羥基自由基檢測儀布魯克EPR

通用型ESR/工業(yè)分析/教育，又稱電子自旋共振(ESR)。具有順磁性的物質中的未成對電子的自旋產生的磁矩與射頻電磁波相互作用時所引起的共振吸收。順磁共振頻率高于核磁共振頻率2～3個數量級，其波長屬于微波區(qū)。順磁共振譜廣泛用于研究過渡元素化合物、自由基、金屬、半導體和某些點缺陷(如色心)固體的結構以及自由基聚合機理、高聚物降解機理等。它可利用光譜分裂常數g研究電子成鍵本性，由譜線積分強度分析自由基濃度，由譜線寬度探討未成對電子與其他電子相互作用，由超精細分裂研究分子中電子的離域作用等。

電子自旋共振（ESR）波譜儀能夠檢測樣品中自由基的濃度和成分。

樣品可以是液體、固體或氣體。自由基是具有未成對電子的原子或分子，它們非常活躍。也有許多穩(wěn)定的自由基，如毛發(fā)里的黑色素或群青色素等。許多過渡金屬和稀土金屬也有未成對電子，會檢測出ESR信號。諸如紫石英、煙晶和螢石等因含有未成對電子而呈現出顏色的礦石，也會有ESR信號。

電子自旋共振（ESR），亦稱電子順磁共振（EPR），它和NMR、MRI都是磁共振波譜技術。NMR和MRI是原子核與電磁輻射（EMR）發(fā)生交互作用，而ESR/EPR則是一個或多個未成對電子與電磁輻射發(fā)生交互作用。盡管NMR無法檢測出所有原子核，但絕大多數物質都會產生NMR信號，

不過，ESR并非這種情況。在各種形式的磁共振中，EMR是其磁分量與原子核或電子的磁矩發(fā)生交互作用。自旋成對電子的凈磁矩為零；因此，不會有ESR信號。典型ESR波譜儀，是將樣品放置于可以緩慢變化的均勻磁場輻照范圍的高頻共振腔中。在微波以固定頻率照射下，未成對電子將在符合等式E=hν=gBH的特征磁場中，在自

旋“向上”和自旋“向下”狀態(tài)之間，發(fā)生共振躍遷。

等式中，h表示普朗克常數，B表示電子的玻爾磁子，ν表示微波頻率，H表示外加磁場，g表示自由基的特征（“g-fac-tor”是一個根據實際經驗確定的數，有機自由基的g-factor接近2）。共振磁場g-factor的函數，共振峰信號強度取決于樣品中的自由基含量。

歷史上，自1945年首次采用實驗方法對ESR效應進行測量以來，ESR波譜儀的設計一直是使用大型水冷電磁體來產生可變磁場。常規(guī)ESR波譜儀采用與老式核磁共振（NMR）波譜儀相類似的配置。這種設計對于提高便攜性是極大的障礙，因為電磁體裝置的重量在200公斤以上，運行功率達數千瓦。布魯克microESR TM 波譜儀利用小巧的強力稀土磁體和低功率電磁鐵芯，避免了這個問題。樣品裝在高品質因子（Q值）的共振腔內，比之常規(guī)ESR，其“填充率”相對較高。因此，在實現高靈敏度和杰出分辨率的同時，可將整臺設備的外形尺寸縮小100倍。微波橋和接收器的設計也實現了根本性創(chuàng)新，通過采用類似于無線通信設備所使用的現代低成本集成元件，相比于比常規(guī)ESR波譜儀，它們進一步降低了microESR TM 波譜儀的成本和尺寸。我們的創(chuàng)新反映出ESR波譜儀領域的根本性轉變——從大型集中式波譜儀系統，朝著甚至可以在現場使用的小型便攜式多功能設備發(fā)展。

布魯克電子順磁共振波譜儀microESR的應用

對毛發(fā)、松針、茶葉和藍色化妝品等含有自由基的日常物品進行檢測。毛發(fā)中的黑色素含有自由基。毛發(fā)越黑，自由基含量越高。圖A所示是黑色、橙色和白色貓毛測得的ESR波譜疊加圖。所有樣品的毛發(fā)質量是相同的。理論上，白色貓毛應當不產生信號；然而，白色貓毛并非取自白化變種的貓，而是取自貓身上的白色斑塊，因此仍有少許殘余信號。 

過渡金屬和超精細分裂

 向學生介紹原子核造成的超精細分裂

 在這項實驗中，合成了多種配位化合物，并分析了ESR波譜

學生了解到，不只是過渡金屬原子核會造成這些化合物的

超精細分裂，其他原子核也會導致超精細分裂

 還探討了自旋量子數為零（I =0）的原子核

動力學

  向學生介紹如何使用ESR來監(jiān)測反應。

 這項實驗使用了穩(wěn)定的氮氧自由基——

TEMPOL（2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧-4氧基）——來測定果汁的抗氧化性。