最新微波顺磁共振
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核磁共振成像技术的最新进展在现代医学领域,核磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)技术无疑是一项至关重要的诊断工具。
它能够为医生提供人体内部结构的详细图像,帮助诊断各种疾病,从神经系统问题到心血管疾病,从肿瘤到肌肉骨骼损伤等。
近年来,核磁共振成像技术取得了显著的进展,这些进展不仅提高了图像质量和诊断准确性,还拓展了其应用范围。
一、硬件方面的改进磁场强度是核磁共振成像的关键因素之一。
更高的磁场强度可以提供更高的分辨率和更好的图像对比度。
目前,临床上已经广泛应用了30T 的磁共振设备,甚至一些研究机构已经开始探索 70T 及以上的超高场强设备。
然而,随着磁场强度的增加,也带来了一些挑战,如磁场不均匀性、射频能量沉积等问题。
为了解决这些问题,研究人员不断改进磁体设计和射频线圈技术。
梯度系统的性能也得到了显著提升。
更快的梯度切换率和更高的梯度强度能够实现更快速的成像,减少扫描时间,同时提高图像的空间分辨率。
这对于动态成像,如心脏成像和脑功能成像等,具有重要意义。
此外,探测器技术的进步也为核磁共振成像带来了新的机遇。
新型的探测器能够更灵敏地检测到磁共振信号,从而提高图像的信噪比,使图像更加清晰。
二、成像序列和技术的创新并行成像技术是近年来的一个重要突破。
它通过同时使用多个接收线圈来采集信号,可以大大缩短扫描时间,同时保持图像质量。
例如,敏感度编码(SENSE)和同时采集空间谐波(SMASH)等技术已经在临床上得到了广泛应用。
压缩感知技术的出现也为核磁共振成像带来了变革。
该技术利用图像的稀疏性,通过采集少量的数据来重建高质量的图像,从而显著减少扫描时间。
这对于那些难以长时间保持静止的患者,如儿童和重症患者,尤为重要。
扩散张量成像(DTI)和扩散峰度成像(DKI)等技术则为研究大脑白质纤维束和微观结构提供了更有力的工具。
它们可以帮助医生更好地诊断神经系统疾病,如多发性硬化症和脑肿瘤等。
摘要:本次实验旨在通过顺磁共振(EPR)技术,探究物质在恒定磁场和射频场或微波场作用下的电子自旋共振现象。
实验中,我们测量了有机自由基DPPH的g因子值,并分析了微波器件在电子自旋共振中的应用。
通过观察矩形谐振长度的变化,我们进一步理解了谐振腔的驻波特性。
实验结果表明,顺磁共振技术在物质结构和性能研究方面具有重要的应用价值。
关键词:顺磁共振,电子自旋共振,DPPH,g因子,谐振腔一、引言顺磁共振(EPR)技术,又称为电子自旋共振(ESR),是一种研究物质电子自旋状态的实验技术。
该技术基于电子自旋在恒定磁场中受到射频场或微波场作用下的磁能级跃迁现象。
顺磁共振技术在物理、化学、生物及医学等领域有着广泛的应用,特别是在研究材料的反应过程、结构和性能方面具有重要作用。
二、实验原理1. 电子自旋与磁矩原子中的电子不仅具有轨道运动,还具有一定的自旋运动。
电子的自旋磁矩与轨道磁矩的合成,决定了原子的总磁矩。
当原子处于外磁场中时,电子自旋会取向磁场方向,产生磁能级分裂。
通过射频场或微波场的作用,电子自旋可以在磁能级之间发生跃迁,从而产生EPR信号。
2. 顺磁共振信号EPR信号具有以下特点:(1)具有明显的吸收峰,峰形尖锐;(2)吸收峰的位置与外磁场强度有关,可用于测量物质的g因子;(3)EPR信号的强度与物质的顺磁性质有关。
三、实验装置与材料1. 实验装置:顺磁共振仪、微波源、射频放大器、探头、计算机等;2. 实验材料:DPPH自由基、样品管、搅拌器等。
四、实验步骤1. 准备样品:将DPPH自由基溶解在适当的溶剂中,配制成一定浓度的溶液;2. 将溶液置于样品管中,置于顺磁共振仪的探头中;3. 设置实验参数:选择合适的磁场强度、射频频率和功率;4. 进行EPR信号采集:启动顺磁共振仪,采集DPPH自由基的EPR信号;5. 分析EPR信号:利用计算机软件对EPR信号进行分析,测量DPPH自由基的g因子值。
五、实验结果与分析1. DPPH自由基的EPR信号实验中,我们成功采集到了DPPH自由基的EPR信号。
电子行业微波电子顺磁共振1. 引言微波电子顺磁共振(electron paramagnetic resonance, EPR)是一种重要的分析技术,广泛应用于电子行业。
它基于电子自旋共振的原理,通过测量电子在外加磁场作用下的能级差异,用于研究物质的电子结构、磁性、激发态等信息。
本文将介绍微波电子顺磁共振的基本理论、原理、实验装置及应用。
2. 微波电子顺磁共振的基本原理微波电子顺磁共振是建立在电子自旋共振基础上的。
在强磁场下,电子自旋(spin)可以分为两个能级:高能级(ms=+1/2)和低能级(ms=-1/2)。
通过应用射频电磁波,使电子从低能级跃迁到高能级,从而产生共振信号。
该共振信号的条件为射频电磁波频率等于电子自旋共振频率。
通过调节磁场强度、射频频率等参数,可以获得相关的测试数据。
3. 微波电子顺磁共振实验装置微波电子顺磁共振实验一般包括以下几个主要部分:磁场系统、射频系统、检测系统和控制系统。
3.1 磁场系统磁场系统是微波电子顺磁共振实验中最关键的部分。
它主要由超导磁体、温控系统、磁场调节系统等组成。
超导磁体是生成强磁场的关键装置,通过加热和冷却等方式来调节磁场强度和稳定性。
3.2 射频系统射频系统主要是用来产生射频电磁波信号,驱动样品中的电子自旋共振过程。
它由射频发生器、功率放大器、频率调节器等组成。
射频发生器产生射频信号,功率放大器将信号放大到一定功率,频率调节器用于调节射频信号的频率。
3.3 检测系统检测系统用于检测微波电子顺磁共振过程中的信号。
它由谱仪、微波探测器、放大器等组成。
谱仪一般用于显示和记录共振信号的频谱图,微波探测器用于接收和转换微波信号,放大器将微弱的信号放大到可以被谱仪接收的范围。
3.4 控制系统控制系统用于控制实验装置的参数,如磁场强度、射频频率等。
它由计算机、控制器、数据采集系统等组成。
计算机通过控制器和数据采集系统与其他部分相连,实现对实验装置的参数调节和数据采集。
epr测试流程EPR测试流程引言:EPR(电子顺磁共振)是一种用于研究物质中的未成对电子的技术。
它在化学、物理、生物等领域具有广泛的应用。
本文将介绍EPR测试的基本原理以及测试流程,以帮助读者更好地了解和应用这项技术。
一、EPR测试的基本原理EPR测试是通过检测物质中未成对电子的磁共振吸收来获取信息的。
未成对电子具有自旋,当物质受到微波辐射时,未成对电子会吸收能量并从低自旋态跃迁到高自旋态。
通过测量吸收的微波功率和磁场强度,可以获得未成对电子的信息,如自旋量子数、g因子和超精细结构等。
二、EPR测试的仪器设备进行EPR测试需要一些专用的仪器设备,包括EPR谱仪、微波源、磁场控制系统等。
EPR谱仪是核心设备,用于产生恒定的磁场和微波辐射,并记录电子磁共振信号。
微波源用于产生所需频率的微波信号,磁场控制系统则用于调节和稳定磁场强度。
三、EPR测试的样品制备在进行EPR测试前,需要对样品进行适当的制备。
首先,样品应是固态或液态,并且含有未成对电子。
其次,样品应尽量纯净,以避免杂质对测试结果的干扰。
最后,样品应根据具体需求进行适当的处理,如冷冻、干燥或稀释等。
四、EPR测试的操作步骤1. 设置磁场:打开磁场控制系统,根据测试需求设置合适的磁场强度。
2. 设置微波源:调节微波源输出的频率和功率,使其与样品的电子磁共振频率匹配。
3. 放置样品:将制备好的样品放置在EPR谱仪中,确保样品与磁场的方向一致。
4. 开始测试:启动EPR谱仪,开始记录电子磁共振信号。
同时,记录微波功率和磁场强度。
5. 数据分析:根据记录的信号和参数,进行数据处理和分析。
可以使用特定的软件进行谱图处理和参数提取。
6. 结果解读:根据数据分析的结果,解读样品中未成对电子的性质和特征。
可以与已知的参考数据进行比对,以验证测试结果的准确性。
7. 结束测试:关闭EPR谱仪和其他设备,整理和保存测试数据和样品。
五、EPR测试的应用领域EPR测试在许多领域具有重要的应用价值。
顺磁共振详解
顺磁共振,也称为电子自旋共振(ESR),是一种研究磁场中磁矩与电磁辐射之间相互作用的物理现象。
它主要用于研究未配对电子的状态。
在顺磁共振中,电子的磁矩主要来源于其自旋运动产生的磁矩,因此电子顺磁共振技术也被称为电子自旋共振(ESR)。
电子顺磁共振(EPR)信号是由未配对电子的磁矩产生的。
当外加磁场的频率等于电子自旋进动频率时,就会发生磁共振现象。
此时,处于两个能级之间的电子会吸收电磁波的能量跃迁到高能级中,这就是顺磁共振现象。
通过检测这种吸收信号,就可以得到电子顺磁共振谱线。
此外,电子顺磁共振还常用于检测和表征含有至少一个未成对电子的自由基或其他顺磁性物质。
将顺磁性物质作为探针溶于不同溶液中,通过观察溶液体系中顺磁性探针的EPR参数变化,就可以快速地测量溶液体系的性质。
同时,电子顺磁共振还可以应用于研究如双基(Biradical)或多基(Polyradical)这样的物质,它们在一个分子中含有两个或两个以上未成对电子的化合物,但它们的未成对电子相距较远,相互作用较弱。
摘要:本文详细介绍了利用微波顺磁共振与核磁共振的实验原理来测量样品的朗德g 因子,分析了实验中出现的各种现象以及发生误差的原因。
在顺磁共振实验中,根据扫场的作用选择共振信号,利用特斯拉计测得磁场强度得到样品的g 因子为2.091517,相对误差为4.45%,实验在可以接受的范围内。
在核磁共振实验中调节频率,找到最佳的信号,分别对纯水和4CuSO 两种样品进行了实验,测得的g 因子都为0.000556。
关键词:微波顺磁共振 核磁共振 g 因子引言泡利(Pauli)在1924年提出电子自旋的概念,可以解释某些光谱的精细结构。
1944年,原苏联学者扎沃依斯基首先观察到电子自旋共振现象。
电子自旋共振(ESR)的研究对象是含有未偶电子(或称未配对电子)的物质。
通过对这些物质ESR 谱的研究,可以了解有关原子、分子及离子中未偶电子的状态及其周围环境的信息,从而获得物质结构方面的知识。
这一方法具有很高的灵敏度和分辨力,而且在测量过程中不破坏样品的物质结构,因此,在物理、化学、生物学和医学等领域有着广泛的应用。
此外,ESR 也是精确测量磁场的重要方法之一。
核磁共振是指受电磁波作用的原子核系统在外磁场中能级之间发生共振跃迁的现象。
早期的核磁共振电磁波主要采用连续波,灵敏度较低,1966年发展起来的脉冲傅里叶变换核磁共振技术,将信号采集由频域变为时域,从而大大提高了检测灵敏度,由此脉冲核磁共振得到迅速发展,成为物理、化学、生物、医学等领域中分析、鉴定和微观结构研究不可缺少的工具。
核磁共振的物理基础是原子核的自旋。
泡利在1924年提出核自旋的假设,1930年在实验上得到证实。
1932年人们发现中子,从此对原子核自旋有了新的认识:原子核的自旋是质子和中子自旋之和,只有质子数和中子数两者或者其中之一为奇数时,原子核具有自旋角动量和磁矩。
这类原子核称为磁性核,只有磁性核才能产生核磁共振。
磁性核是核磁共振技术的研究对象。
正文一、微波顺磁共振(一)电子的自旋轨道磁矩与自旋磁矩原子中的电子在沿轨道运动的同时具有自旋,其自旋角动量为 () 1+=S S p S (1)其中S 是电子自旋量子数,2/1=S 。
微波顺磁共振思考题答案
1.隔离器的特点与作用是什么?
2.阻抗调配器的特点及其在电子自旋共振实验中的作用是什么?
3.晶体检波器的作用及其在本实验中的调节方法是什么?
4.在电子自旋共振实验中,为什么要使共振信号等间距分布?
5.吸收信号与色散信号的波形有哪些特征?
6.简要描述物质中的“轨道角动量淬灭”现象。
答:
1.具有单向传输特性,即在正向时微波功率可以几乎无衰减地通过,而在反向时微波功率会受到很大衰减而难以通过。
作用:消除来自负载的微波反射。
2.阻抗调配器是双轨臂微波元件,主要作用是改变微波系统的负载状态。
3.用于检测微波信号。
使用时要调节波导终端短路活塞的位置,以及输入前端三个螺钉的穿入深度,使检波输出尽可能达到最到,以获得较高的测量灵敏度。
打开电源,将示波器的输入通道打在直流(DC)档,调节检波器中的旋钮,使直流信号输出最大,然后将示波器的输入通道打在交流(AC)档上,这时在示波器上就可以观察到共振信号,但此时的信号不一定最强,可以再小范围内调节短路活塞与检波器,是信号达到一个最佳状态。
4.因为电子各磁能级是等间距的,实验中所用的公式是考虑两相邻磁能级间的能量差,所以要使共振信号等间距分布。
5.吸收信号是左右形状对称的共振峰,色散信号一边正一边负。
6.在分子和固体中,由于受到邻近原子或离子产生的电场的作用,电子轨道运动的角量子数1的平均值为0,即做一级近似时,可认为电子轨道角动量近
似为0,称为轨道角动量淬灭。
具有未成对电子〈如化学上的自由基)的化合物,未成对的电子的自旋磁矩不被抵消,分子呈现顺磁性。
若电子只具有自旋角动量而没有轨道角动量,则说它的轨道角动量完全淬灭。
关于微波电子顺磁共振实验报告范文篇一:电子顺磁共振实验报告一、实验目的1. 学习电子顺磁共振的基本原理和实验方法;;2. 了解、把握电子顺磁共振谱仪的调节与使用;3. 测定DMPO-OH 的EPR 信号。
二、实验原理1.电子顺磁共振(电子自旋共振)电子自旋共振(Electron Spin Resonance, ESR)或电子顺磁共振(Electron Paramagnanetic Resonance,EPR),是指在稳恒磁场作用下,含有未成对电子的原子、离子或分子的顺磁性物质,对微波发生的共振吸收。
1944年,苏联物理学家扎沃伊斯基(Zavoisky)首次从CuCl2 、MnCl2等顺磁性盐类发现。
电子自旋共振(顺磁共振)研究主要对象是化学自由基、过渡金属离子和稀土离子及其化合物、固体中的杂质缺陷等,通过对这类顺磁物质电子自旋共振波谱的观测(丈量因子、线宽、弛豫时间、超精细结构参数等),可了解这些物质中未成对电子状态及所处环境的信息,因而它是探索物质微观结构和运动状态的重要工具。
由于这种方法不改变或破坏被研究对象本身的性质,因而对寿命短、化学活性高又很不稳定的自由基或三重态分子显得特别有用。
近年来,一种新的高时间分辨ESR技术,被用来研究激光光解所产生的瞬态顺磁物质(光解自由基)的电子自旋极化机制,以获得分子激发态和自由基反应动力学信息,成为光物理与光化学研究中了解光与分子相互作的一种重要手段。
电子自旋共振技术的这种独特作用,已经在物理学、化学、生物学、医学、考古等领域得到了广泛的应用。
2.EPR基本原理EPR 是把电子的自旋磁矩作为探针,从电子自旋磁矩与物质中其它部分的相互作用导致EPR 谱的变化来研究物质结构的,所以只有具有电子自旋未完全配对,电子壳层只被部分填充(即分子轨道中有单个排列的电子或几个平行排列的电子)的物质,才适合作EPR 的研究。
不成对电子有自旋运动,自旋运动产生自旋磁矩, 外加磁场后,自旋磁矩将平行或反平行磁场方向排列。
微波顺磁共振核磁共振实验报告顺磁共振1、实验原理:一、电子的自旋轨道磁矩与自旋磁矩原子中的电子由于轨道运动,具有轨道磁矩,其数值为:e 负号表示方向同相反 P,,,Plll2me在量子力学中,因而 Pll,,(1),l,,ee 其中称为玻尔磁子。
,,,,,,(1)(1),,lllllBB22mmee电子除了轨道运动外还具有自旋运动,因此还具有自旋磁矩,,ee其数值表示为: ,,,,,(1)Pssssmmee由于原子核的磁矩可以忽略不计,原子中电子的轨道磁矩和自旋磁矩合成原子的总磁矩: 其,,,gPjj2mejjllss(1)(1)(1),,,,,中g是朗德因子, g,,12(1)jj,在外磁场中原子磁矩要受到力的作用,其效果是磁矩绕磁场的方向作旋进,也就是Pj绕着磁场方向作旋进,引入回磁比e,,,P,P,总磁矩可表示成。
同时原子角动量Pj和原子总磁矩取向是量子化的。
在外磁场方向上,,,gjjjj2me的投影为:Pmmjjjj,,,,,,? ,1,2, j其中m称为磁量子数,相应磁矩在外磁场方向上的投影为:,,,,,,,,,,mmgmjjjj,? ,1,2, jB二、电子顺磁共振EBmgBmB,,,,,,,,,,,原子磁矩与外磁场B相互作用可表示为: jB不同的磁量子数m所对应的状态表示不同的磁能级,相邻磁能级间的能量差为,,EB,,,它是由原子受磁场作用而旋进产生的附加能量。
如果在原子所在的稳定磁场区又叠加一个与之垂直的交变磁场,且角频率满足条件 ,即,刚好满足原子在稳定外磁场中的邻近二能级差时,二邻近能级之间就有共振跃迁,,,,,gB,,,,,,,EBB我们称之为电子顺磁共振。
当原子结合成分子或固体时,由于电子轨道运动的角动量常是猝灭的,即近似为零,所以分子和固体中的磁矩主要是电Pj子自旋磁矩的贡献。
根据泡利原理,一个电子轨道最多只能容纳两个自旋相反的电子,若电子轨道都被电子成对地填满了,它们的自旋磁矩相互抵消,便没有固有磁矩。
微波顺磁共振7-4 微波顺磁共振赵滨华电子自旋的概念是Pauli在1924年首先提出的。
1925年,S.A.Goudsmit和G.Uhlenbeck用它来解释某种元素的光谱精细结构获得成功.Stern和Ger1aok 也以实验直接证明了电子自旋磁矩的存在。
电子自旋共振(Electron Spin Resonance),缩写为ESR,又称顺磁共振(Paramagnetic Resonance)。
它是指处于恒定磁场中的电子自旋磁矩在射频电磁场作用下发生的一种磁能级间的共振跃迁现象。
这种共振跃迁现象只能发生在原子的固有磁矩不为零的顺磁材料中,称为电子顺磁共振。
1944年由前苏联的柴伏依斯基首先发现。
它与核磁共振(NMR)现象十分相似,所以1945年Purcell、Paund、Bloch和Hanson等人提出的NMR实验技术后来也被用来观测ESR现象.ESR己成功地被应用于顺磁物质的研究,目前它在化学、物理、生物和医学等各方面都获得了极其广泛的应用。
例如发现过渡族元素的离子;研究半导体中的杂质和缺陷;离子晶体的结构;金属和半导体中电子交换的速度以及导电电子的性质等。
所以,ESR也是一种重要的近代物理实验技术。
+ESR的研究对象是具有不成对电子的物质,如(1)具有奇数个电子的原子,象氢原子;(2)内电子壳层未被充满的离子,如过渡族元素的离子;(3)具有奇数个电子的分子,如NO; (4)某些虽不含奇数个电子,但总角动量不为零的分子,如O2; (5)在反应过程中或物质因受辐射作用产生的自由基;(6)金属半导体中的未偶电子等等,通过对电子自旋共振波谱的研究,即可得到有关分子、原子或离子中未偶电子的状态及其周围环境方面的信息,从而得到有关的物理结构和化学键方面的知识。
“电子自旋共振”,与“核磁共振”的不同点在于电子磁矩较核磁矩大三个数量级,因此在实验中,若二者的共振频率大致相同,则电子自旋共振所需的外加静磁场要小得多,由螺线管产生就够了。
用电子自旋共振方法研究未成对的电子,可以获得其它方法不能得到或不能准确得到的数据。
如电子所在的位置,游离基所占的百分数等等。
一.实验目的:1.了解顺磁共振的基本原理。
2.观察在微波段的EPR现象,测量DPPH自由基中电子的g因子。
3.利用样品有机自由基DPPH在谐振腔中的位置变化,探测微波磁场的情况,确定微波的波导波长«Skip Record If...»二、实验原理:由原子物理可知,自旋量子数«Skip Record If...»的自由电子其自旋角动量«Skip Record If...» «Skip Record If...»«Skip Record If...»,h=6.62⨯10-34 J•s,称仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除谢谢7为普朗克常数,因为电子带电荷,所以自旋电子还具有平行于角动量的磁矩«Skip Record If...»,当它在磁场中由于受磁感应强度«Skip Record If...»的作用,则电子的单个能级将分裂成2S+1(即两个)子能级, 称作塞曼能级,如图7-4-1所示,两相邻子能级间的能级差为«Skip Record If...» (1) 式中«Skip Record If...»«Skip Record If...»«Skip Record If...»焦耳/持斯拉,称为玻尔磁子,g为电子的朗德因子,是一个无量纲的量,其数值与粒子的种类有关,如«Skip Record If...»的自由电子g=2.0023。
从图7-4-1可以看出,这两个子能级之间的分裂将随着磁感应强度B«Skip Record If...»的增加而线性地增加。
自由电子在直流静磁场«Skip Record If...»中,不仅作自旋运动,而且将绕磁感应强度«Skip Record If...»进动,其进动频率为«Skip Record If...»,如果在直流磁场区迭加一个垂直于«Skip Record If...»频率为«Skip Record If...»的微波磁场«Skip Record If...»,当微波能量子的能量等于两个子能级间的能量差«Skip Record If...»时,则处在低能级上的电子有少量将从微波磁场«Skip Record If...»吸收能量而跃进到高能级上去。
因而吸收能量为«Skip Record If...»(2)即发生EPR现象,式(2)称为EPR条件。
式(2)也可写成«Skip Record If...»(3)将g、«Skip Record If...»、h值代入上式可得«SkipRecord If...» 1010Hz。
此处«Skip Record If...»的单位为T(特斯拉)。
如果微波的波长«Skip Record If...»«SkipRecord If...»3cm, 即«SkipRecord If...»«Skip RecordIf...»10000«Skip Record图 7-4-1 电子自旋共振能级分裂示意图If...», 则共振时相应的«SkipRecord If...»要求在0. 3T以上。
在静磁场中, 当处于热平衡时,这两个能级上的电子数将服从玻尔兹曼分布,即高能级上的电子数«Skip Record If...»与低能级上的电子数«Skip Record If...»之比为仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除谢谢7«Skip Record If...»(4)一般«Skip Record If...»比«Skip Record If...»小三个数量级, 即«Skip Record If...»<<«Skip Record If...», 所以上式可展开为«Skip Record If...»(5)式中«Skip Record If...»=1.3807x «Skip Record If...»焦耳/开, 为玻尔兹曼常数,在室温下 T=300K,如微波的«Skip Record If...»时, 则«Skip Record If...»。
可以看出, 实际上只有很小一部分电子吸收能量而跃迁, 故电子自旋共振吸收信号是十分微弱的。
设«Skip Record If...»为总电子数,则容易求得热平衡时二子能级间的电子数差值为«Skip Record If...»(6)由于EPR信号的强度正比于«Skip Record If...» ,因比在 «Skip Record If...»一定时,式(6)说明温度越低和磁场越强,或微波频率越高,对观察E P R信号越有利。
实验所采用的样品为含有自由基的二苯基—苦基肼基(DPPH),其分子式为«Skip Record If...»,结构式如图7-4-2所示图7-4-2 DPPH的结构图由此可见,在中间的N原子少一个共价键,有一个未偶电子,或者说有一个未配对的自由电子,这个自由电子就是实验研究的对象,它无轨道磁矩,因此实验中观察到的是电子自旋共振的情况,故通常又称为电子自旋共振(ESR), 由于DPPH中的“自由电子"并不是完全自由的, 故其g因子值不等于2.0023,而是2.0036.三、实验装置«Skip Record If...»图7-4-3实验装置示意图顺磁共振最初是在射频电路中观测的,后来为了提高灵敏度从提高频率着手,于是微波系统取代了射频电路。
微波顺磁共振实验是在三厘米频段(9370MHZ附近)进行电子自旋共振实验的。
采用可调式矩形谐振腔。
仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除谢谢7微波顺磁共振实验系统方框图见图7-4-3。
图中信号发生器为系统提供频率约为9370MHZ的微波信号,微波信号经过隔离器,衰减器,波长计到魔T的H臂,魔T将信号平分后分别进入相邻的两臂。
可调矩形样品谐振腔,通过输入端的耦合片,可使微波能量进入微波谐振腔,矩形谐振腔的末端是可移动的活塞,用来改变谐振腔的长度。
为了保证样品总是处于微波磁场的最强处,在谐振腔的宽边正中开了一条窄缝,通过机械传动装置可使实验样品处于谐振腔中的任意位置,并可从贴在窄边的刻度直接读出,实验样品为密封于一段玻璃管中的有机自由基DPPH。
系统中,磁共振实验仪的“X轴”输出为示波器提供同步信号,调节“调相”旋钮可使正弦波的负半周扫描的共振吸收峰与正半周的共振吸收峰重合。
当用示波器观察时,扫描信号为磁共振实验仪的X轴提供的50MHZ正弦波信号,Y轴为检波器输出的微波信号。
将磁场强度的H数值及微波频率的v的数值代入磁共振条件就可以求得朗德因子g的值。
下面对微波源,磁场系统,样品谐振腔,魔T系统等作简单介绍。
1.微波源微波源可采用反射式速调管微波源或固态微波源。
本实验采用3cm固态微波源,它具有寿命长、输出频率较稳定等优点,用其作微波源时,ESR的实验装置比采用速调管简单。
因此固态微波源目前使用比较广泛。
通过调节固态微波源谐振腔中心位置的调谐螺钉,可使谐振腔固有频率发生变化。
调节二极管的工作电流或谐振腔前法兰盘中心处的调配螺钉可改变微波输出功率。
2.魔 T魔 T是一个具有与低频电桥相类似特征的微波元器件,如图7-4-4所示。
它有四个臂,相当于一个E~T和一个H~T组成,故又称双T,是一种互易无损耗四端口网络,具有“双臂隔离,旁臂平分”的特性。
利用四端口S矩阵可证明,只要1,4臂同时调到匹配,则2,3臂也自动获得匹配;反之亦然。
E臂和H臂之间固有隔离,反向臂2,3之间彼此隔离,即从任一臂输入信号都不能从相对臂输出,只能从旁臂输出。