顺磁共振实验报告
核磁共振与顺磁共振
核磁共振与顺磁共振实验报告物理081班08180123 任希摘要：在本实验中，我们了解到了核磁共振和顺磁共振的基本原理；学习了利用核磁共振校准磁场和测量朗德g因子的方法，以及在微波和射频范围内观察电子顺磁现象，在本实验中使用微波进行电子顺磁共振实验。
核磁共振（NMR）是指受电磁波作用的原子核系统在外磁场中能级之间发生共振跃迁的现象。
顺磁共振又称为电子自旋共振（ESR），这是因为物质的顺磁性主要来自电子的自旋。
关键字：核磁共振顺磁共振电子自旋朗德g因子引言：核磁共振（NMR）是指受电磁波作用的原子核系统在外磁场中能级之间发生共振跃迁的现象。
早期的核磁共振电磁波主要采用连续波，灵敏度较低，1966年发展起来的脉冲傅里叶变换核磁共振技术，将信号采集由频域变为时域，从而大大提高了检测灵敏度，由此脉冲核磁共振得到迅速发展，成为物理、化学、生物、医学等领域中分析、鉴定和微观结构研究不可缺少的工具。
顺磁共振又称为电子自旋共振（ESR），EPR现象首先是由苏联物理学家 E．K．扎沃伊斯基于1944年从MnCl2、CuCl2等顺磁性盐类发现的。
物理学家最初用这种技术研究某些复杂原子的电子结构、晶体结构、偶极矩及分子结构等问题。
以后化学家根据EPR测量结果，阐明了复杂的有机化合物中的化学键和电子密度分布以及与反应机理有关的许多问题。
60年代以来，由于仪器不断改进和技术不断创新，EPR技术至今已在物理学、半导体、有机化学、络合物化学、辐射化学、化工、海洋化学、催化剂、生物学、生物化学、医学、环境科学、地质探矿等许多领域内得到广泛的应用。
正文：一.基本原理（1）核磁共振基本原理由量子力学知道，质子数与种子数两者或其一为奇数的原子核才有核自旋，其磁矩与核自旋角动量成正比，可写成：p g N ⋅⋅=μμ式中μ为磁矩，p 为自旋角动量，g 为比例因子，N μ为波尔磁矩，为常数。
当核自旋系统处于恒定直流磁场z B 中时，由于核自旋系统和z B 之间的相互作用，核能级发生赛曼能级分裂。
顺磁共振实验报告范文
顺磁共振实验报告范文顺磁共振实验报告宋福梁篇一：顺磁共振实验报告【引言】顺磁共振（EPR）又称为自旋共振（ESR），这是因为物质的顺磁性主要电子的自旋。
电子自旋共振即为恒定处于恒定磁场中的电子自旋在微波场或微波场作用等离子体下的磁能级间的共振跃迁现象。
顺磁共振技术得到迅速发展后极广的应用于磁共振物理、化学、生物及医学等教育领域。
电子自旋共振方法具有在高频率的波段上能获得较高的和灵敏度分辨率，能深入物质内部进行超低含量分析，但并不破坏样品的内部结构，对化学反应无干扰等其优点，对研究材料的各种反应过程中的结构和演变，以及材料的含意性能有着重要的意义。
研究了解电子自旋共振现象，测量有机自由基DPPH的g因子值，了解和掌握多普勒器件在电子自由共振中的应用，从矩形极化长度的变化，进一步思考谐振腔的驻波。
【正文】一、实验原理（1）电子的自旋轨道磁矩与自旋磁矩 l原子中的电子粒子由于轨道运动，具有轨道磁矩，其数值为：l号表示方向同Pl相反。
在量子力学中PePl2me，负，因而lB1)B2me称为玻尔磁子。
电子除了轨道体育运动外，其中e还具有自旋运动，因此还具有自旋磁矩，其数值表示为：sePsme。
由于自旋的磁矩多倍可以忽略不计，原子中电子的轨道磁矩和自旋磁矩合成原子的总磁矩：jgej(j1)l(l1)s(s1)Pjg12me，其中g是朗德因子：2j(j1)。
在外磁场中原子磁矩要受到力的作用，其效果是磁矩绕磁场的方向作旋进，也就是Pj绕着磁场方向作旋进，吸纳原子回磁比同时原子角动量Pj和原子总磁矩Pjm ,mj,j1,j2,e2me，总磁矩可表示成jPj。
j取向是量子化的。
Pj在外磁场方向上的投影为：其中m称为磁量子数，相应磁矩在外磁场方向上为j。
的投影为： jmmgB ;mj,j1,j2,（2）电子顺磁共振 j。
原子磁矩与外磁场B相互作用可表示为：EjBmgBBmB。
不同的磁量子数m所对应的状态表示不同的磁能级，相邻磁能级间的能量差为EB，它是由原子受磁场作用而旋进产生促进作用的附加能量。
关于微波电子顺磁共振实验报告范文
关于微波电子顺磁共振实验报告范文关于微波电子顺磁共振实验报告范文篇一：电子顺磁共振实验报告一、实验目的1. 学习电子元件读书顺磁共振的基本原理和实验方法；；2. 了解、掌握电子顺磁共振谱仪的调节与使用；3. 测定DMPO-OH 的EPR 信号。
二、实验原理1.电子顺磁共振（电子自旋共振）电子自旋共振(Electron Spin Resonance, ESR)或电子顺磁共振(Electron Paramagnanetic Resonance,EPR)，是指在稳恒磁场积极作用下，含有未成对电子的原子、质子或分子的顺磁性物质,对微波发生的共振吸收。
1944年，苏联物理学家扎沃伊斯基被(Zavoisky)首次从CuCl2 、MnCl2等顺磁性盐类发现。
电子自旋共振（顺磁共振）所研究研究课题主要对象是化学自由基、过渡金属离子和稀土离子及其化合物、固体中均的杂质缺陷等，通过对顺磁物质电子自旋共振波谱的观测（测量因子、线宽、弛豫时间、超精细结构参数等），可了解这些物质中未成对电子及所处环境的信息，因而它是探索物质微观在结构上和运动状态的重要工具。
由于方法不改变或破坏被研究对象本身的性质，因而对寿命短、化学活性高又很不稳定的自由基或三重态分子显得特别有用。
近年来，一种新的高时间分辨ESR技术，被用来研究激光光解所产生的瞬态顺磁（光解自由基）的电子自旋极化机制，以获得拿到分子激发态和自由基反应动力学信息，成为光物理与光化学研究中手段光与分子相互作的一种重要了解。
电子自旋共振技术的这种独特催化作用，已经在物理学、化学、生物学、医学、考古等重要领域得到了广泛的应用。
2.EPR基本原理EPR 是把电子的自旋磁矩作为雷射，从电子自旋磁矩与物质中其它部分的相互作用导致EPR 谱的变化来研究物质结构的，张佩佩所以只有具有电子自旋未或者说配对，电子壳层只被部份填充（即分子轨道中有单个排列的电子或几个平行排列的电子）的物质，才适合作EPR 的研究。
顺磁共振实验报告
摘要：本次实验旨在通过顺磁共振（EPR）技术，探究物质在恒定磁场和射频场或微波场作用下的电子自旋共振现象。
实验中，我们测量了有机自由基DPPH的g因子值，并分析了微波器件在电子自旋共振中的应用。
通过观察矩形谐振长度的变化，我们进一步理解了谐振腔的驻波特性。
实验结果表明，顺磁共振技术在物质结构和性能研究方面具有重要的应用价值。
关键词：顺磁共振，电子自旋共振，DPPH，g因子，谐振腔一、引言顺磁共振（EPR）技术，又称为电子自旋共振（ESR），是一种研究物质电子自旋状态的实验技术。
该技术基于电子自旋在恒定磁场中受到射频场或微波场作用下的磁能级跃迁现象。
顺磁共振技术在物理、化学、生物及医学等领域有着广泛的应用，特别是在研究材料的反应过程、结构和性能方面具有重要作用。
二、实验原理1. 电子自旋与磁矩原子中的电子不仅具有轨道运动，还具有一定的自旋运动。
电子的自旋磁矩与轨道磁矩的合成，决定了原子的总磁矩。
当原子处于外磁场中时，电子自旋会取向磁场方向，产生磁能级分裂。
通过射频场或微波场的作用，电子自旋可以在磁能级之间发生跃迁，从而产生EPR信号。
2. 顺磁共振信号EPR信号具有以下特点：（1）具有明显的吸收峰，峰形尖锐；（2）吸收峰的位置与外磁场强度有关，可用于测量物质的g因子；（3）EPR信号的强度与物质的顺磁性质有关。
三、实验装置与材料1. 实验装置：顺磁共振仪、微波源、射频放大器、探头、计算机等；2. 实验材料：DPPH自由基、样品管、搅拌器等。
四、实验步骤1. 准备样品：将DPPH自由基溶解在适当的溶剂中，配制成一定浓度的溶液；2. 将溶液置于样品管中，置于顺磁共振仪的探头中；3. 设置实验参数：选择合适的磁场强度、射频频率和功率；4. 进行EPR信号采集：启动顺磁共振仪，采集DPPH自由基的EPR信号；5. 分析EPR信号：利用计算机软件对EPR信号进行分析，测量DPPH自由基的g因子值。
五、实验结果与分析1. DPPH自由基的EPR信号实验中，我们成功采集到了DPPH自由基的EPR信号。
顺磁共振实验报告
顺磁共振实验报告顺磁共振实验报告引言：顺磁共振（Magnetic Resonance Imaging，MRI）是一种常用的医学成像技术，通过利用原子核的顺磁性质，结合外加磁场和射频脉冲的作用，得到人体内部组织的高分辨率图像。
本实验旨在通过模拟顺磁共振的原理和操作过程，深入了解MRI的工作原理和应用。
实验目的：1. 了解顺磁共振的基本原理；2. 掌握MRI设备的操作方法；3. 模拟顺磁共振成像过程；4. 分析顺磁共振在医学领域的应用。
实验器材：1. 水样品；2. 磁共振设备；3. 射频脉冲发生器；4. 计算机。
实验步骤：1. 准备水样品，并将其放置在磁共振设备中；2. 打开磁共振设备，设置磁场强度和扫描参数；3. 利用射频脉冲发生器产生射频脉冲，并将其输入到磁共振设备中；4. 磁共振设备通过对水样品施加外加磁场和射频脉冲的作用，激发水样品中的原子核；5. 原子核在激发后，会发生共振吸收和释放能量的过程；6. 磁共振设备通过探测原子核释放的能量，得到水样品内部的信号；7. 通过信号处理和图像重建算法，将信号转化为图像，显示出水样品内部的结构。
实验结果：经过实验操作和信号处理，我们成功地得到了水样品的MRI图像。
图像清晰度较高，能够清晰显示出水样品内部的结构。
通过对图像的观察和分析，我们可以看到不同组织之间的差异，如水分子的密度、脂肪组织的分布等。
这些信息对于医学诊断和研究具有重要意义。
实验讨论：顺磁共振作为一种无创、非放射性的成像技术，广泛应用于医学领域。
它可以用于检测和诊断多种疾病，如肿瘤、心脑血管疾病等。
同时，顺磁共振还可以用于研究人体器官的结构和功能，为医学科研提供重要的工具。
然而，顺磁共振也存在一些问题和挑战。
首先，设备成本较高，限制了其在一些医疗机构的推广应用。
其次，顺磁共振需要较长的扫描时间，对患者的耐心和合作度有一定要求。
此外，顺磁共振对于金属植入物和部分患者存在一定的安全风险。
结论：通过本次实验，我们深入了解了顺磁共振的基本原理和操作过程。
磁共振的实验报告
一、实验目的1. 了解磁共振现象的基本原理和实验方法；2. 掌握核磁共振波谱仪的使用方法；3. 通过实验，观察和分析核磁共振现象；4. 理解和掌握核磁共振技术在化学、生物、物理等领域的应用。
二、实验原理磁共振现象是指在外加磁场作用下，物质内部的原子核自旋角动量与外加磁场相互作用，产生能级分裂的现象。
当外加射频场频率与原子核自旋进动频率相匹配时，原子核会发生能级跃迁，产生磁共振信号。
核磁共振波谱仪是一种利用核磁共振原理进行物质结构分析和定量的仪器。
实验中，通过调节外加磁场强度和射频场频率，可以观察到不同核种类的磁共振信号，从而确定物质的化学结构。
三、实验仪器与材料1. 核磁共振波谱仪；2. 样品：聚乙烯醇、苯、甲苯等；3. 实验室常用试剂：氢氧化钠、盐酸等；4. 实验器材：试管、烧杯、电子天平等。
四、实验步骤1. 准备样品：将聚乙烯醇、苯、甲苯等样品分别溶解在适量的溶剂中，配制成一定浓度的溶液；2. 设置实验参数：根据样品的性质，调节外加磁场强度和射频场频率；3. 样品预处理：将样品溶液放入样品管中，置于核磁共振波谱仪的样品室；4. 测量样品的核磁共振信号：启动核磁共振波谱仪，记录样品的核磁共振信号；5. 分析实验数据：根据核磁共振信号，确定样品的化学结构；6. 实验结果整理：整理实验数据，撰写实验报告。
五、实验结果与分析1. 样品的核磁共振信号：实验中，分别对聚乙烯醇、苯、甲苯等样品进行了核磁共振实验，得到了相应的核磁共振信号。
通过对比不同样品的核磁共振信号，可以发现不同样品具有不同的化学结构；2. 样品的化学结构分析：根据核磁共振信号，可以确定样品中核的种类、化学位移、耦合常数等参数，从而推断出样品的化学结构；3. 核磁共振技术在化学、生物、物理等领域的应用：核磁共振技术在化学、生物、物理等领域具有广泛的应用，如有机化合物结构分析、生物大分子结构研究、材料物理性质研究等。
六、实验讨论与误差分析1. 实验误差：实验误差主要来源于仪器精度、实验操作、环境因素等。
电子顺磁共振实验报告
电子顺磁共振实验报告电子顺磁共振实验报告引言电子顺磁共振（electron paramagnetic resonance, EPR）是一种重要的物理实验技术，广泛应用于材料科学、生物医学和化学领域。
本实验旨在通过测量电子顺磁共振信号，探索样品的电子结构和磁性特性。
实验原理电子顺磁共振是利用电子自旋与外加磁场相互作用的现象。
当样品中存在未成对电子时，这些电子具有自旋量子数，可以吸收特定频率的微波辐射。
通过改变外加磁场的强度，可以观察到电子顺磁共振信号的变化。
实验中常用的仪器是电子顺磁共振谱仪，它能够提供高灵敏度的测量结果。
实验步骤1. 准备样品：选择适当的样品，如自由基或过渡金属离子溶液。
将样品放置在电子顺磁共振谱仪的样品室中。
2. 设置实验参数：调整磁场强度和微波频率，使其适应样品的特性。
确保磁场均匀性和稳定性。
3. 开始测量：启动电子顺磁共振谱仪，开始记录电子顺磁共振信号。
同时，记录磁场强度和微波频率的变化。
4. 数据处理：根据实验记录的数据，进行信号处理和分析。
可以通过拟合曲线和计算得到样品的电子结构和磁性参数。
实验结果与讨论在实验过程中，我们选择了自由基溶液作为样品进行电子顺磁共振测量。
通过调整磁场强度和微波频率，我们观察到了明显的共振信号。
根据信号的特征，我们可以确定样品中存在未成对电子，这与自由基的性质相符。
进一步分析数据，我们可以得到样品的电子结构和磁性参数。
通过拟合曲线，我们可以确定自由基的g因子和超精细相互作用参数。
这些参数可以提供关于样品分子结构和电子自旋状态的重要信息。
此外，我们还进行了不同条件下的测量，例如改变温度和添加外加剂。
这些实验可以进一步研究样品的磁性特性和相互作用机制。
通过比较不同条件下的电子顺磁共振谱图，我们可以得到更全面的结论。
结论通过电子顺磁共振实验，我们成功地测量了自由基溶液的电子顺磁共振信号，并获得了样品的电子结构和磁性参数。
这些结果对于理解材料的磁性行为和生物体内的自由基反应机制具有重要意义。
ESR实验
电子自旋共振电子自旋共振(Electron Spin Resonance ，缩写为ESR)，又称顺磁共振(Paramagnetic Resonance)是：处于恒定磁场中的电子自旋磁矩在射频电磁场作用下发生的一种磁能级间的共振跃迁现象。
1944年由前苏联的柴伏依斯基首先发现。
ESR 已成功地被应用于顺磁物质的研究，目前它在化学、物理、生物和医学等各方面都获得了极其广泛的应用。
例如发现过渡族元素的离子；研究半导体中的杂质和缺陷；离子晶体的结构；金属和半导体中电子交换的速度以及导电电子的性质等。
所以，ESR 也是一种重要的控物理实验技术。
实验目的：1、学习电子自旋共振的基本原理和实验方法；2、观察并研究电子自旋共振现象，测量DPPH 中电子的朗德因子g ； 实验重点：电子自旋共振原理的掌握实验难点：频率为9370Hz 的微波的调节和驻波的调节实验原理：原子的磁性来源于原子磁矩，由于原子核的磁矩很小，可以略去不计，所以原子的总磁矩由原子中各电子的轨道磁矩和自旋磁矩所决定。
在本单元的基础知识中已经谈到，原子的总磁矩μJ 与P J 总角动量之间满足如下关系：μ B μJ = - g ―― P J = γP J , h式中μB 为玻尔磁子，h 为约化普朗克常量，由上式得知，回磁比μ B γ = - g ―― （9.3.1） h按照量子理论，电子的L-S 耦合结果，朗德因子J(J+1)+S(S+1)-L(L+1) g = 1+ ――――――――――― （9.3.2） 2J(J+1)由此可见，若原子的磁矩完全由电子自旋磁矩贡献（L=0，J=S ），则g=2。
反之，若磁矩完全由电子的轨道磁矩所贡献（S=0，J=L ），则g=1。
若自旋和轨道磁矩两者都有贡献，则g 的值介乎1与2之间。
因此，精确测定g 的数值便可判断电子运动的影响，从而有助于了解原子的结构。
将原子磁矩不为零的顺磁物质置于外磁场B 0中，则原子磁矩与外磁场相互作用能由式（9.0.10）决定，那么，相邻磁能级之间的能量差△E=γhB 0 （9.3.3） 如果垂直于外磁场B 0的方向上施加一幅值很小的交变磁场2 B 1cos ωt ，当交变磁场的角频率ω满足共振条件h ω=△E=γhB 0 （9.3.4）时，则原子在相邻磁能级之间发生共振跃迁。
电子顺磁共振实验
电子顺磁共振实验1925年乌仑贝克和哥德斯密，为了说明碱金属原子能级的双层结构，首先提出了电子自旋的假说：电子作自旋转动，由于其带负电，故而电子具有的自旋磁矩的方向与其自旋角动量方向相反，但直到1944年扎伏伊斯基才首先观察到电子自旋共振现象。
电子自旋共振，即(ESR )，它是处于恒定磁场中电子自旋磁矩在射频(或微波)场作用下所引起磁能级的跃迁。
1954年开始，电子自旋共振（ESR ）逐渐发展成为一项新技术。
如其研究对象是具有原子固有磁距的顺磁性物质，又称之为电子顺磁共振(即EPR ）顺磁物质。
如3d 壳层未满的铁族与3d 壳层未满的稀土族元素所组成的化合物，含有自旋不配对的自由基有机化合物都是研究ESR 的重要对象。
原子及离子中未偶电子的状态及其周围环境方面的信息，从而得到有关物质结构何化学键的信息，故电子自旋共振是一种重要的近代物理实验技术，在物理、化学、生物、医学等领域有广泛的应用。
本实验要求观察电子自旋共振现象，观察顺磁离子对共振信号的影响，测量DPPH 中电子的g 因子，并利用电子自旋共振测量地球磁场的垂直份量。
【实验目的】1．学习电子自旋共振的基本原理，实验现象，实验方法。
2．测量DPPH 样品电子的g 因子及共振线宽。
【实验原理】1．由物理学理论可知电子自旋角动量值应为h S S p s )1(+=，S 是自旋量子数。
由于电子带负电，所以其自旋磁矩应是平行于角动量的。
当它处于稳恒磁场中时，将获得12+S 个可能取向。
或者说，磁场的作用将电子能级劈裂成12+S 个次能级，简言之两相邻次级间的能量差为：0B g E B e ⋅⋅=∆μ (1)如果在电子所在的稳恒磁场区再迭加一个同稳恒磁场垂直的交变磁场1B ，而它的频率f 又恰好调整到使一个量子的能量0f h ⋅刚好等于E ∆ 即：00B g f h B e ⋅⋅=⋅μ则两邻近能级间就有跃迁，即发生E 、S 、R 现象则：00B hg f B e μ⋅= (2) 或 00B h g B e μω⋅=(2)式中 34106262.6-⨯=h J S ⋅ --- 普朗克常数24108024.9-⨯=B μ J 1-⋅T --- 波尔磁子 21=S 时 0023.2=e g 则 8024.20=f 0B (3)(3)式中0f 的单位是MHz ，0B 单位GS 。
顺磁共振实验报告
顺磁共振实验报告一、实验目的1、了解顺磁共振的基本原理。
2、掌握顺磁共振谱仪的使用方法。
3、测量 DPPH 样品的 g 因子和共振线宽。
二、实验原理顺磁共振（Electron Paramagnetic Resonance，EPR）又称电子自旋共振（Electron Spin Resonance，ESR），是指处于恒定磁场中的电子自旋磁矩在射频电磁场作用下发生的一种磁能级间的共振跃迁现象。
物质的顺磁性是由具有未成对电子的原子、离子或分子引起的。
在没有外加磁场时，这些未成对电子的自旋磁矩取向是随机的，物质对外不显示宏观磁性。
当施加一个外加磁场时，电子的自旋磁矩会沿着磁场方向取向，产生一个与磁场方向相同的磁矩分量，同时产生一个与磁场方向相反的磁矩分量。
当外加一个与电子自旋磁矩进动频率相同的射频电磁场时，就会发生共振吸收，从低能态跃迁到高能态。
共振条件可以表示为：＄h\nu ＝ g\mu_{B}B$，其中$h$是普朗克常量，＄＼nu$是射频电磁波的频率，＄g$是朗德因子，＄＼mu_{B}＄是玻尔磁子，＄B$是外加磁场的磁感应强度。
三、实验仪器本次实验使用的是某某型号的顺磁共振谱仪，主要由以下部分组成：1、电磁铁：提供外加直流磁场。
2、微波系统：包括微波源、隔离器、衰减器、谐振腔等，用于产生和传输微波信号。
3、检测系统：包括检波器、放大器、示波器等，用于检测共振吸收信号。
四、实验步骤1、样品制备将DPPH 粉末均匀地填充到样品管中，然后将样品管插入谐振腔中。
2、仪器调节（1）开启电源，预热仪器一段时间。
（2）调节磁场电流，使磁场从零逐渐增加，观察示波器上的信号。
（3）调节微波频率，使示波器上出现共振吸收峰。
3、数据测量（1）在共振条件下，测量磁场强度 B。
（2）改变磁场强度，测量不同磁场下的共振吸收峰。
五、实验数据及处理1、记录不同磁场强度下的共振吸收峰位置，如下表所示：｜磁场强度（T）｜共振频率（MHz）｜｜｜｜｜02 ｜＿____|｜03 ｜＿____|｜04 ｜＿____|2、根据共振条件$h\nu ＝ g\mu_{B}B$，计算朗德因子 g。
实验报告 微波顺磁共振及核磁共振
微波顺磁共振及核磁共振实验实验报告摘要顺磁共振, 称电子自旋共振, 指处于恒定磁场中的电子自旋磁矩, 在射频或微波电磁场作用下磁能级之间的共振跃迁现象。
电子自旋共振方法在高频率波段上能获得较高的灵敏度和分辨率, 能深入物质内部进行超低含量分析而不破坏样品结构, 且对化学反应无干扰。
核磁共振, 是指具有磁矩的原子核在恒定磁场中由电磁波引起的共振跃迁现象。
它是测定原子的核磁矩和研究核结构的直接而又准确的方法, 也是精确测量磁场和稳定磁场的重要方法之一。
关键词核磁共振 顺磁共振 电子自旋 自旋g 因子引言顺磁共振（EPR ）又称为电子自旋共振（electron paramagnanetic resonance, EPR ）, 首先由苏联物理学家 E. K. 扎沃伊斯基于1944年从MnCl2.CuCl2等顺磁性盐类发现的。
由于电子的磁矩比核磁矩大得多, 在同样的磁场下, 电子顺磁共振的灵敏度也比核磁共振高得多。
本实验中, 学生将会观察在微波段的EPR 现象, 测量DPPH 自由基中电子的g 因子。
了解核磁共振的基本原理；学习利用核磁共振校准磁场和测量g 因子或核磁矩μ的方法；在微波和射频范围内都能观察到电子顺磁现象, 本实验使用微波进行电子顺磁共振实验。
早期的核磁共振电磁波主要采用连续波, 灵敏度较低, 1966年发展起来的脉冲傅里叶变换核磁共振技术, 将信号采集由频域变为时域, 从而大大提高了检测灵敏度, 特点：①共振频率决定于核外电子结构和核近邻组态；②共振峰的强弱决定于该组态在合金中所占的比例；③谱线的分辨率极高。
正文1.微波顺磁共振原理由原子物理可知, 自旋量子数 的自由电子其自旋角动量 ( ,h=6.62(10-34 J(s, 称为普朗克常数, 因为电子带电荷, 所以自旋电子还具有平行于角动量的磁矩 , 当它在磁场中由于受磁感应强度 的作用,则电子的单个能级将分裂成2S+1（即两个）子能级, 称作塞曼能级,如图7-4-1所示, 两相邻子能级间的能级差为0B g E B μ=∆ (1)式中 焦耳/持斯拉,称为玻尔磁子, g 为电子的朗德因子,是一个无量纲的量,其数值与粒子的种类有关, 如 的自由电子g=2.0023。
磁共振技术实验报告
磁共振技术实验报告【摘要】磁共振指磁矩不为零的物质处于恒定磁场中，由于射频或微波电磁场引起磁能级之间的共振跃迁现象。
本实验主要涉及到磁共振技术中的三个实验，分别为顺磁共振、核磁共振、光磁共振实验，讨论影响实验信号的因素，并分析三种共振实验的特点。
通过顺磁实验主要了解微波顺磁共振的概念和原理，使用微波进行电子顺磁共振实验，计算出原子的g因子；通过核磁共振实验测定有关物理量，认识磁共振的一般特性。
观测核磁共振的测量原理和实验方法；通过光磁共振实验了解掌握光抽运和光检测的原理和实验方法，加深对超精细结构，光跃迁及磁共振的理解，测定铷87及铷85的g因子，地磁场垂直和水平分量。
尽管这些这些磁共振各有特点，但有着共同的原理和方法，因此本实验还有一主要目的是找到他们的发展特点并引发思考技术的未来发展方向。
【关键字】顺磁共振核磁共振光磁共振g 因子【引言】磁共振是指磁矩不为零的原子或原子核在稳恒磁场作用下对电磁辐射能的共振吸收现象。
如果共振是由原子核磁矩引起的, 则该粒子系统产生的磁共振现象称核磁共振(简写作NMR)；如果磁共振是由物质原子中的电子自旋磁矩提供的,则称电子自旋共振(简写ESR),亦称顺磁共振(写作EPR)。
此外，还有以其他物理特征为标志的共振现象，建立在光抽运基础上的光泵磁共振。
尽管这些磁共振各有特点，但有着共同的原理和方法。
【正文】磁共振是在固体微观量子理论和无线电微波电子学技术发展的基础上被发现的。
1945年首先在顺磁性Mn盐的水溶液中观测到顺磁共振，第二年，又分别用吸收和感应的方法发现了石蜡和水中质子的核磁共振；用波导谐振腔方法发现了Fe、Co和Ni薄片的铁磁共振。
1950年在室温附近观测到固体Cr2O3的反铁磁共振。
1953年在半导体硅和锗中观测到电子和空穴的回旋共振。
1953年和1955年先后从理论上预言和实验上观测到亚铁磁共振。
随后又发现了磁有序系统中高次模式的静磁型共振(1957)和自旋波共振(1958)。
微波顺磁共振实验
实验七顺磁共振一实验目的：1.了解观测电子自选共振波谱的微波系统，熟悉一些微波器件的使用方法及反射式谐振腔的工作特性；2.同赴刚果对DPPH自由基的电子自旋共振谱线的观察，了解电子自旋共振现象及共振特征。
学会测量共振场、自由基g因子、共振线宽和弛豫时间，加深对电子自选共振知识的理解。
二原理电子自旋共振（ESR）或电子顺磁共振（EPR），是指含有没成对电子的原子、离子或分子的顺磁性物质，在稳恒磁场作用下对微波能量发生的共振吸收现象。
如果共振仅仅涉及物质中的电子自旋磁矩，就称为电子自旋共振；但一般情况下，电子轨道磁矩的贡献是不能忽略的，因而又称之为电子顺磁共振。
电子自旋共振（顺磁共振）研究的主要对象是化学自由基、过渡金属离子和稀土离子及其化合物、固体中的杂质、缺陷等。
通过对这类顺磁物质的电子自旋共振波谱的观测（测量g因子、线宽、弛豫时间、超精细结构参数等），可以了解这些物质中未成对电子状态及其周围环境方面的信息，因而它是探索物质微观结构和运动状态的重要工具。
由于这种方法在研究过程中不改变或破坏被研究对象本身的性质，因而对那些寿命短、化学活性高、又很不稳定的自由基或三重态分子就显得特别有用。
近年来，一种新的高时间分辨ESP技术，被用来研究激光光解所产生的瞬态顺磁物质（光解自由基）的电子自旋极化机制，以便获得分子激发态和自由基反应动力学方面的信息，成为光物理与光化学研究中，了解光与分子相互作用的一种重要手段。
电子自选共振技术的这种独特作用，以及随着科学技术的发展，波谱仪的灵敏度和分辨率的不断提高，使得自1945年发现以来，已经在物理学、化学、生物学、医学、考古等领域得到了广泛地应用。
处在外磁场中的原子或离子的能级会发生塞曼分裂；某些物质在磁场中磁化时，呈现顺磁性，而另外一些物质磁化后，表现为抗磁性；此外，在外磁场和交变辐射场的共同作用下，有些物质会发生磁共振吸引现象，等等。
这些现象的表现形式虽然不同，但都与原子的结构或原子的磁性相关联。
电子顺磁共振实验
近代物理实验实验名称：电子顺磁共振姓名：张超学号： 3110831032 指导老师：解光勇【实验目的】1、在了解电子自旋共振原理的基础上，学习用微波频段检查电子自旋共振信号的方法。
2、观察共振信号波形，李萨如图形和色散图形。
3、测定DPPH 中电子的g 因子。
【实验内容】1、将DPPH 样品插在示波器的小孔中；2、打开电源，将示波器的输入通道打在直流（DC ）档上；3、调节检波器中的旋钮，使直流（DC ）信号输出最大；4、调节端路活塞，再使直流（DC ）信号输出最小；5、将示波器的输入通道打在交流（AC ）档上，幅度为5mV 档；6、这是在示波器就可以观察到共振信号，但此时的信号不一定为最强，可以在小范围内调节端路活塞与检波器，也可以调节样品在磁场中的位置（样品在磁场中心处为最佳状态），使信号达到一个最佳的状态；7、信号调出以后，关机，将阻抗匹配器接在环型器中的（II ）端与钮波导中间，开机，通过调节阻抗匹配器上的旋钮，就可以观察到吸收或色散波形；8、由磁铁感应强度B ，微波频率f ，根据B γω=，计算出旋磁比γ，又因为em e g 2∙-=γ，所以有：B e f m g ∙∙-=π4，计算出朗德g 因子值。
【实验仪器】电子顺磁共振谱仪、示波器等。
实际实验时的实际仪器图如下图所示电子顺磁共振谱仪有谐振腔、微波源、隔离器、环形器、晶体检波器、扭波导、短路活塞和阻抗调配器八部分组成。
【实验原理】电子自旋共振(ESR)或电子顺磁共振(EPR)，是指在稳恒磁场作用下，具有未成对电子的物质置于静磁场z B 中，由于电子自旋磁矩与外部磁场相互作用导致电子的基态发生塞曼能级分裂：ZB B g E μ=∆（B μ为波尔磁矩，g 为无量纲参数）；当在垂直于静磁场方向上所加横向电磁波的量子能量ωn 等于E ∆时，满足共振条件，此时未成对电子由下能级跃迁上能级。
1944年，苏联物理学家扎沃伊斯基首次从2CuCl 、2MnCl 等顺磁性盐类发现。
顺磁共振实验报告
近代物理实验报告顺磁共振实验学院班级姓名学号时间2014年5月10日顺磁共振实验实验报告【摘要】电子顺磁共振又称电子自旋共振。
由于这种共振跃迁只能发生在原子的固有磁矩不为零的顺磁材料中，因此被称为电子顺磁共振；因为分子和固体中的磁矩主要是自旋磁矩的贡献所以又被称为电子自旋共振。
简称“EPR”或“ESR”。
由于电子的磁矩比核磁矩大得多，在同样的磁场下，电子顺磁共振的灵敏度也比核磁共振高得多。
在微波和射频围都能观察到电子顺磁现象，本实验使用微波进行电子顺磁共振实验。
【关键词】顺磁共振，自旋g因子，检波【引言】顺磁共振（EPR）又称为电子自旋共振（ESR），这是因为物质的顺磁性主要来自电子的自旋。
电子自旋共振即为处于恒定磁场中的电子自旋在射频场或微波场作用下的磁能级间的共振跃迁现象。
顺磁共振技术得到迅速发展后广泛的应用于物理、化学、生物及医学等领域。
电子自旋共振方法具有在高频率的波段上能获得较高的灵敏度和分辨率，能深入物质部进行超低含量分析，但并不破坏样品的结构，对化学反应无干扰等优点，对研究材料的各种反应过程中的结构和演变，以及材料的性能具有重要的意义。
研究了解电子自旋共振现象，测量有机自由基DPPH的g因子值，了解和掌握微波器件在电子自由共振中的应用，从矩形谐振长度的变化，进一步理解谐振腔的驻波。
【正文】一、实验原理（1）电子的自旋轨道磁矩与自旋磁矩 原子中的电子由于轨道运动，具有轨道磁矩，其数值为：2l l e e P m μ=-，负号表示方向同l P 相反。
在量子力学中l P =，因而(2l B l l m μ==+，其中2B e e m μ=称为玻尔磁子。
电子除了轨道运动外还具有自旋运动，因此还具有自旋磁矩，其数值表示为：s s e e P m m μ=-=。
由于原子核的磁矩可以忽略不计，原子中电子的轨道磁矩和自旋磁矩合成原子的总磁矩：2j j e e gP m μ=-，其中g 是朗德因子：(1)(1)(1)12(1)j j l l s s g j j +-+++=++。
顺磁效应实验报告
顺磁效应实验报告实验步骤：1、根据实验要求检查仪器线路，熟悉有关使用方法，通电予热，观察是否正常工作；2、调节振荡器的频率调节，使频率计示值为29MHZ，螺丝管恒定磁场的工作电源为8—12V，扫场调节为最大输出，调节示波器：使最终应在示波器观察到位置，幅值适当的共振吸收信号。
3、得到共振信号之后，在确定频率不变情况下调节B，以求获得等间距共振信号，在得到等间2E共振信号后，分别依次改变磁场强度B射频频率f，扫场幅度，观察信号的位置和形状变化。
重新调好等间距共振信号将“X轴作用”转至“外接”某一示位，即在屏上观察到两个形状近似称的信号波形。
调节移相，使之初步得到左右对称，高度适中，尖峰重合的波形。
4、记下电压值为正向电压，将电压反向调节，调节微调，是波形的尖峰处在示波器的坐标位置，记录下电压为反向电压。
依此次电压为正向电压再次将电压反向调节，重复上记录下电压值，作为反向电压。
5、按照步骤4重复测，测出十足数据。
根据公式测出朗德因子和弛豫时间。
实验数据：正向电压反向电压平均值磁场强度朗德因子g e弛豫时间T2（*10-8s）9.6 6.9 8.25 8.91 2.325 3.896.9 9.6 8.25 8.91 2.325 3.899.6 6.9 8.25 8.91 2.325 3.896.9 9.5 8.2 8.856 2.339 4.049.5 7.0 8.25 8.91 2.335 4.207.0 9.5 8.25 8.91 2.335 4.209.6 6.9 8.25 8.91 2.335 3.896.9 9.5 8.2 8.856 2.339 4.049.5 6.9 8.2 8.856 2.339 4.046.9 9.5 8.2 8.856 2.339 4.04频率f0：29MHZV电：17.608MHZ/GS朗德因子g e=0.7145*f0/B0弛豫时间T2=2/V电(V’-V)*1.08实验心得：1、为了消除地磁场对所求朗德因子的影响，采用螺线管通电电流倒向法，即反复测反向电压与正向电压求二者的平均值来代替电压求磁场强度。
电子顺磁实验报告
一、实验目的1. 理解电子顺磁共振（ESR）的基本原理和实验方法；2. 掌握电子顺磁共振仪的使用方法；3. 通过实验，了解顺磁性物质的特性；4. 培养实验操作能力和数据分析能力。
二、实验原理电子顺磁共振是指含有未成对电子的原子或分子在外加微波场的作用下，其未成对电子自旋能级发生跃迁的现象。
电子顺磁共振实验主要用于研究物质的电子结构和磁性质。
三、实验仪器与材料1. 电子顺磁共振仪；2. 顺磁性物质样品；3. 微波发生器；4. 数字信号发生器；5. 数字示波器；6. 温度控制器；7. 数据采集系统；8. 样品管；9. 实验用线缆等。
四、实验步骤1. 样品准备：将顺磁性物质样品放入样品管中，用实验用线缆连接样品管和电子顺磁共振仪。
2. 实验参数设置：根据实验要求，设置微波频率、微波功率、扫描速度等参数。
3. 样品测试：开启电子顺磁共振仪，调整温度控制器，使样品温度达到实验要求。
开启微波发生器，进行电子顺磁共振实验。
4. 数据采集：利用数字信号发生器和数字示波器采集实验数据，并利用数据采集系统进行数据处理。
5. 数据分析：根据实验数据，分析样品的电子结构和磁性质。
五、实验结果与分析1. 实验数据：通过实验，采集到顺磁性物质的电子顺磁共振信号，包括共振吸收峰的位置、形状、强度等。
2. 结果分析：根据实验数据，分析样品的电子结构和磁性质。
通过对比理论计算结果，验证实验数据的准确性。
（以下为具体分析内容，根据实际实验结果填写）（1）共振吸收峰的位置：实验测得的共振吸收峰位置与理论计算结果基本一致，说明样品的未成对电子自旋能级符合理论模型。
（2）共振吸收峰的形状：实验测得的共振吸收峰为单峰，说明样品中未成对电子自旋能级只有一个。
（3）共振吸收峰的强度：实验测得的共振吸收峰强度与样品浓度成正比，符合朗之万-爱因斯坦定律。
（4）样品的磁性质：根据实验数据，分析样品的磁矩、自旋轨道耦合等磁性质，并与理论模型进行对比。
电子顺磁共振实验报告
电子顺磁共振实验【目的要求】1．测定DPPH 中电子的g 因数；2．测定共振线宽, 确定弛豫时间T2；3．掌握电子自旋试验仪的原理及使用。
【仪器用具】电子自旋试验仪。
【原 理】电子自旋的概念首先由 Pauli 于1924年提出。
1925年 S. A. Goudsmit 与 G . Uhlenbeek 利用这个概念解释某些光谱的精细结构。
近代观测核自旋共振技术, 由 Stanford 大学的 Bloch 与Harvrd 大学的Pound 同时于1946年独立设计制作, 遂后用它去观察电子自旋。
本实验的目的是观察电子自旋共振现象, 测量DPPH 中电子的g 因数及共振线宽。
一. 电子的轨道磁矩与自旋磁矩由原子物理可知, 对于原子中电子的轨道运动,与它相应的轨道磁矩 为2l l ee p m μ=- （2－1） 式中 为电子轨道运动的角动量, e 为电子电荷, 为电子质量, 负号表示由于电子带负电, 其轨道磁矩方向与轨道角动量的方向相反, 其数值大小分别为 ,原子中电子除轨道运动外还存在自旋运动。
根据狄拉克提出的电子的相对论性波动方程——狄拉克方程, 电子自旋运动的量子数S ＝ l ／2, 自旋运动角动量 与自旋磁矩 之s s ee p m μ=- （2－2） 其数值大小分别为,比较式（2－2）和（2—1）可知, 自旋运动电子磁矩与角动量之间的比值是轨道运动磁矩与角动量之间的比值的二倍。
原子中电子的轨道磁矩与自旋磁矩合成原子的总磁矩。
对于单电子的原子, 总磁矩 与角动量 之间有2j ee j g p m μ=- （2－3） 其中 (1)(1)(1)12(1)j j l l s s g j j +-+++=++ （2－4） g 称为朗德g 因数。
由式（2－4）可知, 对于单纯轨道运动g 因数等于1；对于单纯自旋运动g 因数等于2。
引入回磁比 , 即j j p μγ= （2－5）其中em e g 2⋅-=γ （2－6） 在外磁场中, 和 的空间取向都是量子化的。
epr实验报告
epr实验报告
EPR实验报告
引言
电子顺磁共振（EPR）是一种广泛应用于化学、生物学和物理学领域的实验技术，它可以用来研究材料的电子结构和动力学。
本实验旨在利用EPR技术，研究一系列样品的电子自旋共振谱，从而揭示其微观结构和性质。
实验方法
首先，我们准备了一系列的样品，包括自由基、金属离子和有机分子化合物。
然后，我们将这些样品置于EPR谱仪中，利用微波辐射激发样品中的未成对电子，从而产生共振吸收。
通过测量样品在不同微波频率下的共振吸收信号，我们可以得到它们的EPR谱线。
实验结果
在本次实验中，我们观察到了不同样品的EPR谱线，并对其进行了分析。
通过对谱线的形状、峰位和线宽等参数的测量，我们得到了有关样品电子结构和动力学的重要信息。
例如，我们发现了一些样品中存在着未成对电子自旋交叉相互作用的迹象，这为我们研究这些样品的磁性和化学反应提供了重要线索。
讨论与结论
通过本次实验，我们成功地利用EPR技术对样品的电子结构和动力学进行了研究。
我们得到了一些有关样品微观结构和性质的重要信息，这对于我们进一步理解和应用这些材料具有重要意义。
同时，本实验还为我们提供了一种新的方法，可以用来研究其他未知样品的电子结构和动力学。
总之，本次实验为我们展示了EPR技术在材料科学研究中的重要应用和潜力，
我们相信这项技术将在未来的研究中发挥更大的作用。
同时，我们也意识到了EPR实验技术在实验操作和数据分析方面的挑战，这将为我们今后的研究提供更多的启示和挑战。
实验报告核磁共振实验
实验报告核磁共振实验实验报告：核磁共振实验一、实验目的本次核磁共振实验的主要目的是深入了解核磁共振现象，掌握核磁共振的基本原理和实验方法，通过对样品的测试分析，获取有关样品分子结构和物理化学性质的信息。
二、实验原理核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，NMR）是指处于静磁场中的原子核在另一交变磁场作用下发生的物理现象。
原子核具有自旋的特性，自旋会产生磁矩。
在没有外加磁场时，原子核的磁矩方向是随机的。
当置于外加静磁场中时，原子核的磁矩会取向于特定的方向，分为与磁场平行和反平行两种状态。
平行时能量较低，反平行时能量较高。
如果再施加一个与静磁场垂直的交变磁场，且其频率与原子核在静磁场中的进动频率相等时，就会发生共振吸收现象，原子核从低能态跃迁到高能态。
这个共振频率与原子核的种类、所处的化学环境以及外加磁场强度有关。
通过测量共振时吸收的能量和频率，可以得到关于原子核及其所处环境的信息。
三、实验仪器与试剂1、核磁共振仪：包括超导磁体、射频发射与接收系统、控制台等。
2、样品管：用于容纳测试样品。
3、测试样品：例如某种有机化合物溶液。
四、实验步骤1、样品制备准确配制一定浓度的样品溶液，确保溶液均匀无沉淀。
将样品溶液装入样品管中，注意避免气泡产生。
2、仪器调试开启核磁共振仪，预热一段时间，使其达到稳定工作状态。
调节磁场强度和射频频率，使其达到实验所需的条件。
3、样品测试将装有样品的样品管放入仪器的检测区域。
启动测试程序，记录核磁共振信号。
4、数据处理对获得的核磁共振信号进行处理，例如傅里叶变换，以得到频谱图。
分析频谱图中的峰位置、峰强度和峰形等信息。
五、实验结果与分析1、频谱图分析观察到了多个明显的共振峰，每个峰对应着样品中不同化学环境的原子核。
通过峰的位置可以确定原子核的化学位移，化学位移反映了原子核周围电子云的密度和化学键的特性。
2、峰强度分析峰的强度与相应原子核的数量成正比，可以用于定量分析样品中不同组分的含量。
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近代物理实验报告顺磁共振实验学院班级姓名学号时间 2014年5月10日顺磁共振实验 实验报告【摘要】电子顺磁共振又称电子自旋共振。
由于这种共振跃迁只能发生在原子的固有磁矩不为零的顺磁材料中，因此被称为电子顺磁共振；因为分子和固体中的磁矩主要是自旋磁矩的贡献所以又被称为电子自旋共振。
简称“EPR ”或“ESR ”。
由于电子的磁矩比核磁矩大得多，在同样的磁场下，电子顺磁共振的灵敏度也比核磁共振高得多。
在微波和射频范围内都能观察到电子顺磁现象，本实验使用微波进行电子顺磁共振实验。
【关键词】顺磁共振，自旋g 因子，检波【引言】顺磁共振（EPR ）又称为电子自旋共振（ESR ），这是因为物质的顺磁性主要来自电子的自旋。
电子自旋共振即为处于恒定磁场中的电子自旋在射频场或微波场作用下的磁能级间的共振跃迁现象。
顺磁共振技术得到迅速发展后广泛的应用于物理、化学、生物及医学等领域。
电子自旋共振方法具有在高频率的波段上能获得较高的灵敏度和分辨率，能深入物质内部进行超低含量分析，但并不破坏样品的结构，对化学反应无干扰等优点，对研究材料的各种反应过程中的结构和演变，以及材料的性能具有重要的意义。
研究了解电子自旋共振现象，测量有机自由基DPPH 的g 因子值，了解和掌握微波器件在电子自由共振中的应用，从矩形谐振长度的变化，进一步理解谐振腔的驻波。
【正文】一、实验原理（1）电子的自旋轨道磁矩与自旋磁矩 原子中的电子由于轨道运动，具有轨道磁矩，其数值为：2l l e e P m μ=-，负号表示方向同l P 相反。
在量子力学中1)l P =，因而(2l B e e l l m μ==+，其中2B e e m μ=称为玻尔磁子。
电子除了轨道运动外还具有自旋运动，因此还具有自旋磁矩，其数值表示为：s s e e P m m μ=-=。
由于原子核的磁矩可以忽略不计，原子中电子的轨道磁矩和自旋磁矩合成原子的总磁矩：2j j e e gP m μ=-，其中g 是朗德因子：(1)(1)(1)12(1)j j l l s s g j j +-+++=++。
在外磁场中原子磁矩要受到力的作用，其效果是磁矩绕磁场的方向作旋进，也就是Pj 绕着磁场方向作旋进，引入回磁比2e e gm γ=-，总磁矩可表示成j j P μγ=。
同时原子角动量Pj 和原子总磁矩j μ取向是量子化的。
j P 在外磁场方向上的投影为： , ,1,2,j P m m j j j j ==---。
其中m 称为磁量子数，相应磁矩在外磁场方向上的投影为： ; ,1,2,j B m mg m j j j j μγμ==-=---。
（2）电子顺磁共振原子磁矩与外磁场B 相互作用可表示为：j B E B mg B m B μμγ=-⋅=-=-。
不同的磁量子数m 所对应的状态表示不同的磁能级，相邻磁能级间的能量差为E B γ∆=，它是由原子受磁场作用而旋进产生的附加能量。
如果在原子所在的稳定磁场区又叠加一个与之垂直的交变磁场，且角频率ω满足条件B g B ωμ=，即E B ωγ=∆=，刚好满足原子在稳定外磁场中的邻近二能级差时，二邻近能级之间就有共振跃迁，我们称之为电子顺磁共振。
当原子结合成分子或固体时，由于电子轨道运动的角动量常是猝灭的，即j P 近似为零，所以分子和固体中的磁矩主要是电子自旋磁矩的贡献。
根据泡利原理，一个电子轨道最多只能容纳两个自旋相反的电子，若电子轨道都被电子成对地填满了，它们的自旋磁矩相互抵消，便没有固有磁矩。
通常所见的化合物大多数属于这种情况，因而电子顺磁共振只能研究具有未成对电子的特殊化合物。
（3）弛豫时间实验样品是含有大量具有不成对电子自旋所组成的系统，虽然各个粒子都具有磁矩，但是在热运动的扰动下，取向是混乱的，对外的合磁矩为零。
当自旋系统处在恒定的外磁场H0中时，系统内各质点的磁矩便以不同的角度取向磁场H0的方向，并绕着外场方向进动，从而形成一个与外磁场方向一致的宏观磁矩M 。
当热平衡时，分布在各能级上的粒子数服从波耳兹曼定律，即： 2211exp()exp()N E E E N kT kT -∆=-=-式中k 是波耳兹曼常数，k=1.3803×10-16（尔格/度），T 是绝对温度。
计算表明，低能级上的粒子数略比高能级上的粒子数多几个。
这说明要现实出宏观的共振吸收现象所必要的条件，既由低能态向高能级跃迁的粒子数比由高能级向低能级跃迁的粒子数要多是满足的。
正是这一微弱的上下能级粒子数之差提供了我们观测电子顺磁共振现象的可能性。
二、实验装置微波顺磁共振实验系统由三厘米固态信号发生器，隔离器，可变衰减器，波长计，魔T ，匹配负载，单螺调配器，晶体检波器，矩形样品谐振腔，耦合片，磁共振实验仪，电磁铁等组成，为使联结方便，增加了H 面弯波导，波导支架等元件。
（1）三厘米固态信号发生器：是一种使用体效应管做振荡源的信号发生器，为顺磁共振实验系统提供微波振荡信号。
（2）隔离器：位于磁场中的某些铁氧体材料对于来自不同方向的电磁波有着不同的吸收，经过适当调节，可使其哦对微波具有单方向传播的特性。
隔离器常用于振荡器与负载之间，起隔离和单向传输作用。
（3）可变衰减器：把一片能吸收微波能量的吸收片垂直与矩形波导的宽边，纵向插入波导管即成，用以部分衰减传输功率，沿着宽边移动吸收可改变衰减量的大小。
衰减器起调节系统中微波功率以及去耦合的作用。
（4）波长表：电磁波通过耦合孔从波导进入频率计的空腔中，当频率计的腔体失谐时，腔里的电磁场极为微弱，此时，它基本上不影响波导中波的传输。
当电磁波的频率满足空腔的谐振条件时，发生谐振，反映到波导中的阻抗发生剧烈变化，相应地，通过波导中的电磁波信号强度将减弱，输出幅度将出现明显的跌落，从刻度套筒可读出输入微波谐振时的刻度，通过查表可得知输入微波谐振频率。
（5）匹配负载：波导中装有很好地吸收微波能量的电阻片或吸收材料，它几乎能全部吸收入射功率。
（6）微波源：微波源可采用反射式速调管微波源或固态微波源。
本实验采用3cm 固态微波源，它具有寿命长、输出频率较稳定等优点，用其作微波源时，ESR 的实验装置比采用速调管简单。
因此固态微波源目前使用比较广泛。
通过调节固态微波源谐振腔中心位置的调谐螺钉，可使谐振腔固有频率发生变化。
调节二极管的工作电流或谐振腔前法兰盘中心处的调配螺钉可改变微波输出功率。
（7）魔 T ：魔 T 是一个具有与低频电桥相类似特征的微波元器件，如图（2）所示。
它有四个臂，相当于一个E ～T 和一个H ～T 组成，故又称双T ，是一种互易无损耗四端口网络，具有“双臂隔离，旁臂平分”的特性。
利用四端口S 矩阵可证明，只要1、4臂同时调到匹配，则2、3臂也自动获得匹配；反之亦然。
E 臂和H 臂之间固有隔离，反向臂2、3之间彼此隔离，即从任一臂输入信号都不能从相对臂输出，只能从旁臂输出。
信号从H 臂输入，同相等分给2、3臂；E 臂输入则反相等分给2、3臂。
由于互易性原理，若信号从反向臂2，3同相输入，则E 臂得到它们的差信号，H 臂得到它们的和信号；反之，若2、3臂反相输入，则E 臂得到和信号，H 臂得到差信号。
当输出的微波信号经隔离器、衰减器进入魔 T 的H 臂，同相等分给2、3臂，而不能进入E 臂。
3臂接单螺调配器和终端负载；2臂接可调的反射式矩形样品谐振腔，样品DPPH 在腔内的位置可调整。
E 臂接隔离器和晶体检波器；2、3臂的反射信号只能等分给E 、H 臂，当3臂匹配时，E 臂上微波功率仅取自于2臂的反射。
（8）样品腔：样品腔结构，是一个反射式终端活塞可调的矩型谐振腔。
谐振腔的末端是可移动的活塞，调节活塞位置，使腔长度等于半个波导波长的整数倍（/2g l p λ=）时，谐振腔谐振。
当谐振腔谐振时，电磁场沿谐振腔长l 方向出现P 个长度为/2g λ的驻立半波，即TE P 10模式。
腔内闭合磁力线平行于波导宽壁，且同一驻立半波磁力线的方向相同、相邻驻立半波磁力线的方向相反。
在相邻两驻立半波空间交界处，微波磁场强度最大，微波电场最弱。
满足样品磁共振吸收强，非共振的介质损耗小的要求，所以，是放置样品最理想的位置。
在实验中应使外加恒定磁场B 垂直于波导宽边，以满足ESR 共振条件的要求。
样品腔的宽边正中开有一条窄槽，通过机械传动装置可使样品处于谐振腔中的任何位置并可以从窄边上的刻度直接读数，调节腔长或移动样品的位置，可测出波导波长λ。
三、实验步骤（1）连接系统,将可变衰减器顺时针旋至最大, 开启系统中各仪器的电源,预热20分钟。
（2）按使用说明书调节各仪器至工作状态。
（3）调节微波桥路，用波长表测定微波信号的频率，使谐振腔处于谐振状态，将样品置于交变磁场最强处。
（4）调节晶体检波器输出最灵敏，并由波导波长的计算值大体确定谐振腔长度及样品所在位置，然后微调谐振腔的长度使谐振腔处于谐振状态。
（5）搜索共振信号，按下扫场按扭，调节扫场旋钮改变扫场电流，当磁场满足共振条件时，在示波器上便可看到共振信号。
调节仪器使共振信号幅度最大，波形对称。
（6）使用高斯计测定磁共振仪输出电流与磁场强度的数值关系曲线，确定共振时的磁场强度。
（7）根据实验测得的数据计算出g 因子。
四、实验数据处理1.计算g 因子公式：0H g hf β=，其中h 为普朗克系数，2710626.6-⨯=h ，f 为工作频率，实验中先读出波长计长度，再由表格得出，β为玻尔磁子，2110274.9-⨯=β，H 0为共振磁场，单位是高斯（计算时转换为T ）在计算中，我们发现用MHz 代入计算时可将次幂全部约掉，故可以简化计算，以第一次实验为例：944.13450274.99385626.601=⨯⨯==H hf g β，以下两个用同样的方法算得。
2.误差分析若将预置的频率及刻度代入计算无任何意义（由于实验仪器及测量磁场造成的误差较大），故此处不做此方面计算。
本次实验主要有以下几个原因造成误差：1.实验仪器及特斯拉计测量磁场造成的不可避免的误差；2.读取长度时造成的读数误差；3.读数时波形未达到理想所造成的误差。
理论上，本实验g 因子的值为1.95~2.05，我们取2进行误差计算。
相对误差：[]%4.223/96.1-22-05.2944.1-2=++）（）（）（ 五、实验注意事项及问题解答1.实验前必须进行预热（20min ）；2.实验中，应注意调节微波桥路（这也是本实验的一个难点，可以在预置频率附件缓慢调节，待发现电表偏转时即缓慢调节，直至达到最小值）；3.单螺调配器与另一耦合片合作反复调节直至电平信号达到0以下使仪器达到最佳工作状态，此步骤是保证能出现理想波形的重要步骤。
4.如何调平魔T？答：首先调节谐振腔至某一值，此时信号最弱，而后调节匹配负载器继续减小，为0则表示已平衡。