电子顺磁共振分析技术2.ppt

电子顺磁共振（EPR）概论或电子自旋共振（ESR）概论
陈 家 富
合肥微尺度物质科学国家实验室
顺磁共振室
二00六年十月
2006研究生课程— EPR
EPR—基本原理三
二、 电子顺磁共振的基本原理
1、概述
电子自旋的磁特性：
EPR—基本原理三
安培定律(Ampere’s Law):
EPR—基本原理三
做自旋运动的电子可视为一个微小磁体。
EPR—基本原理三
问题：
为什么EPR研究的对象必须具有未成对
的电子呢？
分子
自旋磁矩
轨道磁矩
分子磁矩
+
电子运动 轨道运动和自旋运动
轨道角动量 自旋角动量
（原子核及核外电子）
原子
EPR—基本原理三
若分子轨道中所有的电子都已成对，则它们
的自旋磁矩就完全抵消，导致分子无顺磁性；
若至少有一个电子未成对，其自旋就会产生自旋磁矩。
因此，EPR研究的对象必须具有未偶电子。
分子的磁矩主要来自自旋磁矩（> 99%）的贡献。
大多数情况下，轨道磁矩的贡献很小，因此，
EPR—基本原理三
H =0时，每个自旋磁矩的方向是随机的，并处于同一个平均能态。
H≠0时，自旋磁矩就有规则地排列起来（平行外磁场—对
应能级的能量较低，或反平行于外磁场—对应能级
的能量较高）。
回答了哪些物质是顺磁性的!
若物质分子（原子、离子）中存在未成对电子，其自旋产生磁矩，亦称永久磁矩。通常情况下，该分子磁矩的方向是随机的，不呈现顺磁性。
当其处于外加磁场中，分子的永久磁矩
随外磁场取向，产生与外磁场同向的内磁场，这就是物质顺磁性的来源。
EPR—基本原理三