EPR的基本原理

电子顺磁共振（Electron Paramagnetic Resonance，EPR），是一种能够检测和研究含有未成对电子顺磁性物质的波谱技术。电子有绕核的轨道运动，还有自旋运动。在运动过程中会产生轨道磁矩和自旋磁矩，类似于小磁针散乱分布在样品中。没有外磁场相互作用时，电子的磁矩随机定向，能级兼并。一旦样品放在样品腔中，由于样品腔有一个比较大的外加磁场，电子自旋就会产生能级分裂，其中大部分电子会顺着磁场方向排列，对应低能级。少部分电子反平行于外加磁场，对应于高能级态。高低能级的能级差为ΔE = geβB0

对样品在垂直于磁场 B0 的方向上施加频率为 υ 的微波，当hυ = gβB0时，未成对电子会吸收微波能量，产生从低能级到高能级的共振跃迁，那EPR谱仪就会检测到这个过程中产生的共振吸收峰，经过一次微分就得到了我们常见的EPR图谱。

由共振条件可知，式中仅有微波频率和磁场强度是两个可调节的量，由此产生两种不同类型的扫描方式：一种是固定磁场强度，扫描频率搜索共振点的扫描方式，称为扫频法。另一种固定频率，改变磁场强度搜索共振点的扫描方式，称为扫场法。从原理上来讲，磁场强度和频率可以在很宽的范围内变化以满足共振条件的要求，但从技术的可行性考虑，电子顺磁共振波谱仪常常采用扫场的工作方式。

文献中常见的连续波EPR图谱的三种形式

但文献中常见的连续波EPR图谱并不只有x轴为磁场强度的形式。其还可以根据共振公式hv = gβB0有图2和3两种形式。由此可知，g值是一个很重要的参数

g 因子是体系中未成对电子的固有属性。自由电子的g因子约等于2.0023。EPR可以测量未成对电子的g因子，可以由 =ℎ/(0)得到。实际上，g因子是顺磁共振中非常重要的一个参量，它表征了磁场共振的位置。对于没有轨道磁矩的未成对电子，它是各项同性的。而对于固体样品，它常常有各项异性的特性，可以表征结构信息。电子既有自旋运动还有绕核的轨道运动，因而既要考虑它的自旋角动量的贡献也要考虑它的轨道角动量的贡献，所以EPR中提到的是朗德G因子，它表示未成对电子的总角动量。也正因为如此，顺磁性物质的g因此往往不等于自由电子的g因子。

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