国仪量子携手清华磁共振实验室为您答疑解惑！顺磁小课堂第十四期

多选题：下列选项可用于EPR研究的是（）？

 A. 羟基自由基 

B. MnCl₂  

C. 煤炭 

D. 土壤

答：ABCD

EPR可用来研究和检测具有未成对电子的物质。

A. 羟基自由基中含有一个未成对电子

B. MnCl₂的Mn²⁺的3d轨道中含有5个未成对电子

C.原生煤体中含有一定的自由基；煤是一种有机大分子，煤分子遭破坏后，其断口和裂隙表面生成大量自由基。煤燃烧也会生成各种气态产物（如CO等）和新自由基。

D. 土壤中含有重金属（如Ni，Co，Pb）,石油及其裂解产物等可用于EPR测试的顺磁性物质。

判断题：X波段cw-EPR谱图一般被记录为吸收对磁场的一次微分形式。

A. 对

B. 错

答：A

X波段cw-EPR实验中，微波场B₁仅以非常小的的量持续扰动体系的自旋磁化，谐振腔中的感应电压非常小，为从本底噪声中检测出这个微弱信号，即提高检测灵敏度，现在谱仪多采用高频（100 kHz）小调场的工作方式。 

高频（100 kHz）小调场的工作原理：在缓慢改变的直流磁场B₀上叠加一个幅度远小于EPR线宽的高频（如100 kHz）交变场B''= B_mcosω_mt，则测试过程中施加在样品上的总磁场为：B= B₀＋B''= B₀＋B_mcosω_mt

高频小调场工作原理图

从高频小调场的工作原理图可知，施加在吸收信号上的调制场幅度∆B是相同的，但探测到的电流信号I与吸收信号每一点的斜率𝒌成正比。即𝒌越大，相应的调制信号越强。如a，b两点的输出电流∆I_ab大于c，d两点的输出信号∆I_cd。a，b两点、e，f两点的输出信号的频率大小都为ω_m，但相位相差180°。

整个过程中，随着磁场增大，吸收谱的斜率从 0 开始，逐渐增大到某一极大值，然后又开始变小，在吸收峰顶点，斜率为 0；然后∆𝐼 < 0，斜率由 0 逐渐减小到一负的极大值，最后又向 0 靠近。最后得到一个主频为调制频率ω_m，幅度被吸收信号的微分所调制的信号。后经相敏检波器检波后得到吸收谱的一阶微分形式。

图形题：某同学在进行X波段cw-EPR实验时，得到如下谱图，他首先应该考虑修改的实验参数是（）？

A. 减小微波功率 

B. 减小放大倍数 

C. 增大扫描宽度 

D. 增大调制幅度

答：B

调整放大倍数使观察的波谱信号有一个合适的可观察尺寸即可，放大倍数过大会使信号通道过载导致信号将被削除。图中中间较强的峰上下部分被削除，因此首先应考虑减小放大倍数。而修改选项ACD可能会降低检测灵敏度，使图中的小信号丢失。

供稿：

清华大学 杨海军 李勇 

国仪量子 石致富 范莹莹 

审核：杨海军

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