Електронен парамагнитен резонанс

[Mozo]

Електронен парамагнитен резонанс
Същност
Електронният парамагнитен резонанс е метод, основаващ се на поглъщане на лъчение с микровълнова честота от парамагнитни частици (молекули,йони или атоми), при поставянето им във външно магнитно поле.
Това явление може да бъде наречено по различен начин-‘’ електронен парамагнитен резонанс’’,’’ електронен спин-резонанс’’.Всички тези термини са еквивалентни и подчертават различни аспекти на едно и също явление.Чрез него могат да се изследват свободни радикали, комплекси на преходните метали, молекули в триплетно състояние, точкови дефекти на твърдото тяло.Във всички случаи основното изискване, за да може да се наблюдава електронен парамагнитен резонанс е изследваната частицада притежава поне един електрон с несдвоен спин.
В ЕПР различните енергетични състояния са обусловени от взаимодействието на спиновия магнитен момент на несдвоения електрон с външно магнитно поле-т.н.елекронен ефект на Зееман.Той свежда до сведното:спинът на електрона може да има само две риентации спрямо произволно избрано направление, които съответстват на две стойности на магнитно спиново число ms = ±1/2.Те се означават като α-спин(ms = +1/2-паралелна ориентация) и β-спин (ms = -1/2-антипаралелна ориентация).Това означава, че спиновия магнитен момент µs може да има две ориентацииспрямо приложено външно магнитно поле Н.



Условие за резонанс може да бъде изпълнено по два начина:
-или чрез постепеннопроменяне на честотата ʋ на лъчението при определена постоянна стойност на интензитета намагнитното поле Н0;
-или чрез промяна на Н при факсирана честота ʋ0.Последнато е технически по удоно и се използва във всички стандартни ЕПР спектрометри.Обикновено ЕПР спектрите се регистрират прификсирана честота от около 95000 МНz и интензитет на магнитното поле около 3500G или при 35000 МНz и интензитет на полето 12500G.
Спектрометрите за ЕПР съдържат следните основни елементи: електромагнит за създаване на магнитно поле, генератор за микровълнова честота, генератор с пробата, детектор и електронна схема за наблюдение и записване на ЕПР спектара.С този метод се изучава газове, разтвори, праховдни проби, монокристали и замразени разтвори.Разтворителите с висока диелектрична константа като вода и алкохол не са подходящи за работа в ЕПР, защото силно поглъщат енергията на лъчението.Те могат да се използват само ако пробата дава силен сигнал и е поставена в специална кювета.За тази цел се използват кварцови капилярни тръбици с вътрешен диаметър 0,6-0,8 mm или плоски кварцови кювети със същата дебелина на слоя.За проби с ниска диелектрична константа се използват стандартни кювети – цилндрични тръбици с диаметър 4-5mm.За изследване на замразени разтвори се използват разтворители, които в замразено състояние образуват стъкло.

Блок-схема




1.клистрон
2.контрол на мощността
на клистрона
3.резонатор
4.магнит
5.дететор
6.нискочестотен усилвател
7.фазовъртящо устройство
8.нискочестотен генератор на
модулационен ток




Микровълновото лъчение, генераторно от клистрона 1, чиято мощност се контролира от 2, постъпва в резонатора с изследваната проба 3.Резонаторът с пробата се намира между полюсите на електромагнит 4, създаващ силно еднородно и бавно изменящо се магнитно поле.При изпълнение на резонансното условие част от микровълновата енергия се поглъща от пробата.Това изменение се дедектира от мода 5 усилено посредством 6 се подава на регистриращото устройство.За повишаване чувствителността на спектрометъра магнитното поле създавано от електромагнита 4 се модулира с ниска честота от генератора 8.Същата честота, но с променена 7 фаза, се подава и на регистриращото устройство.По този начин ЕПР спектърът се регистрира под формата на първа производна на интензитета на погълнатото лъчение спрямо интензитета на приложеното магнитно поле, с което се достига по-добра разделителна способност.

Целият материал: