求射频段电子自旋共振处理报告

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求射频段电子自旋共振处理报告

文章来源:    时间:2019-10-28

 

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  原子的磁性原因于原子磁矩,因为原子核的磁矩很小,能够略去不计,因此原子的总磁矩由原子中各电子的轨道磁矩和自旋磁矩所定夺。正在本单位的根柢常识中仍然道到,原子的总磁矩μJ与PJ总角动量之间餍足如下闭联:

  由此可睹,若原子的磁矩齐全由电子自旋磁矩孝敬(L=0,J=S),则g=2。反之,若磁矩齐全由电子的轨道磁矩所孝敬(S=0,J=L),则g=1。若自旋和轨道磁矩两者都有孝敬,则g的值介乎1与2之间。所以,精准测定g的数值便可决断电子运动的影响,从而有助于了然原子的机闭。

  将原子磁矩不为零的顺磁物质置于外磁场B0中,则原子磁矩与外磁场彼此效力能由式(9.0.10)定夺,那么,相邻磁能级之间的能量差

  倘使笔直于外磁场B0的宗旨上施加一幅值很小的交变磁场2 B1cosωt,当交变磁场的角频率ω餍足共振条款

  时,则原子正在相邻磁能级之间发作共振跃迁。这种形势称为电子自旋共振,又叫顺磁共振。正在顺磁物质中,因为电子受到原子外部电荷的效力,使电子轨道平面发作旋进,电子的轨道角动量量子数L的均匀值为0,看成一级近似时,能够以为电子轨道角动量近似为零,所以顺磁物质中的磁矩首要是电子自旋磁矩的孝敬。

  本测验的样品为DPPH(Di-Phehcryl Picryl Hydrazal),化学名称是二苯基苦酸基联氨,其分子机闭式为(C6H5)2N-NC6H2·(NO2)2,如图9.3.1所示。它的第二个氮原子上存正在一个未成对的电子,组成有机自正在基,测验观测的即是这灰电子的磁共振形势。

  实质上样品是一个含有大方不行对的电子自旋所构成的编制,它们正在磁场中只分歧为二个塞曼能级,正在热平均时,漫衍于各塞曼能级上的粒子数遵守波耳兹曼漫衍,即低能级上的粒子数总比高能级的众极少,所以,纵使粒子数因感受辐射由高能级跃迁到低能级的概率和粒因感受罗致由低能级跃迁到高能级的概率相当,但因为低能级的粒子数比高能级的众,也是感受罗致占上风,从而为观测样品的磁共振罗致信号供给恐怕性。跟着凹凸能级上粒子差数的删除,致使趋于零,则看不到共振形势,即所谓饱和。365bet体育官网,www.567365.tv,365bet567365.tv 365bet567365.tv www.567365.tv但实质上共振形势仍可络续发作,这是弛豫流程正在起效力,弛豫流程使扫数编制有克复到玻耳兹曼漫衍的趋向,两种效力的归纳效应,使自旋编制抵达动态平均,电子自旋共振形势就能撑持下去。

  电子自旋共振也有两种弛豫流程,一是电子自旋与晶格互换能量,使得处正在高能级的粒子把一个人能量传给晶格,从而返回低能级,这种效力称为自旋-晶格弛豫。由自旋-晶格弛豫时刻用T1外征,二是自旋粒子彼此之间互换能量,使它们的旋进相位趋于随机漫衍,这种效力称自旋-自旋弛豫。由自旋-自旋弛豫时刻用T2外征。这个效应使共振谱线与谱线的半高宽△ω有如下闭联

  参观ESR所用的交变磁场的频率由恒定磁场B0的巨细定夺,所以可正在射频段或微波段实行ESR测验。

  由图1知,U-B闭联弧线线性拟合度很好,故测验时可通过衡量U获得相应的B值。由图1写出前后两次衡量结果的拟合闭联:

  此中(1)式为第一次数据2011-11-07所得,(2)式为第二次数据2011-11-14所得,此中U的单元为V,B的单元为Gs。

  剖判:(1)、(2)两式结果相差较大的来因首要有以下几点:I:两次衡量处境温度、湿度不不异,而温度和湿度会影响样品的电磁性子;II:两次衡量样品安插地方及角度不相通;

  剖判:两次衡量相对差错很小,衡量结果较为切确。能够以为样品的朗德因子的巨细与样品的原子机闭相闭,与外界处境的湿度及温度无闭。

  剖判:由图2,未拟合前,最大共振频率与衡量朗德因子时所得的U=1.99V相差较大;拟合后弧线V和正在衡量朗德因子中的共振频率U=1.99V左近。图中洛伦兹弧线和衡量弧线差错较大,差错原因首要为:I.衡量时为补充衡量点没有按张同一循序衡量;II.衡量中调剂波形对称时存正在不行避免的主观差错;III.跟着衡量的实行样品的温度升高,从而影响测验的衡量。

  答:不须要。正在微波段发作的电子自旋共振的磁场强度B对照强(B3000Gs),查原料得地磁场强度 0.5~0.6Gs,故B ,地磁场对测验的的影响很小,能够漠视,这一点和正在射频段发作的电子自旋共振是差异。

  答:恒定磁场线圈及其电流供给发作能级赛曼分歧的恒定外磁场,扫场线圈及其电源发作可与外磁场叠加的(低频)调制场。扫场信号即是励磁电源发作的磁场,它的输入显示电子自旋共振的磁场强度。

  3. 你参观到的ESR信号是什么神志的?影响对称性的要素有哪此?剖判哪些要素对你的测验结果影响较大?

  答:ESR信号图形如右图所示:此中右侧为李萨如图形。影响对称性的要素有:励磁电压影响横向对称性、短道活塞(即波导长)影响竖向对称性。此中励磁电压对测验结果影响较大。

  4. 发作电子自旋共振的磁场有一个畛域,参观磁场畛域的巨细,既然正在必然的磁场畛域内都能够发作共振,怎么对照切确地衡量共振磁场?为什么?

  答:由图2知发作共振的畛域正在1.7V~2.3V之间。为切确衡量共振磁场,可安排信号幅值抵达最大和形势最对称,由于此时的样品正在磁场的核心地方(最佳形态),故此时的磁场即为共振的磁场。

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