，因此也会产生磁矩，这个叫做轨道磁矩。一般而言轨道磁矩非常小，接近为0，因为有不同电子的轨道磁矩之间，通常都互相抵消掉了。

 

一个分子轨道，最多只能容纳两个自旋相反的电子，如果分子中所有的分子轨道都已经成对地填满了电子，那么他们的自旋引发的磁矩就完全互相抵消了（自旋方向相反，那么自旋磁矩的方向也是相反的）。

 

二、EPR的研究对象

 

EPR是用来研究具有未成对电子的特殊化合物，例如自由基、过渡金属离子、某些配合物，双基和多基（含有两个或两个以上未配对电子，并且两个电子相距甚远，它们之间的相互作用很弱）也是： 

 

 

三重态的分子（有两个未配对电子，但彼此间有很强的相互作用）例如O2、过渡金属离子和稀土离子（这类在原子轨道中就出现未配对电子）、固体中的某些局部晶格缺陷，其他一些分子比如NO、NO2等，都可以使用EPR方法进行检测。

 

可以检测含有一个或一个以上未成对电子的磁性物质：自由基、金属原子或团簇、过渡金属和稀土离子、掺杂或缺陷、扩展的研究中有自旋标记、自旋捕获等……

 

三、EPR的优点

 

灵敏度高，可以检测到10-14mol的剂量；可以直接检测，不破坏样品；EPR测量得到的g因子，通过理论计算能够符合的非常好，是少量的，理论计算能够精确处理的物理量。

 

四、EPR测量中注意事项

 

要想得到准确的EPR测量值，不仅是把样品放入谐振腔这么简单，还有一些需要注意的地方。

 

谐振腔有所谓的优值，即Q值。Q值是在一个周期内谐振腔所储存的电磁能的最大值乘以2πν（ν是频率）与单位时间内腔所消耗的能量之比，反映电磁波能量消耗的情况。Q值越大，信号峰峰值越高。

 

如果操作不当，每次测试时Q值不一样，这样得到的EPR信号强度不能反映样品中的自由基浓度。在定量测量中，使用信号峰的峰值代表自由基浓度时，要注意Q值的大小。正常情况下，正确调节EPR的实验参数，Q值应该是稳定的。

 

样品放在EPR石英试管中后，每次测量时要保证试管所在谐振腔内的深度一致，并且保证试管竖直，不要向一个方向有太大偏差。理想的位置，应该使样品在微波磁场最强而电场最弱的位置，因为发生磁共振须与电磁波的磁场相互作用，而电场的相互作用只能导致介质中的非共振损耗。

 

对于EPR仪器所处的工作环境，不能发生剧烈的温度、湿度变化以及空气流通，以保证谱图的基线相对平稳。

 

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