• 5

Работа 85. ЭЛЕКТРОННЫЙ ПАРАМАГНИТНЫЙ РЕЗОНАНС

Принадлежности: радиоспектроскоп, генератор стандартных сигналов Г4-7А, осциллограф С1-1, миллиамперметр электродинамической системы, ламповый вольтметр B3-3, пробная катушка, автотрансформатор ЛАТР-1, реостат, образцы парамагнетика.

Электронный парамагнитный резонанс был открыт Е. К. Завой- ским в 1944 г. Он наблюдается при помещении в магнитное поле веществ, обладающих парамагнитными свойствами.

Рассмотрим электрон, помещенный в магнитное поле с индук­цией В. Спин электрона, а следовательно и его магнитный момент, могут принимать два значения, соответствующие ориентации «по полю» и «против поля». Обозначим через р, абсолютную величину проекции магнитного момента электрона. Энергия взаимодействия электрона с магнитным полем может принимать одно из двух воз­можных значений:

Я^-цВ,            (1)

Таким образом, энергетическое состояние электрона в присутствии магнитного поля расщепляется на два уровня, расстояние между которыми равно

Д E = E2-E1^2iiB.    (2)

Между этими двумя уровнями возможны переходы. Эти переходы могут возбуждаться внешним высокочастотным электромагнитным полем, если оно имеет нужную частоту (энергия квантов равна расстоянию между уровнями) и нужное направление (магнитный вектор перпендикулярен вектору магнитной индукции основного поля В).

Резонансное значение частоты определяется из очевидной фор­мулы

Йо)0 = Д£ = 2рВ.      (3)

При переходе с нижнего уровня энергий на верхний электрон поглощает квант электромагнитной энергии, а при обратном пере­ходе такой же квант излучается. Переходы с поглощением энергии возможны только в присутствии электромагнитного поля, а пере­ходы с излучением энергии происходят как самопроизвольно (спон­танное излучение), так и под действием электромагнитного поля (индуцированное излучение).

Возбуждение электронных резонансных переходов электромагнит­ным полем, имеющим частоту, определяемую формулой (3), носит название электронного парамагнитного резонанса.

В предлагаемой работе электронный парамагнитный резонанс исследуется по поглощению энергии электромагнитного поля, воз­никающего в веществе при выполнении условия (3). Эффект опре­деляется разностью в числе электронов, совершающих переходы с нижнего уровня на верхний и в обратном направлении. Число электронов, поглощающих энергию, равно произведению числа электронов, находящихся в нижнем состоянии, на вероятность W\ перехода из нижнего состояния в верхнее. Число электронов, испу­скающих излучение, определяется произведением числа электро­нов, находящихся в верхнем энергетическом состоянии, на вероят­ность испускания фотона. Пренебрегая спонтанным излучением, вклад которого крайне незначителен, можно заменить эту вероят­

ность вероятностью индуцированного излучения W\. Из квантовой механики известно, что W\ = Поглощение электромагнитной энергии возможно поэтому лишь в том случае, если количество электронов, находящихся в верхнем и в нижнем состоянии, или, как говорят, населенности верхнего NB и нижнего Nu уровня, не равны друг другу, причем <; Агп.

В отсутствие высокочастотного поля населенность уровней опре­деляется температурой и описывается обычной формулой Больцмана

ед = ехр(-А^. (4)

В присутствии резонансного поля между уровнями возникают ин­дуцированные переходы, ведущие к тому, что населенность верх­него уровня растет, а нижнего — падает. Этот процесс ведет к на­рушению соотношения (4). При малых резонансных полях откло­нение от (4) незначительно. По мере роста высокочастотного поля увеличиваются вероятности индуцированных переходов и выравни­ваются населенности верхнего и нижнего уровней — наступает насыщение.

Восстановление теплового равновесия в населенностях уровней осуществляется благодаря передаче энергии возбуждения другим степеням свободы тела. Эти степени свободы разделяются на две группы: степени свободы, связанные с ориентацией спинов неспа- ренных электронов, и степени свободы, связанные с движением атомов и молекул вещества. Передача энергии в эти степени сво­боды осуществляется, во-первых, благодаря взаимодействию между магнитным моментом рассматриваемого электрона и магнитными моментами других электронов — это так называемое спин- спиновое взаимодействие — и, во-вторых, благодаря взаимодействию электрона с атомами и молекулами вещества, но­сящему название спин-решеточного взаимодейст­вия. Эти два взаимодействия экспериментально легко отличить друг от друга из-за различия в температурной зависимости. В то время как спин-решеточное взаимодействие быстро возрастает с тем­пературой, спин-спиновое взаимодействие от температуры практи­чески не зависит.

Оба типа взаимодействия способствуют релаксации — переходу из возбужденного состояния в основное — и, следовательно, уко­рачивают время, которое проводит электрон на верхнем уровне. Ширина уровня связана со временем релаксации соотношением не­определенности

AE^fi/%, До)я^1/т.    (5)

Ширина линии поглощения До) (рис. 279) тем больше, чем время релаксации меньше.

В экспериментально наблюдаемую ширину сигнала электрон­ного парамагнитного резонанса вносит вклад неоднородность маг­нитного поля В, приводящая к тому, что в разных частях исследуе­мого образца сигнал этого резонанса наблюдается при несколько различных значениях частоты. При дальнейшем теоретическом рас­смотрении мы отвлечемся от этого уширения и будем считать, что поле В во всех точках образца одинаково.

В то время, как спин-решеточное взаимодействие приводит только к уширению линии электронного парамагнитного резонанса, спин- спиновое взаимодействие изменяет и форму линии. Спин-спиновое

взаимодействие состоит из двух качественно разнород­ных составляющих: д и - поль-дипольного и обменного.

Магнитное поле, дейст­вующее на электроны, складывается из внешнего

 

Рис. 279. Кривая резонансного поглощения электронного парамагнитного резонанса.

Ширина кривой Асо измеряется на полувысоте ее максимального значения.

Рис. 280. Расщепление уровней энергии электронов, находя­щихся в магнитных полях (В+В'лок) и (В+В'лок).

постоянного поля В и поля ВЛ0КУ создаваемого соседними элект­ронами. Это поле изменяется от точки к точке, так как отточки к точке изменяется плотность соседних электронов и направление их магнитных моментов. Изменение результирующего поля, дейст­вующего на электроны, приводит к такому же уширению линии электронного парамагнитного резонанса, как неоднородность внеш­него поля В (рис. 280). По порядку величины флюктуации энергии взаимодействия электрона с соседними электронами равны энергии магнитного взаимодействия двух электронов, т. е. энергии взаимо­действия двух магнитных диполей, величина которых равна маг­нитному моменту электрона. Соответствующее взаимодействие и называется днполь-дипольным. Диполь-дипольное взаимодействие приводит к сильному уширению линии электронного парамагнит­ного резонанса.

Оценим величину этого уширения. Магнитное поле диполя на расстоянии г от него по порядку величины равно р,0[л/4яг3. Энергия

диполь-дипольного взаимодействия равна, следовательно, [х0^2/4яг3 и соответствующее уширение составляет

 

п ^ 4лйг3 •

(6)

I

JL

X

В этой формуле г — среднее расстояние между электронами, участ­вующими в электронном парамагнитном резонансе. Полагая |i равным одному магнетону Бора, ar^ 2А, получим, что уширение линии электронного парамагнитного резонанса, связанное с диполь- дипольным взаимодействием, равно Дсо^ 12,5-108 рад/с или А/^^2-108 Гц. Другая часть спин-спинового взаимодействия связана с обменными силами. В конденсированных средах внешние неспаренные электроны, участвующие в создании сигнала электронного парамагнитного ре­зонанса, не принадлежат какому- нибудь одному атому или иону. Грубо говоря, все внешние элек­троны кристалла принадлежат всему кристаллу. Происходит как бы непрерывный обмен элект­ронами. В этих условиях энер­гетические уровни электронов связаны не с локальными, а с усредненными значениями маг­нитных полей. Поэтому обмен­ное спин-спиновое взаимодейст­вие обычно приводит не к расши­рению, а к сужению линии элект­ронного парамагнитного резонанса. Это обменное суже­ние существенно проявляется в центральной, наиболее высокой части линии. При этом ширина линии оказывается примерно в 100 раз меньше, чем вычисленная из магнитных диполь-дипольных взаимодействий без учета обмена.

Таким образом, в результате обменного взаимодействия линия электронного парамагнитного резонанса сужается в центральной и расширяется в периферийной части, как это изображено на рис. 281.

Электронный парамагнитный резонанс возникает из-за пере­ворота спина электронов под действием высокочастотного электро­магнитного поля. Далеко не все электроны вещества могут совер­шать такие перевороты. Электроны заполненных оболочек вообще не могут менять своего движения — ни пространственного, ни спинового. В неметаллических веществах основная часть электро­нов, а часто и вообще все электроны, спарены, т. е. связаны в пары, составленные из электронов с противоположно направленными

О)0      to

Рис. 281. Обменное сужение        линии

электронного парамагнитного      резо­нанса.

спинами. Переворот спина у таких электронов невозможен. Сигнал электронного парамагнитного резонанса наблюдается только на неспаренных электронах образца. Наличие та­ких электронов приводит к парамагнетизму. Электронный парамаг­нитный резонанс является важным методом исследования парамаг­нетиков. Молекулы, в которых по крайней мере один валентный электрон неспарен (незаполненная химическая связь), носят назва­ние свободных радикалов. Неспаренные электроны радикалов при­водят к их повышенной химической активности. Роль радикалов в кинетике химических реакций очень велика и пока плохо изу­чена. Одним из важнейших методов исследования радикалов яв­ляется метод электронного парамагнитного резонанса.

Скажем несколько слов о спин-орбитальном взаимодействии. В свободных атомах электрические поля, действующие на атомные электроны, являются центральными, и момент количества движе­ния электрона сохраняется. В этих условиях орбитальное квантовое число L является «хорошим» квантовым числом (числом, сохране­ние которого обеспечивается с заметной точностью), а У, характери­зующее полный момент количества движения, оказывается прак­тически точным квантовым числом. Не так обстоит дело в кристал­лах и в радикалах. Действующее на электроны поле теряет в этом случае центральный характер и квантовое число, характеризующее момент количества движения отдельного электрона, либо перестает быть «хорошим» квантовым числом, либо вообще теряет смысл. Поэтому спин-орбитальное взаимодействие в том чистом виде, в каком оно проявляется в атомной физике, при изучении электрон­ного парамагнитного резонанса обычно отсутствует. Тем не менее связанные с пространственным движением электронов магнитные поля продолжают вносить вклад в полное поле, действующее на маг­нитный момент электрона, и влияют на число, положение и форму линий электронного парамагнитного резонанса. Возникающая бла­годаря спин-орбитальному взаимодействию тонкая струк­тура линий позволяет исследовать внутримолекулярные и внут- рикристаллические поля.

Рассмотрим, наконец, сверхтонкое расщепление. Сверхтонкое расщепление вызывается взаимодействием магнитного момента электрона с магнитным моментом ядра. Магнитные моменты ядер на три порядка меньше магнитного момента электрона. Соот­ветствующее расщепление поэтому очень незначительно. Число ли­ний сверхтонкой структуры равно числу возможных ориентаций ядра на направление внешнего поля, т. е. 2/ + 1, где /— спин ядра. Если волновая функция неспаренного электрона охватыва­ет несколько ядер, то все они вносят вклад в сверхтонкое рас­щепление.

Рассмотрим в качестве примера сверхтонкую структуру линии электронного парамагнитного резонанса свободного стабильного

радикала дифенилпикрилгидразила. Молекула этого радикала изоб­ражена на рис. 282. Волновая функция неспаренного электрона этой молекулы охватывает оба центральных атома азота и мала в окрестности остальных ядер, влиянием которых на сигнал элект­ронного парамагнитного резонанса можно пренебречь (отметим, что на самом деле этот вывод был сделан как раз из анализа сверх­тонкой структуры линии электронного парамагнитного резонанса этого радикала). Так как спин ядра азота равен единице, то каждое йз ядер может быть ориентировано относительно В тремя спосо­бами: по, против и перпендику­лярно полю. Возникающая при этом картина сверхтонкого рас­щепления изображена на рис.283. В верхней части рисунка изо­бражено положение нерасщеп- ленной линии (линии, которая наблюдалась бы, если бы ядро азота не обладало магнитным

<Z>\ уЩ

n-n-<3-ho2

Рис. 282. Структурная формула Рис. 283. Сверхтонкое расщепление

молекулы дифенилпикрилгидра- линии электронного парамагнитно- зила.            го резонанса на дифенилпикрил-

гидразиле в растворе.

моментом. Во втором ряду изображены три линии, возникаю­щее из-за наличия магнитного момента у одного из ядер азота. Каждая из этих линий в свою очередь расщепляется на три благо­даря взаимодействию с полем В магнитного момента второго ядра (стрелки из второго ряда в третий). Полная картина расщепления изображена в третьем ряду рисунка. Близко расположенные верти­кальные линии, изображающие каждую из компонент, на самом деле совпадают по энергии. Их число характеризует интенсивность соот­ветствующей линии сверхтонкой структуры. Форма сигнала элект­ронного парамагнитного резонанса изображена в самом нижнем ряду рисунка. Как следует из рассмотрения, интенсивности линий относятся как 1 : 2 : 3 : 2 : 1.

Интересно отметить, что сверхтонкая структура наблюдается только в тех случаях, когда исследуется сильно разбавленный рас­твор радикала. На кристаллическом веществе бывает видна только одна узкая линия электронного парамагнитного резонанса с ха­рактерными широкими крыльями. Это происходит потому, что

 

в кристалле дифенилпикрилгидразила (этот радикал образует так называемые молекулярные кристаллы) существует сильное обменное взаимодействие между неспаренными электронами соседних моле­кул. Величина этого обменного взаимодействия оказывается больше, чем расщепление сверхтонкой структуры. Характерное д'ля обмен­ных явлений усреднение поля по многим молекулам и приводит к исчезновению сверхтонкой структуры.

В работе требуется получить сигнал электронного парамагнит­ного резонанса на кристаллическом дифенилпикрилгидразиле и определить значение g-фактора для электрона. Как известно, связь между магнитным моментом m электрона и его механическим моментом М выражается через гиромагнитное отношение у с по­мощью формулы

m = vM.           (7)

Если магнитный момент измеряется в магнетонах Бора, а механи­ческий в единицах ft, то связь выражается через g-фактор:

m/ji B=gM/ft.   (8)

Эта формула справедлива и для соответствующих проекций m и М на любое выбранное направление:

V>/PB = gsW,           (9)

где s = V2 — спин электрона. Используя соотношение (3), можно выразить g-фактор через определяемые экспериментально вели­чины:

g =       (Ю)

Чисто спиновый характер магнетизма в дифенилпикрилгидразиле (практически отсутствует орбитальный магнетизм) приводит к тому, что парамагнитный резонанс на неспаренных электронах происхо­дит почти как на свободных частицах. Поэтому g-фактор, получен­ный из электронного парамагнитного резонанса в дифенилпикрил­гидразиле, всего на десятые доли процента отличается от g-фактора свободного электрона.

Описание установки. Для наблюдения электронного парамаг­нитного резонанса необходимы чувствительные электроскопы. В на­шей работе используется радиоспектроскоп несложной конструкции, обладающий достаточной чувствительностью, чтобы уверенно на­блюдать электронный парамагнитный резонанс на дифенилпикрил­гидразиле и в его растворе. Охлаждая образец дифенилпикрил­гидразила, можно исследовать зависимость ширины линии погло­щения от температуры и установить характер уширения: спин- спиновый или спин-решеточный. Заменив кристаллический образец

дифенилпикрилгидразшщ образцом, содержащим его слабый рас­твор в бензоле, можно наблюдать сверхтонкое расщепление линии поглощения.

Для наблюдения электронного парамагнитного резонанса нужно поместить исследуемое вещество в магнитное поле и измерить по­глощение электромагнитного излучения, частота которого удовлет­воряет соотношению (3). Поглощение, связанное с электронным парамагнитным резонансом, очень мало. Заметный эффект удается получить, применяя устройства, сосредоточивающие энергию эле­ктромагнитного поля в объеме образца, например колебательный контур, в катушку которого помещено исследуемое вещество. Наблюдение электронного парамагнитного резонанса состоит в сравнении поглощения в условиях резонанса и при расстройке, когда условие этого резонанса не выполняется. Рассматривать резонанс можно как путем изменения частоты со электромагнитного излучения, так и вариацией внешнего магнитного поля В. Вариа­ция магнитного поля с экспериментальной точки зрения более целесообразна, так как при этом в измерительной цепи не происхо­дит никаких изменений и меняются только потери, связанные с электронным парамагнитным резонансом. В то же время вариация частоты электромагнитного излучения вызывает изменение ампли­туды колебаний в контуре не только вследствие изменения сигнала электронного парамагнитного резонанса, но и по причине изменения резонансных свойств самого колебательного контура. В нашей установке, как и в подавляющем большинстве спектроскопов, для наблюдения электронного парамагнитного резонанса применяется модуляция магнитного поля.

Существует несколько типов экспериментальных установок, с помощью которых можно исследовать электронный парамагнит­ный резонанс в радиочастотном диапазоне. В данной работе исполь­зуется радиоспектроскоп, работающий в диапазоне 100-f-200 МГц. Его действие основано на уменьшении добротности контура при появлении резонансных парамагнитных потерь. Схема радиоспектро­скопа изображена на рис. 284. Основной частью радиоспектроскопа является колебательный контур. Он состоит из катушки индуктив­ности 1 и плоского конденсатора 3. Контур заключен в латунный посеребренный изнутри контейнер. Ампула 2 с исследуемым образ­цом вставляется в катушку индуктивности контура.

Основное магнитное поле в образце создается с помощью двух горизонтально расположенных катушек 7, питаемых от сети по­стоянного тока. Величина тока, проходящего через катушку, регу­лируется реостатом R и измеряется миллиамперметром. Небольшое модулирующее поле создается при помощи дополнительных кату­шек 8. Они включены в сеть переменного тока через трансформатор 6. Общая ось катушек 7 и 8 перпендикулярна оси катушки индуктив­ности контура.

Электромагнитные колебания в контуре возбуждаются генера­тором радиочастотного диапазона Г4-74. Связь с генератором осу­ществляется с помощью петли 4. Через полупроводниковый диод 5 (Д2В) контур подключен к вертикальному усилителю осцилло­графа С1-1. Соединение колебательного контура с генератором и осциллографом выполнено коаксиальным кабелем.

 

Рис. 284. Схема радиоспектроскопа для изучения электрон­ного парамагнитного резонанса.

Величина постоянного магнитного поля В, резонансная частота колебательного контура и частота генератора со выбираются так, чтобы они были близки к значениям, удовлетворяющим усло­вию (3). Небольшое переменное магнитное поле катушек 8 модули­рует основное магнитное поле и два раза за каждый период заста­вляет его проходить через точное резонансное значение В0 (при дан­ной частоте о>0).

При наступлении электронного парамагнитного резонанса по­глощение энергии в образце увеличивается, добротность колебатель­ного контура падает, и амплитуда колебаний в контуре умень­

шается. В зависимости от полярности диода пик сигнала электрон­ного парамагнитного резонанса на экране осциллографа обращен вверх или вниз от горизонтальной линии развертки.

Если основное поле В точно подобрано, то на экране осцилло­графа с временной разверткой сигналы электронного парамагнит­ного резонанса располагаются через равные промежутки, как это изображено на рис- 285.

Удобно наблюдать сигнал электронного парамагнитного резо­нанса, подавая па горизонтальную развертку усилителя сигнал с модулирующих катушек. При развертке луча осциллографа на­пряжением модулирующих катушек на экране осцил- лографа видны две кривые ВпР4"4^: iX^ ~~  сигнала электронного пара­

магнитного резонанса —

i

 

Рис. 285. Сигналы поглощения электрон­ного парамагнитного резонанса при вре­менной развертке осциллографа, когда ос- ноЕИое магнитное поле точно подобрано.

Рис. 286. Сигналы погло­щения электронного пара­магнитного резонанса при развертке луча осцилло­графа напряжением моду­лирующих катушек.

рис. 286. Наличие двух сигналов (а не одного) объясняется сдвигом фаз между напряжением и током модулирующих катушек. Сигналы можно совместить при помощи фазовращателя, включенного на входе горизонтальной развертки осциллографа.

Измерения. 1. Получение сигнала электрон­ного парамагнитного резонанса на свобод­ном радикале дифенилпикрилгидразила и измерение g-фактора для электрона. Поме­стите ампулу с исследуемым веществом внутрь катушки индуктив­ности контура радиоспектроскопа. Включите питание генератора, осциллографа, лампового милливольтметра. Установите ручку вертикального аттенюатора осциллографа в положение 1 : 100. Установите ручку «Установка уровня выхода» генератора в левое положение, тумблер «Генератор в. ч.» — в положение «Вкл.», а пе­реключатель выхода — в положение «1,5 В».

Настройте генератор на резонансную частоту контура. Для этого следует промодулировать высокочастотное колебание генера­тора низкой частотой и подключить генератор к контуру. Пере­ключатель «Род работы» генератора поставьте в положение «Внутр. модул.», ручку частоты внутренней модуляции переключите на частоту 400 Гц. Установите глубину модуляции порядка 20% (по прибору на генераторе). Плавно меняя частоту генератора, наблю­дайте за величиной огибающей модулированных колебаний генера­тора. При точной настройке генератора на частоту контура ампли­туда колебаний на экране осциллографа оказывается наибольшей. Переведите генератор на работу в режиме непрерывной генерации.

Включите питание основных катушек от сети постоянного тока 120 В и питание модулирующих катушек — через автотрансфор­матор — от сети переменного тока 220 В. Установите на модули­рующих катушках напряжение около 50 В.

Установите ручку вертикального аттенюатора осциллографа в положение «1 : 10», а ручку плавной регулировки чувствитель­ности — в правое положение. Включите временную развертку луча осциллографа.

Плавно меняя реостатом величину тока, проходящего через основные катушки, обнаружьте сигнал электронного парамагнит­ного резонанса. Отрегулируйте величину тока так, чтобы расстоя­ние между пиками электронного парамагнитного резонанса на эк­ране осциллографа было одинаковым. Проверьте чувствительность спектроскопа к изменению величины постоянного магнитного поля, приближая к образцу полосовой постоянный магнит. Пики сигнала электронного парамагнитного резонанса при этом должны сбли­жаться или расходиться.

Измерьте g-фактор для электрона, для чего найдите резонанс­ные значения частоты со0 и индукции В0. Частота генератора опре­деляется по лимбу генератора (погрешность калибровки генератора не превышает 1%).

Индукцию постоянного магнитного поля, создаваемого основ­ными катушками, найдите двумя способами — расчетным и экспе­риментальным !). Расчетную величину следует вычислить по раз­меру катушек, числу витков провода на них и силе тока, измеряе­мой прибором. Данные катушек указаны на их торцах. Измерение индукции поля производится при помощи пробной катушки и лам­пового милливольтметра. Измерять постоянное поле с помощью пробной катушки неудобно. Значительно проще измерить перемен­ное поле. Поэтому следует заметить показания миллиамперметра, измеряющего постоянный ток в катушках, а затем переключить катушки на переменный ток. Для этого нужно включить вилку питания катушек в клеммы автотрансформатора и подобрать поло-

х) Можно также воспользоваться градуировочным графиком.

жение движков автотрансформатора и реостата так, чтобы показа­ние миллиамперметра (электродинамической системы) было равно замеченному ранее значению. Эффективное значение переменного тока при этом будет равно силе постоянного тока.

Величина переменного поля измеряется следующим образом. Введите пробную катушку внутрь основных катушек поблизости от образца; измерьте показание лампового милливольтметра е. Зная число витков п и площадь сечения S пробной катушки (эти величины указаны на ней) определите величину магнитного поля В0 из соотношения

& = nB0S(i)^9

где — угловая частота переменного тока.

Вычислите g-фактор для электрона с помощью формулы (10). Оцените достоверность полученного результата.

2.         Определение ширины линии электрон­ного парамагнитного резонанса. Ширина линии поглощения измеряется в единицах В или в герцах. Измерение ши­рины в единицах В производится по экрану осциллографа.

Получив сигнал электронного парамагнитного резонанса на дифенилпикрилгидразиле, как было рекомендовано в предыдущем пункте, переключите осциллограф с временной развертки на раз­вертку от модуляционных катушек. Длина развертки соответствует удвоенной амплитуде модулирующего поля. Амплитуду этого поля определяют при помощи лампового милливольтметра и пробной катушки, как это было описано в предыдущем задании.

Ширину линии в герцах можно получить, воспользовавшись формулой (3).

При температуре 295 К ширина линии дифенилпикрилгндразила составляет около 2-10"4 Вб/м2 (около двух гаусс). Если при изме­рении она оказалась большей, следует найти причину уширения линии.

Исследуйте, как изменяется ширина линии электронного пара­магнитного резонанса и дифенилпикрилгидразила при охлаждении образца. Охлаждать образец следует сухим воздухом, пропущен­ным через жидкий азот. Воздух подается по шлангу к ампуле с об­разцом. По характеру изменения ширины сигнала с температурой укажите, какие процессы определяют ширину линии электронного парамагнитного резонанса и дифенилпикрилгидразила. Объясните причину увеличения сигнала электронного парамагнитного резо­нанса с понижением температуры.

3.         Наблюдение сверхтонкого расщепле- ниялинииэлектронногопарамагнитногоре- зонанса в растворе дифенилпикрилгидра­зила. Получите сигнал электронного парамагнитного резонанса на дифенилпикрилгидразиле, как было указано в первом задании.

18 п/р Л. Л. Гольдина

Вместо ампулы с дифенилпикрилгидразилом поместите внутрь ка­тушки контура ампулу с раствором дифенилпикрилгидразила в бензоле. Наблюдайте сверхтонкое расщепление линии. На хорошо отлаженной установке вместо одной линии можно видеть пять ли­ний сверхтонкого расщепления.

4. Наблюдение тонкой и сверхтонкой структуры при помощи электронного спек­трометра ЭПА-2А. Ознакомьтесь с заводским описанием уста­новки ЭПА-2А. Приступать к экспериментальной работе разре­шается только после беседы с преподавателем.

Получите сигнал электронного парамагнитного резонанса на дифенилпикрилгидразиле и на его растворе в бензоле. Наблюдайте, как изменяется разрешение линий сверхтонкого расщепления по мере уменьшения концентрации дифенилпикрилгидразила в рас­творе. Получите сигнал электронного парамагнитного резонанса на образце кальцита с примесью марганца. Наблюдайте тонкую структуру спектра Мп+2 (пять линий) и сверхтонкую структуру (каждая из пяти линий расщепляется на шесть).

Авторы: 1379 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 1908 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я