Электронный парамагнитный резонанс в биологии. - 3 стр.

сопровождаются поглощением энергии и индуцированная эмиссия - процесс,
прямо противоположный процессу поглощения. Очевидно, что если
заселённость нижнего уровня больше, то происходит поглощение энергии.
Впервые это поглощение наблюдал русский ученый Завойский Е. К. в 1944
году.
       Отношение заселенностей, возникающих в магнитном поле уровней N1 и
N 2 , в соответствии с законом Больцмана, равны
                                      gβ H
                            N1    −
                               =e      kT
                                                                            (3)
                            N2
    При полях около 3 000 эрстед, когда разность энергий уровней gβH будет
равна ~ 4 ⋅ 10 −5 эВ , отношение заселённостей уровней в равновесии будет
отличаться примерно на 0,2%. Равновесие же устанавливается благодаря
переходам между уровнями с S = + 1 2 и S = − 1 2 из-за взаимодействия спинов с
фононами решетки.
        Для наблюдения этого явления, получившего название электронного
парамагнитного резонанса (ЭПР), требуется регистрация поглощаемой в
образце высокочастотной мощности на частоте, удовлетворяющей
соотношению (1).
        В принципе возможны два способа регистрации этого поглощения: а)
изменять во времени частоту при фиксированном значении H , б) изменять во
времени напряженность магнитного поля при фиксированном значении ν . В
момент, когда будет выполняться соотношение (1), возникнет резонансное
поглощение. Поскольку второй метод реализовать можно с большей точностью
и относительно просто технически реализовать, во всех спектрометрах ЭПР
запись спектра осуществляется в координатах I погл = f (H ) при ν = const , где
I погл − интенсивность поглощения высокочастотной энергии. Если в уравнение
(1) подставить численные значения констант, то резонансная частота
высокочастотного поля будет равна ν = 2,8 ⋅ 10 6 H Гц, где H выражается в
эрстедах.
        В принципе условия резонанса hν = gβH справедливы для любых частот. В
частности, известны магнетометры для измерения магнитного поля земли,
равного примерно 0,5 Гс. Однако выбор практически используемых частот
ограничен в первую очередь требованием высокой чувствительности приборов.
Величина сигнала ЭПР в первом приближении пропорциональна произведению
разности заселенностей уровней и энергии поглощенных квантов. Энергия
квантов прямо пропорциональна величине магнитного поля H , заселенности
уровней соотносятся согласно известному выражению Максвелла-Больцмана
(3). При обычных условиях наблюдения ЭПР разность заселенностей уровней
примерно пропорциональна H . Отсюда следует, что с увеличением магнитного
поля чувствительность прибора ЭПР должна возрастать приблизительно
пропорционально H 2 .
        Ряд чисто экспериментальных факторов ставят верхний предел

                                       3