电子顺磁共振（EPR）原理及应用
电子顺磁共振（Electron Paramagnetic Resonance，简称EPR），亦称“电子自旋共振” (ESR)，是由不配对电子的磁矩发源的一种磁共振技术，是研究化合物或矿物中不成对电子状态的重要工具。可用于从定性和定量方面检测物质原子或分子中所含的不配对电子，并探索其周围环境的结构特性。
01 EPR原理
在垂直于B0的方向上施加频率为hv的电磁波，当满足hv=gβB0时，处于两能级间的电子发生受激发跃迁，导致部分处于低能级中的电子吸收电磁波的能量跃迁到高能级中，这就是顺磁共振现象。受激跃迁产生的吸收信号经电子学系统处理可得到EPR吸谱线。
g为波谱分裂因子，简称g因子或g值；β为电子磁矩的自然单位，称玻尔磁子。g因子和A值是EPR谱图中两个最重要的信息，通过测试g因子和A值可以判断出单电子的类型，可能的结构信息，然后通过计算及模拟得出准确结构。
02 EPR研究对象
1.自由基 :分子中含有一个未成对电子的物质，如二苯苦基肼基(DPPH)，三苯甲基，都有一个未成对电子。
2.双基(Biradical)或多基(Polyradical) :在一个分子中含有两个或两个以上未成对电子的化合物，但它们的未成对电子相距较远，相互作用较弱。
3.三重态分子(tripletmolecule) :这种化合物的分子轨道中含有两个未成对电子，且相距很近，彼此之间有很强的相互作用。如氧分子，它们可以是基态或激发态。
4.过渡金属离子和稀土离子 :这类分子在原子轨道中出现未成对电子，如常见的过渡金属离子有Ti3+(3d1)， V3+(3d7)等。
5.固体中的晶格缺陷 ，一个或多个电子或空穴陷落在缺陷中或其附近，形成了一个具有单电子的物质，如面心、体心等。
6.具有奇数电子的原子 ，如氢、氮、碱金属原子。
03 EPR应用
1.自由基中间产物的直接检测和分析
用EPR检测自由基是一种快速的、直接有效的方法，实验中将所得EPR波谱中相应吸收峰的g因子计算出来，通过与标准值比较，估算是哪种自由基，再通过化学手段消除自由基以验证上面的推断。
2.瞬态自由基的EPR检测方法及应用
自由基捕捉技术与EPR相结合的方法具有检测灵敏度高、特异选择性强和分析结果可靠等优点，被广泛用于寿命短、稳态浓度低的瞬态自由基的检测，在许多涉及细胞甚至动物体系以及化学反应机制的研究中都得以广泛应用。瞬态自由基的EPR检测的实验方法是：首先设计并合成一种能够捕获自由基的探针分子，这种探针分子必须能够快速捕获反应过程中产生的瞬态自由基，然后用EPR对捕获反应加合物的分子结构进行解析，通过逐一鉴定EPR谱线上各峰对应组分结构，推断并鉴定。
3.顺磁离子配合物的EPR谱研究
顺磁离子配合物的EPR谱研究是将顺磁性金属离子作为结构探针，与蛋白质等有机物结合，形成配位结构，通过研究顺磁离子配合物的EPR图谱能够获取配合物的分子的自旋态、配位结构和电子能级等重要信息。顺磁性离子EPR波谱的解析依赖于配合物的构型与d电子及缺陷的分布，通过对理论计算的方法的研究，能够较为深入地解析多种过渡金属离子及其化合物在不同配位场作用下的EPR信号特征及催化性能研究。
4.固体中的晶格缺陷
一个或多个电子或空穴陷落在缺陷中或其附近，形成了一个具有单电子的物质，如面心、体心等。或因为原子缺少引起的含有单电子的原子缺陷。
5.电子顺磁共振在工农业生产中的应用
电子顺磁共振在实际工农业生产中具有非常多的应用，包括食品与自由基、啤酒酿造过程中的质量控制、辐照剂量计、考古年代的测定、检测烟草自由基、种子和花粉最佳储藏条件的预测等等。
Magnettech电子顺磁共振波谱仪的原理及应用领域
电子顺磁共振波谱仪(EPR) , 也叫电子自旋共振波谱仪（ESR）, 当电子暴露于外部的磁场时，利用电子的自旋，来检测各种状态和细胞内化合物中原子的类型。电子顺磁共振波谱仪是唯一的直接检测顺磁物质的方法。
北京欧倍尔MS-5000电子顺磁共振波谱仪
MS5000电子顺磁共振波谱仪为德国Magnettech GmbH研发制造，属于德国科学院科学仪器设备中心成员。2014年1月，Magnettech GmbH成为Freiberg Instruments GmbH的一部分。Freiberg Instruments GmbH是弗莱贝格工业大学的衍生企业，主要关注半导体工业、电子自旋共振光谱、发光光谱、剂量测定等高级计量解决方案，仪器拥有多项最先进的技术和创新奖。Magnettech GmbH经多年发展，现在拥有全球领先的EPR技术。
可变温测试的MS-5000全套设备
MS5000电子顺磁共振波谱仪是真正的便携式ESR波谱仪，设备小巧，适合常规实验室和工厂检测配置，它的功能齐全，具备大型ESR波谱仪的所有功能，灵敏度亦可与大型ESR波谱仪媲美。
应用领域
电子顺磁共振波谱仪在固体物理、辐射学、化学等基础研究上有着广泛应用，除此以外MS5000小体积高灵敏的优势使之在啤酒、食品、食用油、烟草以及化妆品等行业的质量控制和检测方面也取得很好的成就，已经成为国内外科研平台和检测部门的常规设备仪器，研究领域包括固体废弃物处理与资源化、环境污染治理、土壤污染治理、尾矿资源化、工业废渣处理、污泥处置、生物质资源化、农产品评价等。
1.丙氨酸剂量系统Alanine Dosimetry System
丙氨酸受到离子辐射时会形成稳定的自由基，丙氨酸自由基在某个振幅下产生的EPR信号由剂量决定
用不同剂量照射的丙氨酸样品的典型测量的EPR光谱的实施例
2.生命科学life sciences
一氧化氮（NO），蛋白质结构，氟化物或硅酸盐研究的自旋捕获。
使用胶体Fe(II) - 二乙基二硫代氨基甲酸盐的血管一氧化氮的自旋捕获
一氧化氮（NO）与铁络合物的自旋捕获。在胶体改性中制备Fe（II） - 二乙基二硫代氨基甲酸酯（Fe（II）（DETC）2）。
全血中氧自由基的检测和定量：自旋捕获技术结合ESR MS5000分析测量血液中ROS
3.生物无机化学 Bioinorganic chemistry
过渡金属离子对于现代社会具有关键的功能。幸运的是，它们可以通过ESR来衡量，这是用于开发生产过程，标准和研究应用的关键的有利技术。MS5000 ESR在生物化学、医学应用到化学表征上均可应用。
4.固体物理Solid state physics
现代社会的发展推动了半导体工业的发展。EPR / ESR光谱在控制半导体中的缺陷中起着至关重要的作用。
5.环境化学Environmental chemistry
ESR / EPR是在日常生活过程中观察自由基的最敏感的技术之一。比NMR（核磁共振）或光学化学分析技术更敏感几个数量级。MS5000允许接触污染空气中的自由基、污染的水、土壤和更多。
6.岩石化学石油化学Petrochemistry Petrochemistry
通过EPR / ESR测量自由基来分析原油，前体在精炼过程中的各种组分或油产品生命周期的标准控制是一种标准技术。在MS5000的灵敏度下，原油中的钒和沥青质的测量仅需几秒钟且无需样品制备。对于常规应用，MS5000提供标准数据接口，也可以集成为OEM单位的工业需求。
7.食品化学、安全和质量Food chemistry, safety and quality
测定咖啡粉中的自由基
麦芽中游离基的测定
咖啡中的香味稳定性
啤酒/葡萄酒质量的测定
评估食品中抗氧化因子的方法等
8.啤酒和饮料分析Beer and Beverage analysis
内源抗氧化能力（EAP）和饮料抗氧化指数（BAX）是评估啤酒氧化风味稳定性和保质期的理想工具。台式ESR光谱仪MS 5000以及新型自动进样器单元可以对这些值进行全自动测量。
可以说，电子顺磁共振波谱仪是日常生活过程中观察自由基的最敏感的技术之一。如想了解更多有关于电子顺磁共振波谱仪的资讯，北京欧倍尔可以帮助您。
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