(完整版)中科大-电子顺磁共振波谱学概论

1966年 1977年 1989年
A. Kastler J.H. Van Vleck N.F. Ramsey, H. G. Dehmelt, W. Paul
1991年 R.R. Ernst
2002年 K. Wüthrich
2003年 P.C. Lauterbur, S. P. Mansfield 2007年 A. Fert, P. Grünberg
It is also often called ESR, Electron Spin Resonance, ESR.
电子顺磁共振专业名词的变迁历程：
ESR/EPR/EMR
• 电子自旋共振— Electron Spin Resonance • 电子顺磁共振— Electron Paramagnetic Resonance
全校研究生课程— EPR
物质(微)结构的波谱与能谱分析
—电子顺磁共振波谱EPR/ESR概论
陈家富
jfchen@ustc.edu.cn
合肥微尺度物质科学国家实验室（筹） 2015年11月
相关参考书目：
全校研究生课程— EPR
wenku.baidu.com
1、John A. Weil and James R. Bolton，Electron Paramagnetic Resonance—Elementary Theory and Practical Applications , 2nd Edition, John-Wiley, 2007
……
全校研究生课程— EPR
裘祖文，电子自旋共振波谱，科学出版社， 1980
张建中等，自旋标记ESR波谱的基本理论和应用，科
学出版社 ，1987
陈贤镕，电子自旋共振实验技术，科学出版社 ，1986
赵保路编著，电子自旋共振技术在生物和医学中的应 用，中国科大出版社，2009
姜寿亭, 李卫编著，凝聚态磁性物理，科学出版社，
共振不仅创造出了宏观的宇宙，而且，微 观物质世界的产生，也与共振有着密不可分 的干系。
农历8月18日钱塘江会发生大潮，这现象是因 为月亮的引力所造成的。而只有当太阳、月 亮和地球处于同一直线时，这种大潮才会发 生，这也是一种共振。
电子顺磁共振 (EPR/ESR)
历史：1945年，前苏联物理学家，柴伏依斯基/或称扎伏伊
Rabi, Zacharias, Millman, Kusch
Zavoisky
1938 1945
Bloch F., Purcell E. M.
Griffiths Kittel
Paulis, Kittel Дофман Я. Г., Dresselbaus G. Mössbauer R. L.,
Pound R. V.
2006
陈慧兰著，高等无机化学，高等教育出版社，2005
相关网站：
全校研究生课程— EPR
1、 www.ieprs.org 国际EPR/ESR协会
2、 www.bruker.com 布鲁克公司
3、 www.jeol.co.jp 日本电子
……
一、顺磁共振波谱（EPR）基本原理 二、EPR研究对象、体系及应用 三、EPR波谱 四、EPR波谱仪
Resonance
宇宙是在一次剧烈的大爆炸后产生的。而 促使大爆炸产生的根本原因之一，便是共振。 当宇宙还处于浑沌的奇点时，里面就开始产 生了振荡。起初，这种振荡是非常微弱的。 渐渐地，振荡的频率越来越高、越来越强， 并引起了共振。最后，在共振和膨胀的共同 作用下，导致大爆炸，宇宙在瞬间急剧膨胀、 扩张……
第一个铁磁共振FMR实验与理论
第一个反铁磁共振AFMR实验与理论 回旋共振的理论与实验 Mössbauer效应（无反冲g射线共振吸收）
因磁共振的杰出贡献而获得诺贝尔奖科学家:
1944年 I.S. Rabi
1952年 F. Bloch, E.M. Purcell
1955年 W.E. Lamb, P. Kusch
斯基 (Zavoisky, N.K.) 观察发现的(J. Phys. USSR 1945, 9,
245) 。
与磁共振研究相关的重要历史事件：
发现人
时间
Stern and Gerlach 1921/22
Pauli
1924
Uhlenbeck and Goudsmidt
Breit and Rabi
1925 1931
电子顺磁共振:
Electron Paramagnetic Resonance, EPR, is a spectroscopic technique, which detects species that have unpaired electrons.
它是直接检测和研究含有未成对电子顺
磁性物质的一种波谱学技术 。
• 电子磁共振— Electron Magnetic Resonance
若未抵消的电子磁矩来源于外层电子或共有化电子的未配对自旋[如半导体 和金属中的导电电子、有机物的自由基、晶体缺陷（如位错）和辐照损伤 （如色心）等]产生的未配对电子，则常称为电子自旋共振。 若未抵消的电子磁矩来源于未充满的内电子壳层（如铁族原子的3d壳层、 稀土族原子的4f壳层），则一般称为（狭义的）电子顺磁共振。
1946
1946 1947 1951 1951/53
1958/59
发现内容
发现电子磁矩的空间量子化 提出核磁矩与电子之间存在超相互作用 （Hyperfine） 提出电子的自旋及其磁矩特性 计算H原子能级，指出核自旋与电子自旋角动量耦 合 第一个NMR实验，测量了原子核磁矩 第一个ESR实验 CuCl2.2H2O /4.76mT@133MHz 第一个固体的NMR实验
2、N.M. Atherton, Principles of electron spin resonance, Ellis Horwood, 1993
3、Marina Brustolon and Elio Giamello, Electron Paramagnetic Resonance: A Practitioners Toolkit， John-Wiley, 2009
1944年诺贝尔物理学奖授予: 美国拉比, 以表彰他用共振方法纪录原子核磁特性。
1952年诺贝尔物理学奖授予: 美国布洛赫和美国马萨诸塞州哈佛大学的珀塞尔, 以 表彰他们有关核磁精密测量的新方法及由此所做的发现。