Electron Paramagnetic Resonance，EPR

仪器型号：E500-9.5/12

仪器厂商：德国布鲁克（Bruker）

放置地点：3号楼118室     

技术咨询：蒋倩（025-86881167）

技术指标：9.5英寸磁体；X-波段连续波微波桥：频率范围9.2-9.9 GHz；衰减0 - 60 dB，步长1 dB；精度 ± 0.2 dB；AFC自动频率控制：稳定度10^-8；动态范围± 6 MHz；高灵敏度谐振腔：弱煤信噪比3000：1；可检测绝对最小自旋数：1.0 × 10⁹ spins / 1G线宽

检测项目： 可分别在常温、变温（温度：100 K – 600 K）以及光照（波长：200 nm – 2000 nm）条件下，对固体、液体样品中自由基及顺磁性物质进行定性、定量检测，如羟基自由基，样品中的缺陷（如氧空位），特定价态的过渡金属离子（如Mn²⁺、Cu²⁺）等。

主要应用：氧化还原反应过程中电荷转移情况；动力学化学中的瞬态自由基；电化学反应过程的研究；环境污染机理的研究；植物生长过程中自由基与环境的关系；紫外辐照短寿命的有机自由基的性质；固体中的某些局部晶格缺陷；配位化学中金属络合物结构的研究等；酶反应；光合成；纳米材料等。

仪器原理：电子顺磁共振（EPR），也叫电子自旋共振（ESR），是未配对电子在直流磁场中吸收电磁辐射，从低能级跃迁至高能级的现象。当样品中含有未成对电子时，电子自旋运动会产生自旋磁矩，在外磁场中呈现顺磁性。将这种顺磁性的样品置于外磁场H 中，由于电子是自旋的1/2粒子（M_ｓ＝± 1/2），所以有两个可能的能量状态：E_α＝1/2 g β H，E_β＝－1/2 g β H。当H＝0时，E_α＝E_β＝0，两种自旋的电子具有相同的能量，当H≠0时，能级分裂为二，能级差ΔE＝E_α－E_β＝g β H，这种现象即为塞曼效应（Zeeman Effect）。其中g为一个无量纲数，称为g因子，β为玻尔磁子，H 为外磁场强度。

在垂直于外磁场H 的方向上施加频率为ν的电磁波，若激发能量ｈν与能级之间间距ΔE相匹配（ΔE =ｈν＝g β H ），可激发塞曼能级之间的跃迁，即低能级E_β中的未成对电子吸收电磁波能量跃迁到高能级E_α，发生顺磁共振现象。其中ｈ为普朗克常数，ν为电磁波频率。一般EPR信号十分微弱，受激跃迁产生的吸收信号经数据采集处理系统可得到其共振的一次微分谱线，即为EPR吸收谱线。

顺磁分子中除了未成对电子外还有许多具有自旋磁矩的磁性核，把未成对电子自旋磁矩与核自旋磁矩间的相互作用称为超精细相互作用，表现为光谱进一步分裂产生许多分裂谱线。对超精细谱线数目、谱线间隔及其相对强度的分析，有助于确定自由基种类及周围环境。

EPR主要部件包括微波系统、谐振腔、磁铁系统、信号处理以及记录单元。