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X 轴的活络度为 2—5V/DIV
发布日期:2019-11-05   查看次数:

  【摘要】 电子自旋的概念起首由 Pauli 于 1924 年提出,1925 年 S.A.Goudsmit 取 G.Uhlenbeek 操纵 这个概念注释某些光谱的精细布局。近代不雅测核自旋共振手艺,随后用它去察看电子自旋。 本尝试目标是察看电子自选共振现象,丈量 DPPH 中电子的 g 因数。 【道理】 (一)电子的轨道磁矩取自旋磁矩 由原子物理可知,对于原子中电子的轨道活动,取它响应的轨道磁矩μ l 为 μ l= —epl/2me 式中 pl 为电子轨道活动的角动量,e 为电子电荷,me 为电子质量,其轨道磁矩标的目的取轨道角 动量的标的目的相反,数值大小别离为 pl= (l(l+1))^0.5*h μ l = (l(l+1))^0.5*eh/2me 原子中电子除轨道活动外还存正在自旋活动。 按照狄拉克提出的电子的性波动方程, 电 子自旋活动的量子数为 S= 1/2,自选活动角动量 ps 取自旋磁矩μ s μ s =—eps/me 其数值大小别离为 ps= (s(s+1))^0.5*h μ s = (s(s+1))^0.5*eh/me 比力上式可知, 自旋活动电子磁矩取角动量之间的比值是轨道活动磁矩取角动量之间比值的 二倍。 原子中电子的轨道磁矩取自旋磁矩合成原子的总磁矩。对于单电子原子总磁矩μ j 取角动量 pj 之间有 μ j=-gepj/2me g = 1 + (j(j+1)-l(l+1)+s(s+1))/2j(j+1) g 称为朗德 g 因数。对于纯真轨道活动 g = 1,对于纯真自旋活动 g = 2。引入回磁比γ , μ j =-γ pjγ =-ge/2me 正在外中,μ j 和 pj 的空间去向是量子化的。pj 正在外标的目的上的投影为 pz = mh m = j,j-1,??,-j 响应的磁矩μ j 正在外标的目的上的投影为 μ z = γ mh = mgμ B μ B 称为波尔磁子,电子的磁矩凡是都用玻尔磁子μ B 做单元来量度。 μ B= 9.274009*10^-24J/T h = 6.626068*10^-34 J·S (二)电子顺磁共振 既然总磁矩 uj 的空间取向是量子化的,磁矩取外 B 的彼此感化也是不持续的,其 能量为 E=-uj*B=mguBB 分歧量子数 m 所对应的形态上的电子具有分歧的能量。 各磁能级是等距的, 两磁能级之 间的能量差为 E=γ ?B 当垂曲于 B 的平面上同时存正在一个交变的电 Bi,且其角频次 ω 满脚△E=?ω 即 ω =γ B 时,电子正在相邻的磁能级之间将发生磁偶极共振跃迁。从阐发可知,这种共振跃迁现象 只能发生正在原子的固有磁矩不为零的的顺磁材料傍边,称为电子顺磁共振。 (三)电子顺磁共振研究的对象 对于很多原子来说,其基态 J≠0,有固有磁矩,能察看到顺磁共振现象,可是当原子 连系成和固体时,却很难找到 J≠0 的电子形态,这是由于具有惰性气体布局的离子晶 体以及靠电子配对耦合成的共价键晶体都构成饱和的满壳层电子布局而没有固有磁矩。 别的 正在和固体中,电子轨道活动的角动量凡是是淬灭的,即做一级近似时 Pj=0。这是由于收 到原子外部电荷的感化,使电子轨道发生进动,L 的平均值为 0,所以和固体中的磁矩 次要是顺磁矩的贡献。股电子顺磁共振又称电子顺磁共振。按照 pauli 道理,一个电子轨道 至少只能容纳两个自旋相反的电子, 所以若是所有的电子都已成对的填满了电子, 他们的自 旋磁矩完全抵消,这时没有固有的磁矩,我们常见的化合物都属于这个景象。电子自旋共振 不克不及研究上述逆磁性的化合物,它只能研究具有未成对的电子的特殊化合物。 (四)电子自旋共振取核磁共振的比力 关于核磁共振尝试根基纪律的会商对于电子共振自旋也合用 于电子磁矩比核磁矩大三 个数量级。正在同样强度下,电子赛曼能级之间的间距比之核赛曼能级的间距要大得多, 按照玻尔兹曼分布律, 上下能级间的粒子数的差额也大得多, 所以电子自旋共振的信号比之 核磁共振的信号要大得多。 【尝试安拆】 【尝试步调】 1. 毗连系统,将可变衰减器顺时针旋至最大,系统中各仪器的电源预热 20 分钟。 2. 描画输出电流取强度的曲线。 “”调理到最低, “扫场”调理到最大,按下“检 波”按钮,此时磁共振仪处于检波形态。先确定磁共振尝试仪输出电流取强度 H 的数值 关系曲线:把特斯拉计的探头固定于磁铁地方,从小到大调理“”旋钮,记实一组电流 取斯特拉计对应数值,留意读数的单元是 T,1T=10^4 高斯,将该数值描画成曲线,正在进行 微波顺磁共振尝试时,按照电流可获得强度 H 的数值。 3. 信号源工做于“等幅”工做形态,调理可变衰减器和检波活络度旋钮使菜振尝试仪的调 谐电表批示占满度的 2/3。 4. 用波长表测微波信号的频次,要按下“扫场” ,本尝试系统的工做频次应是 9370MHZ, 先扭转波长表的测微头,找到电表的跌落点,按照“波长频次刻度对照表”找出 9370MHZ 对应的波长表读数, 然后慢慢耐心调理信号源的振荡频次调理秆, 使其工做频次为 9370MHZ。 这一步必然要认实做好! 为了避免波长表的接收对尝试的影响, 正在测完频次后要将波长表刻 度旋开谐振点。 5.按下“检波” ,必然要调理为零。为使样品谐振腔对微波信号谐振,必然要细心调理 样品谐振腔的可调终端的活塞,使调谐电表的为最小。为了提高系统的活络度,可减小 可变衰减器的衰减量, 使调理电表显示尽可能提高。 然后调理魔 T 两支臂中所接样品谐腔上 的活塞和单螺婚配器,使调揩电表尽可能向小的标的目的变化。 6.按下“扫场” ,顺时针调理电流,当电流达到 1.7—1.9A 之间时,示波器上呈现电子 共振信号。示波器调到 x---y 档,X 轴的活络度为 2—5V/DIV,Y 轴的活络度为 1—2V/DIV 之间。若是共振波形峰值较小或示波器图形欠佳,可采用仿单是第 9、10 页的几种方式调 整。正在调理过程中必然要很认实细心耐心,多次频频,才能调整出不变清晰的波形! 7.读出共振仪的电流值,皇冠手机登录网址, 按照磁共振尝试仪输出电流取强度 H 的数值的关系的曲线, 确 定共振时的强度,按照尝试时测定的频次,代入电子自旋共振前提的公式,计较出电子 g 因子。 【尝试数据】 电压:10.6V 发生波:3.894mm 波长表:9385MHz,7,985mm 单峰 电流(A) (mT) 1.830 309.3 双峰 1.913 347.3 单峰 1.997 358.2 【尝试成果】 计较 g 因子 取两条谱线T,又已知微波的圆频次 ω =9385MHz,查阅材料,电子 的荷质比 1.758×10^11C/kg。 按照公式:ω =γ Bγ =ge/2m= 2π μ Bg/hB 能够求得 g= hγ /μ BB = 1.955 【尝试阐发】 不是所有的物质都能发生电子自旋共振。 可以或许发生电子自旋共振的物质必需有未成对的电子, 如许固有磁矩才不为零,才能发生电子自旋共振。 正在尝试过程很难切确节制的大小, 因而我们正在一个固定的上再加一个交变, 使 发生电子自旋共振时所需的可以或许正在这个范畴内。



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