電子自旋共振波譜儀的選購指南

　　電子自旋共振(Electron Spin Resonance，簡(jiǎn)稱(chēng)ESR)，或稱(chēng)電子順磁共振(Electron Paramagnetic Resonance，簡(jiǎn)稱(chēng)EPR)是磁共振波譜學(xué)的一個(gè)分支。ESR是分析鑒別自由基、過(guò)渡金屬離子、稀土離子等順磁性物質(zhì)的有效技術(shù)方法，同時(shí)它又是研究分子結構、分子運動(dòng)和跟蹤各種化學(xué)反應，包括生化反應過(guò)程的有力工具?，F在ESR測試技術(shù)發(fā)展到很高的水平，在物理學(xué)、化學(xué)、生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、醫學(xué)、材料學(xué)、地礦學(xué)等許多領(lǐng)域內獲得越來(lái)越廣泛的應用。但是在許多領(lǐng)域應用中，都會(huì )遇到如何調試ESR波譜儀來(lái)得到滿(mǎn)意的波譜問(wèn)題。一個(gè)滿(mǎn)意的波譜，能夠很清晰地告訴測試者被測物質(zhì)的相關(guān)信息，因此如何選擇ESR波譜儀的參數非常重要。

　　微波功率在ESR調試過(guò)程中是一個(gè)很重要的參數。微波功率過(guò)小時(shí)信號較小，增大后信號較明顯。如果選更大些時(shí)，會(huì )出現飽和現象或使譜線(xiàn)發(fā)生畸變，甚至可能看不到信號。ESR信號強度在功率較小時(shí)，隨微波功率成比例增加的;在功率較大時(shí)，隨其增加但不成正比增加;如果微波功率進(jìn)一步增大，其信號強度將會(huì )出現飽和甚至可能畸變、看不到信號。這樣一些變化都和樣品的性質(zhì)有關(guān)。一般情況下，不同的自由基和未配對電子都具有不同的飽和信號。所謂飽和就是當微波功率非常大時(shí)，弛豫過(guò)程不能使足夠的自旋回到基態(tài)，以維持平衡集居數分布的狀態(tài)。出現飽和之后，電子在不同能級間的分布差減少，其ESR信號強度隨功率增加而減小。從測量自由基信號強度考慮，這是不利的。在某些情況下，可以用飽和信號來(lái)區別不同的ESR信號。例如半醌自由基和多芳烴自由基，它們的ESR波譜很相似，g因子也很接近，但是它們的飽和功率有很大的差別。半醌自由基的飽和功率為2mw左右，多環(huán)芳烴自由基的飽和功率在100mW以上。所以的飽和功率調試是非常重要的，而且能反映樣品的某些性質(zhì)。但是滿(mǎn)意的微波功率選擇是在飽和功率以下，此時(shí)譜線(xiàn)是正常的，也便于研究分析譜線(xiàn)信息。

　　檢測未知樣品時(shí)，先要進(jìn)行比較寬的掃場(chǎng)，防止漏掉ESR信號。發(fā)現ESR信號后再選取合適的ESR信號，進(jìn)行小范圍掃場(chǎng)，使得所要研究的ESR信號處在適當的位置。掃場(chǎng)寬度縮小后不僅譜線(xiàn)信號更突出，而且譜線(xiàn)信號也被拉開(kāi)了。在譜線(xiàn)a中看不到Mn標的6條信號，在譜線(xiàn)c中就看到了Mn標的6條信號。當然掃場(chǎng)寬度不能太小，太小就無(wú)法讀取譜線(xiàn)的有效信息。因此調試適當的掃場(chǎng)寬度，ESR波譜就能被拉開(kāi)合適的寬度，也就便于減小所測譜線(xiàn)線(xiàn)寬和g因子的誤差。

　　不同掃場(chǎng)時(shí)間譜線(xiàn)線(xiàn)型和強度是有差異的。掃場(chǎng)時(shí)間在一定程度上會(huì )影響譜線(xiàn)的分裂，特別是譜線(xiàn)具有超精細分裂時(shí)，掃場(chǎng)時(shí)間要慢，否則會(huì )得不到滿(mǎn)意的譜線(xiàn)，甚至譜線(xiàn)會(huì )發(fā)生畸變。一般情況，不同樣品有不同掃場(chǎng)時(shí)間設置，在實(shí)際操作過(guò)程中，掃場(chǎng)時(shí)間的設置要結合掃場(chǎng)寬度和時(shí)間常數來(lái)恰當設置。

　　調制幅度不同，譜線(xiàn)信號是不同的，而且隨調制幅度增大，信號強度也在變大。如果調制幅度進(jìn)一步增大時(shí)，其譜線(xiàn)可能開(kāi)始出現強度下降，線(xiàn)寬增大，波形也開(kāi)始出現畸變;Mn標的信號相對強度一直隨調制幅度增大而增大且有一較好的比例關(guān)系。在研究調制幅度對譜線(xiàn)影響時(shí)，發(fā)現合適的調制頻率對信噪比SNR和分辨率有一定的優(yōu)化作用。通常情況下調制頻率是不調節的，因而在此不做深入討論。一般情況下為了保證信號較突出、不畸變，取調制幅度約為線(xiàn)寬的三分之一為益。

　　時(shí)間常數對平均噪聲和提高SNR(信噪比)有重要作用。時(shí)間常數越小SNR越差，但是波形比較好;時(shí)間常數增大到一定值，SNR越好，但是波形就會(huì )失真。通常情況下，如果時(shí)間常數取的比較大，其掃場(chǎng)速度就要慢些，時(shí)間常數要設定成與掃場(chǎng)速度的乘積遠小于1。

　　放大倍數只改變譜線(xiàn)的大小比例，其選取的比例對ESR信號沒(méi)有影響，它的設置*取決于測試者