电子自旋共振实验报告(5)

中国地质大学(武汉)数理学院,电子自旋共振实验报告

用3cm波段的微波,频率为9370MHz，则共振时相应的磁感应强度要求达到3342Gs。

共振吸收的另一个必要条件是在平衡状态下，低能态E1的粒子数N1比高能态E2的粒子数N2多，这样才能够显示出宏观（总体）共振吸收，因为热平衡时粒子数分布服从玻尔兹曼分布

N1 E E1 exp 2 N2kT

由上式可知，因为E2 E1，显然有N1 N2，即吸收跃迁(E1 E2)占优势，然而随着时间推移以及E2 E1过程的充分进行，势必使N2与N1之差趋于减小，甚至可能反转，于是吸收效应会减少甚至停止。但实际并非如此，因为包含大量原子或离子的顺磁体系中，自旋磁矩之间随时都在相互作用而交换能量，同时自旋磁矩又与周围的其他质点（晶格）相互作用而交换能量，这使处在高能态的电子自旋有机会把它的能量传递出去而回到低能态。这个过程称为弛豫过程，正是弛豫过程的存在，才能维持着连续不断的磁共振吸收效应。

弛豫过程所需的时间称为弛豫时间T，理论证明

T

11

2T1T2

T1称为“自旋－晶格弛豫时间”，也称为“纵向弛豫时间”，T2称为“自旋－晶格弛豫时间”，也称为“横向弛豫时间”。3.4谱线宽度

与光谱线一样，ESR谱线也有一定的宽度。如果频宽用 表示，则

E/h，相应有一个能级差 E的不确定量 E，根据测不准原理， E~h，

为能级寿命，于是有

~

1

这就意味着粒子在上能级上的寿命的缩短将导致谱线加宽。导致粒子能级寿命缩短的基本原因是自旋－晶格相互作用和自旋－自旋相互作用。对于大部分自由基来说，起主要作用的是自旋－自旋相互作用。这种相互作用包括了未偶电子与相

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