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國儀量子攜手清華磁共振實驗室為您答疑解惑!順磁小課堂第二期

閱讀:955      發(fā)布時間:2023-7-19
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順磁小課堂(第二期)


作為波譜學(xué)的重要分支,電子自旋的直接表征工具,電子順磁共振波譜學(xué)具有不可替代的重要作用。部分初學(xué)者常面臨基本原理不清、譜圖解析困難、儀器操作不熟練等問題。

為幫助大家更好地運用電子順磁共振波譜技術(shù),國儀量子攜手清華大學(xué)磁共振實驗室推出“順磁小課堂"欄目,一一解答大家在學(xué)習(xí)、實驗中遇到的問題。

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問:在EPR領(lǐng)域,磁場強度的常用單位為毫特斯拉(mT)或高斯(G),請問毫特斯拉和高斯如何相互轉(zhuǎn)換?

答:1 mT = 10 G


02





問:EPR測試時,為什么常常選用石英材質(zhì)的樣品管?

答:常選用高純石英制成的樣品管主要考慮以下幾點。

①高純石英雜質(zhì)少。高純石英的主要成分為SiO2。而普通玻璃樣品管,常含有Fe2O3、Fe3O4等各種金屬雜質(zhì)。測試常見自由基如羥基自由基,超氧陰離子等也可選用普通玻璃制成的樣品管,是因為所含雜質(zhì)信號的出峰位置與自由基的出峰位置不重疊,不影響自由基信號的測定。

②微波損耗少。石英的介電常數(shù)為3.8,介電損耗幾乎可以忽略;且石英材料的折射功能可以匯聚微波場的分布,使磁場集中于石英管包圍的樣品上,從而提高測試靈敏度。

③高純石英的微波透過率高,因此可高效地利用微波。

④耐溫變。石英玻璃的膨脹系數(shù)極小,相當(dāng)于普通玻璃的1/12-1/20,對熱變化敏感度低更適合做變溫實驗。


03





問:請預(yù)測下方結(jié)構(gòu)的EPR譜線對應(yīng)于A圖還是B圖,為什么?

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1.png

答:對應(yīng)于B圖。該結(jié)構(gòu)為DMPO捕獲羥基自由基后,形成的自旋加合物的結(jié)構(gòu)。從其結(jié)構(gòu)可知,未成對電子周圍的磁性核有一個14N(I=1)和四個1H(I=1/2)。由于環(huán)上兩個1H,羥基1H與未成對電子相隔較遠(yuǎn),引起的超精細(xì)可以忽略,故只考慮14N和1Hβ引起的超精細(xì)分裂。根據(jù)譜線裂分規(guī)則“2I+1"可知,EPR譜線有:(2*1+1)(2*1/2+1)=6條譜峰;但由于磁性核14N和1H的超精細(xì)耦合常數(shù)AN=AH≈15高斯,中間四條較近的譜峰兩兩重疊,因此其EPR波譜呈現(xiàn)四條譜峰,強度比為1:2:2:1。


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