Електронно-спинов резонанс

Електронно-спинов резонанс, наричан също и електронен парамагнитен резонанс (на английски: Electron spin resonance, ESR), е спектроскопски метод за изследване на веществото.

Използва се във физиката за изследване на дефекти в полупроводници и диелектрици, в радиационната химия, в биохимията, в археологията за датиране на археологически находки. Датирането става чрез определяне на дефектите на веществото, настъпили в резултат на естествената радиация от радиоактивни елементи, срещани в природата.

Теория

Същността на явлението е резонансно поглъщане на електромагнитно излъчване от несдвоени електрони. Електронът има спин ${\displaystyle S=1/2}$ и асоцииран с него магнитен момент с компоненти m_s = +1/2 and m_s = -1/2.

Ако електронът се постави в магнитно поле с интензитет B₀, то в резултат на взаимодействието му с магнитното поле магнитният момент се ориентира паралелно (m_s = -1/2) или антипаралелно на магнитното поле (m_s = +1/2), което съответства на две различни енергетични нива (виж ефект на Зееман). Състоянието с паралелна оринетация е с по-ниска енергия, а с антипаралелна – с по-висока, като разликата е
${\displaystyle \Delta }$E = g_eμ_BB₀,
където g_e е така нареченият g-фактор на електрона (фактор на Ланде), а μ_B е магнетонът на Бор. Това уравнение показва, че разцепването на енергетичните нива е право пропорционално на интензитета на магнитното поле, както е показано на рисунката.

Разцепване на енергетичните нива.

Ако сега се приложи електромагнитно поле с честота ν, плоско поляризирано в равнина, перпендикулярна на вектора на магнитното поле B₀, то ще предизвика магнитни диполни преходи, подчиняващи се на правилото за отбор ΔМ = 1. При съвпадение на енергията на електронния преход с енергията на фотоните на електромагнитната вълна ще протече резонансно поглъщане на излъчването. По този начин, условието за резонанс се определя от фундаменталното съотношение за магнитен резонанс

h ν = gβB₀.

Поглъщане на енергията на електромагнитното поле се наблюдава тогава, когато нивата са с различна населеност.

Експерименталната реализация на метода се извършва най-често с електромагнитно излъчване в СВЧ диапазона от 9000 до 10000 MHz (9 – 10 GHz), и с магнитни полета от около 3500 G (0.35 T)

Вижте също

• Ядрен магнитен резонанс

Тази страница частично или изцяло представлява превод на страницата „Электронный парамагнитный резонанс“ и страницата Electron paramagnetic resonance в Уикипедия на руски и английски език. Оригиналните текстове, както и този превод, са защитени от Лиценза „Криейтив Комънс – Признание – Споделяне на споделеното“, а за творби, създадени преди юни 2009 година – от Лиценза за свободна документация на ГНУ. Прегледайте историята на редакциите на оригиналните страници тук и тук, за да видите списъка на техните съавтори. ​ ВАЖНО: Този шаблон се отнася единствено до авторските права върху съдържанието на статията. Добавянето му не отменя изискването да се посочват конкретни източници на твърденията, които да бъдат благонадеждни.