电子自旋共振 electron spin resonance

互联网2013-11-14

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因为电子有1／ 2的自旋，所以在外加磁场下能级二分。当外加具有与此能量差相等的频率电磁波时，便会引起能级间的跃迁。此现象称为电子自旋共振。缩写为 ESR。对相伴而产生的电磁波吸收称 ESR吸收。产生 ESR的条件为ν o （ MHz）＝ 1.4· g· Ho （高斯）。式中ν o 为电磁波的频率， Ho 为外部磁场强度， g为 g因子（ g factor）或 g值。一个分子中有多数电子，一般说每二个其自旋反相，因此互相抵消，净自旋常为 0。但自由基有奇数的电子，存在着不成对的电子（其无与之相消的电子自旋）。也有的分子虽然具有偶数的电子，但二个电子自旋同向，净自旋为一（例如氧分子）。原子和离子也有具有净自旋的， Cu2 、 Fe3 、和 Mn2 等常磁性离子即是。这些原子和分子为 ESR研究的对象。由于电子自旋与原子核的自旋相互作用， ESR可具有几条线的结构，将此称为超微结构（ hyperfine stru-cture）。 g因子及超微结构都有助于了解原子和分子的电子详细状态。也可鉴定自由基。另外，从 ESR吸收的强度可进行自由基等的定量。因为电子自旋的缓和依赖于原子及分子的旋转运动，所以通过对 ESR的线宽测定，可以了解原子及分子的动的状态。