Резонансные магнитные поля при постоянной частоте микроволнового излучения

В-6. Резонансные магнитные поля при постоянной частоте микроволнового излучения [c.478]

Достичь резонансного условия можно, изменяя либо напряженность поля, либо частоту. Спектрометры ЭПР и ЯМР обычно рабо тают при фиксированной частоте микроволнового излучения. Изме няется напряженность переменного поля, направленного перпендикулярно постоянному магнитному полю. [c.284]

При переходе неспаренного электрона из низшего энергетического состояния в высшее при условии hv=g H происходит резонансное поглощение СВЧ-энергии. Явление поглощения электромагнитного излучения парамагнитным веществом в постоянном магнитном поле, открытое в 1944 г. Е. К. Завойским, получило название электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) и стало одним из наиболее совершенных методов изучения свободных радикалов. Методу ЭПР посвящено много работ и специальных монографий, см., например, [185]. При обычно используемой в ЭПР напряженности поля 300 мТ значение частоты будет 9000 МГц, что соответствует длине волны излучения 3 см. Таким образом, спектры ЭПР получаются в микроволновой области (радарная область спектра). Сигнал ЭПР дает ценную информацию о химическом строеншг радикала, степени делокализации неспаренного электрона, о распределении спиновой плотности по различным атомам радикала. Чувствительность современных ЭПР-спектрометров простирается до 10 моль/л радикала. [c.92]

При резонансе с переменным магнитным полем, имеющим частоту у=2(хЯ/Л, наблюдается максимум поглощения энергии. Как видно, резонансная частота пропорциональна напряженности основного магнитного поля. Поэтому при изучении спектров поглощения ЭПР удобнее, оставляя частоту электромагнитного излучения постоянной, добиваться резонанса изменениями напряженности основного магнитного поля Н. При удобном на практике поле Я = 3000 гаусс резонансная частота близка к 10 ° сек-. Это соответствует длине волны электромагнитного излучения микроволновой области Л 3 см. При взаимодействии электрона с протоном, также имеющим спин /— /г, или другими ядрами со спином I, уровни энергии могут расщепляться— тогда в спектре ЭПР будет наблюдаться не один, а несколько пиков поглощения. По наблюдениям этой тонкой или даже сверхтонкой структуры спектров ЭПР иногда удается идентифицировать радикалы. С другой стороны, изучая условия исчезновения тонкой структуры, можно определить среднее время жизни радикалов, т. е. в конечном счете скорость, с которой они по тем или иным причинам исчезают. [c.374]

Если, помимо постоянного магнитного поля, наложить еще и переменное поле частоты v (микроволновые или радиочастотные излучения), то электроны приобретают возможность переходить с нижнего энергетического уровня а верхний за счет резонансного поглощения энергии переменного поля. Это поглощение определяется уравнением [c.755]

Из уравнения (1-6) можно заключить, что имеется два возможных подхода к обнаружению резонансного поглощения парамагнитным образцом. В первом случае расстояние между зеемановскими уровнями фиксируется путем поддерживания постоянного значения магнитного поля микроволновую частоту при этом варьируют до тех пор, пока не будет наблюдаться резонансное поглощение. Во втором случае можно фиксировать частоту электромагнитного излучения, а изменять величину постоянного магнитного поля. По причинам технического характера используется именно второй метод. Характерной чертой спектроскопии ЭПР (и ЯМР) является варьирование расстояния между энергетическими уровнями путем изменения магнитного поля. В других областях молекулярной спектроскопии уровни энергии фиксированы, а варьируется частота излучения. [c.26]

Для обнаружения резонансного поглощения в системе, содержащей неспаренные электроны, нужен спектрометр с постоянным магнитным полем. Как и в других типах спектрометров, спектрометры ЭПР имеют источник излучения и некоторое устройство для детектирования поглощения в образце. Простейшая схема, удовлетворяющая этим требованиям, была приведена на рис. 1-2, б. Из этого рисунка видно, что между оптическими спектрометрами и спектрометрами ЭПР есть два существенных различия. Во-первых, источник микроволнового излучения— клистрон — излучает монохроматические волны. Поэтому диспергирующий элемент типа призмы или дифракционной решетки (т. е. монохроматор) здесь не нужен. Во-вторых, спектрометр ЭПР работает при определенной микроволновой частоте, а спектр ЭПР сканируют путем линейного изменения статического магнитного поля. Такой метод сканирования возможен потому, что расстояние между энергетическими уровнями зависит от магнитного поля. Эта возможность создает большие преимущества, так как обычно весьма затруднительно добиться высокой чувствительности при изменении частоты в микроволновой области. Эти трудности в основном определяются жестко фиксированными частотными характеристиками микроволновых резонаторов (разд.2-За). [c.30]