電子自旋共振波譜儀的選購指南

　　電子自旋共振(Electron Spin Resonance│₪•☁，簡稱ESR)│₪•☁，或稱電子順磁共振(Electron Paramagnetic Resonance│₪•☁，簡稱EPR)是磁共振波譜學的一個分支☁◕₪▩。ESR是分析鑑別自由基₪•₪·、過渡金屬離子₪•₪·、稀土離子等順磁性物質的有效技術方法│₪•☁，同時它又是研究分子結構₪•₪·、分子運動和跟蹤各種化學反應│₪•☁，包括生化反應過程的有力工具☁◕₪▩。現在ESR測試技術發展到很高的水平│₪•☁，在物理學₪•₪·、化學₪•₪·、生命科學₪•₪·、環境科學₪•₪·、醫學₪•₪·、材料學₪•₪·、地礦學等許多領域內獲得越來越廣泛的應用☁◕₪▩。但是在許多領域應用中│₪•☁，都會遇到如何除錯ESR波譜儀來得到滿意的波譜問題☁◕₪▩。一個滿意的波譜│₪•☁，能夠很清晰地告訴測試者被測物質的相關資訊│₪•☁，因此如何選擇ESR波譜儀的引數非常重要☁◕₪▩。

　　微波功率在ESR除錯過程中是一個很重要的引數☁◕₪▩。微波功率過小時訊號較小│₪•☁，增大後訊號較明顯☁◕₪▩。如果選更大些時│₪•☁，會出現飽和現象或使譜線發生畸變│₪•☁，甚至可能看不到訊號☁◕₪▩。ESR訊號強度在功率較小時│₪•☁，隨微波功率成比例增加的;在功率較大時│₪•☁，隨其增加但不成正比增加;如果微波功率進一步增大│₪•☁，其訊號強度將會出現飽和甚至可能畸變₪•₪·、看不到訊號☁◕₪▩。這樣一些變化都和樣品的性質有關☁◕₪▩。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訊號☁◕₪▩。所謂飽和就是當微波功率非常大時│₪•☁，弛豫過程不能使足夠的自旋迴到基態│₪•☁，以維持平衡集居數分佈的狀態☁◕₪▩。出現飽和之後│₪•☁，電子在不同能級間的分佈差減少│₪•☁，其ESR訊號強度隨功率增加而減小☁◕₪▩。從測量自由基訊號強度考慮│₪•☁，這是不利的☁◕₪▩。在某些情況下│₪•☁，可以用飽和訊號來區別不同的ESR訊號☁◕₪▩。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│₪•☁，多環芳烴自由基的飽和功率在100mW以上☁◕₪▩。所以的飽和功率除錯是非常重要的│₪•☁，而且能反映樣品的某些性質☁◕₪▩。但是滿意的微波功率選擇是在飽和功率以下│₪•☁，此時譜線是正常的│₪•☁，也便於研究分析譜線資訊☁◕₪▩。

　　檢測未知樣品時│₪•☁，先要進行比較寬的掃場│₪•☁，防止漏掉ESR訊號☁◕₪▩。發現ESR訊號後再選取合適的ESR訊號│₪•☁，進行小範圍掃場│₪•☁，使得所要研究的ESR訊號處在適當的位置☁◕₪▩。掃場寬度縮小後不僅譜線訊號更突出│₪•☁，而且譜線訊號也被拉開了☁◕₪▩。在譜線a中看不到Mn標的6條訊號│₪•☁，在譜線c中就看到了Mn標的6條訊號☁◕₪▩。當然掃場寬度不能太小│₪•☁，太小就無法讀取譜線的有效資訊☁◕₪▩。因此除錯適當的掃場寬度│₪•☁，ESR波譜就能被拉開合適的寬度│₪•☁，也就便於減小所測譜線線寬和g因子的誤差☁◕₪▩。

　　不同掃場時間譜線線型和強度是有差異的☁◕₪▩。掃場時間在一定程度上會影響譜線的分裂│₪•☁，特別是譜線具有超精細分裂時│₪•☁，掃場時間要慢│₪•☁，否則會得不到滿意的譜線│₪•☁，甚至譜線會發生畸變☁◕₪▩。一般情況│₪•☁，不同樣品有不同掃場時間設定│₪•☁，在實際操作過程中│₪•☁，掃場時間的設定要結合掃場寬度和時間常數來恰當設定☁◕₪▩。

　　調製幅度不同│₪•☁，譜線訊號是不同的│₪•☁，而且隨調製幅度增大│₪•☁，訊號強度也在變大☁◕₪▩。如果調製幅度進一步增大時│₪•☁，其譜線可能開始出現強度下降│₪•☁，線寬增大│₪•☁，波形也開始出現畸變;Mn標的訊號相對強度一直隨調製幅度增大而增大且有一較好的比例關係☁◕₪▩。在研究調製幅度對譜線影響時│₪•☁，發現合適的調製頻率對信噪比SNR和解析度有一定的最佳化作用☁◕₪▩。通常情況下調製頻率是不調節的│₪•☁，因而在此不做深入討論☁◕₪▩。一般情況下為了保證訊號較突出₪•₪·、不畸變│₪•☁，取調製幅度約為線寬的三分之一為益☁◕₪▩。

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

　　放大倍數只改變譜線的大小比例│₪•☁，其選取的比例對ESR訊號沒有影響│₪•☁，它的設定*取決於測試者