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电子顺磁共振实验报告
一、 实验目的
学习电子顺磁共振的基本原理和实验方法;；
了解、掌握电子顺磁共振谱仪的调节与使用；
测定DMPO-OH的EPR信号。
二、 实验原理
电子顺磁共振（电子自旋共振）
电子自旋共振（Elect放能量。
根据量子力学，电子的自旋运动和相应的磁矩为：
3= —g&S
其中S是自旋算符，它在磁场方向的投影记为MS, MS称为磁量子数，对自 由电子的MS只可能取两个值，MS=±l/2,因此，自由电子在磁场中有两个不同 的能量状态，相应的能量是：
E±=±（ l/2）ge/3H
记为：Ea= +（l/2）gePH
Ep= -（l/2）gepH
式中Ea代表自旋磁矩反平行外磁场方向排列，能量最高；E0代表平行外磁 场方向排列，能量最低。但当H=0时，Ea=Eg,相应的Ms=±1/2的两种自旋状 态具有相同的能量。当毋0时，能级分裂为二，这种分裂称为Zemman分裂。 它们的能级差为：
△Ee=ge&H
若在垂直稳恒磁场方向加一频率为°的电磁辐射场，且满足条件：
hv =
式中，h一为Planck常数，&一为Bohr磁子，g一朗德因子；
则处在低能态的电子将吸收电磁辐射能量而跃入高能量状态，即发生受激跃 迁，这就是EPR现象。因而，hv = g/3H称为实现EPR所应满足的共振条件。
g因子
自由电~fg=ge=,实际情况下g=hv/juB（H（）+H，）, g反映分子内部结 构（因附加磁场H'与自旋、轨道及相互作用有关），自由基g值偏离很少超过±%, 非有机自由基，g值可以在很大范围内变化，过渡金属离子，因轨道角动量对磁 矩有贡献，g偏离ge。
主要特征
由于通常采用高频调场以提高仪器灵敏度，记录仪上记出的不是微波吸收曲线（由吸收 系数X"对磁场强强度H作图）本身，而是它对H的一次微分曲线。后者的两个极值对应于吸 收曲线上斜率最大的两点，而它与基线的交点对应于吸收曲线的顶点。
g值从共振条件hv=gBH看来，h、夕为常数，在微波频率固定后，v亦为常数，余下的g 与H二者成反比关系，因此g足以表明共振磁场的位置。g值在本质上反映出一种物质分子内 局部磁场的特征，这种局部磁场主要来自轨道磁矩。自旋运动与轨道运动的偶合作用越强， 则g值对ge （自由电子的g值）的增值越大，因此g值能提供分子结构的信息。对于只含以H、
阔口。的自由基，g值非常接近ge,其增值只有千分之几。
当单电子定域在硫原子时，-。多数过渡金属离子及其化合物的g值就远离 ge,原因就是它们原子中轨道磁矩的贡献很大。例如在一种压3+络合物中，。 线宽通常用一次微分曲线上两极值之间的距离表示（以高斯为单位），称“峰对峰宽度”，记 ，理论上的线宽应 为无限小，但实际上由于多种原因它被大大的增宽了。
超精细结构如在单电子附近存在具有磁性的原子核，通过二者自旋磁矩的相互作用，使 单一的共振吸收谱线分裂成许多较狭的谱线，它们被称为波谱的超精细结构。设"为磁性核 的个数，/为它的核自旋量子数，原来的单峰波谱便分裂成（2M+1）条谱线，相对强度服从 于一定规律。在化学和生物学中最常见的磁性核为及〃N,它