順磁小課堂(第二期)
作為波譜學的重要分支,電子自旋的直接表征工具,電子順磁共振波譜學具有不可替代的重要作用。部分初學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,國儀量子攜手清華大學磁共振實驗室推出“順磁小課堂"欄目,一一解答大家在學習、實驗中遇到的問題。
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問:在EPR領域,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換?
答:1 mT = 10 G
02
問:EPR測試時,為什么常常選用石英材質的樣品管?
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。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極小,相當于普通玻璃的1/12-1/20,對熱變化敏感度低更適合做變溫實驗。
03
問:請預測下方結構的EPR譜線對應于A圖還是B圖,為什么?
答:對應于B圖。該結構為DMPO捕獲羥基自由基后,形成的自旋加合物的結構。從其結構可知,未成對電子周圍的磁性核有一個14N(I=1)和四個1H(I=1/2)。由于環上兩個1H,羥基1H與未成對電子相隔較遠,引起的超精細可以忽略,故只考慮14N和1Hβ引起的超精細分裂。根據譜線裂分規則“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的超精細耦合常數AN=AH≈15高斯,中間四條較近的譜峰兩兩重疊,因此其EPR波譜呈現四條譜峰,強度比為1:2:2:1。
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