Электронный парамагнитный резонанс. - 3 стр.

                            1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

     Энергия взаимодействия магнитного момента электронной оболочки (для
простоты мы будем рассматривать один электрон) с постоянным магнитным
полем H равна: ∆W = gβ H , где g - "g-фактоp", т.е. отношение величин
                                                                         e
магнитного и механического моментов, выраженное в единицах                  ;
                                                                        2mc
      eh
β=       = 0.93 ⋅ 10 − 20 - магнетон Бора. Для свободного электрона g=2. В
     2mc
магнитном поле при взаимодействии с электромагнитным излучением
оказываются возможными переходы с энергией:
                                    ∆W = gβ H                        (1)
Эти переходы и используются в методе электронного парамагнитного
резонанса.
     Используя выражение (1), можно определить частоту электромагнитного
                                                                  1
излучения, которое будет поглощаться парамагнитным веществом: ν = gβ H .
                                                                  h
Для g = 2 и H = 3 ⋅ 10 Эрстед ,ν = 10 Гц . Для того, чтобы произошло
                        3               10


поглощение, необходимо выполнить еще одно условие. Переходы между
зеемановскими уровнями можно представить, как повороты магнитного
момента относительно внешнего магнитного поля. Эти повороты могут быть
осуществлены только под действием        силы, возникающей в результате
взаимодействия магнитного поля электромагнитной волны H 1 с магнитным
моментом электрона. Для возникновения такой силы необходимо, чтобы
r     r
H 1 ⊥ H (см. рис.1 ).
      Чувствительность метода ЭПР определяется скоростью поглощения
энергии исследуемой системы. Пусть система содержит N парамагнитных
частиц. Для определенности рассмотрим свободные радикалы с чисто
                                               1
спиновым парамагнетизмом ( I = 0, s = , g = 2 ). В этом случае
                                               2
энергетический уровень радикала в магнитном поле расщепляется на два
уровня, отстоящих друг от друга на ∆W = gβ H . Заселенности уровней в
отсутствие поглощения энергии будут определяться константами скорости
                                                                 ∆W
                                                     N 2 K1    −
спонтанных переходов K1 и K 2 : N1 K1 = N 2 K 2 или:    =   = e kT , при этом
                                                     N2 K2
            ∆W                                                ∆W
N1 + N 2 = N ,  << 1 (при комнатной температуре и H = 3000Э       ∝ 10 −3 ).
             kT                                                kT
                                 N      ∆W
Поэтому с достаточной точностью 2 = 1 −    . При резонансном поглощении
                                 N1     kT
энергии возникают вынужденные переходы, характеризующиеся константой
скорости K инд = k ⋅ H 1 , пропорциональной интенсивности электромагнитного
                        2