EPR中G值和A值都是什么

EPR测试g值是什么意思？我们先来看一下电子顺磁波谱仪EPR/ESR是测什么的？工作原理是什么？

电子顺磁共振波谱仪，又称作电子自旋共振仪（ESR），由不配对电子的磁矩发源的一种磁共振技术，可用于从定性和定量方面检测物质原子或分子中所含的不配对电子，并探索其周围环境的结构特性。

一、EPR（ESR）的构成：

电子顺磁共振波谱仪主要由微波发生与传导系统、谐振腔系统、电磁铁系统以及调制和检测系统四个部分组成。它是利用ESR原理工作的。

二、EPR（ESR）测试原理：

其基本原理为电子是具有一定质量和带负电荷的一种基本粒子,它能进行两种运动:一是在围绕 原子核 的轨道上运动,二是通过本身中心轴所做的 自旋 .由于电子运动产生 力矩 ,在运动中产生电流和 磁矩 ,在外加磁场中, 简并 的 电子自旋 能级 将产生分裂.若在垂直外磁场方向加上合适频率的 电磁波 ,能使处于低自旋能级的电子吸收电磁波能量而 跃迁 到高能级,从而产生电子的 顺磁共振 吸收现象。

三、EPR（ESR）测试的应用：

对象：含有一个或一个以上未成对电子的磁性物质，EPR/ESR多用于检测样品中自由基，电子，空穴的产生、过度金属价态分析样品中的金属价态

四、EPR测试g值是什么意思？

1、共振条件

电子和原子核一样是带电粒子，并且具有自旋(S)现象，自旋的电子因而产生磁场，具有磁矩μ，即旋转的电子是一个小的磁偶极子。据量子力学，电子的自旋磁矩和自旋角动量间存在以下关系

μ=一gBS＾

μ一未成对电子的自旋磁矩

g 一无量纲因子，称g因子，

自由电子的g因子的值ge=2.0023

β一玻尔磁子，是电子磁矩的自然单位

S＾一自旋角动量算符

其在沿磁场方向的分量为Ms，只取两个值± 1/2号

2、g因子的概念

是能够反映顺磁性分子中电子自旋运动和轨道运动之间相互作用，即是反映自旋角动量和轨道角动量贡献大小的重要参数。有助于了解信号来源和磁性粒子的性质。对于自由电子而言,它只具有自旋角动量而无轨道角动量,或者说它的轨道角动量已经完全猝灭,因此其g因子的值ge=2.0023。对于大部分自由基，其g值都十分接近ge。

只有未成对的电子才有电子顺磁共振，对于分子中的未成对电子，除自旋运动外，还有轨道运动。因此，在外磁场作用下，轨道运动也会产生一个内磁场，这样未成对电子所处的磁场应为:

Hr= H +H’

但是，H’因不可测，故通常用g因子的变化来表示H的作用，即:

△E= gβH = hv

g=hv /βH

每个相同的g值对应一个特定的H（磁场强度值）根据公式，H越大，g就越小，是和频率有关的，

g因子由如下公式计算：

g=βHr/hv　

式中：β为玻尔磁子(9.27410×10-21尔格/高斯)

Hr为共振磁场强度（高斯）

h为普朗克常数（6.26620×10-27尔格/秒）

ν为微波频率（赫）一般样品的g值是可以在用内标校正后直接得到的，即从测试得谱图中读取，一般WinEPR软件都可以实现，这样根据g值和文献报道来确认物种！如图所示，横轴是磁场，用鼠标点到此谱图的相应位置软件就会显示此磁场值对应的g值。但是此图有个大前提，就是这些峰，对应的是一个电子的信号，如果谱图显示的是混合物，比如有多种电子的谱混在一起，此法是不适用的，必须是把单个电子的谱图找出来才能再用此法读取g值。

而EPR探针的A值就是判断溶剂极性的重要参数之一，A值指未偶电子自旋偶极子与磁性核相互作用产生谱线裂分时, 产生谱线裂分的间距。在溶液体系里, McConnell 提出了McConnell公式, 即碳原子上未偶电子的自旋概率密度ρ与该碳原子所连氢的A值成正比(A=Qρ, Q为常数)。溶液对探针的相互作用能够影响该原子上的未偶电子的自旋概率密度 (图3), 因此这个参数也能够被用来研究溶剂极性。一般认为溶剂极性越大, A值也越大。

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