核自旋鬆弛
簡介
核自旋鬆弛是由不配對電子的磁矩發源的一種磁共振技術,是研究化合物或礦物中不成對電子狀態的重要工具,用與定性和定量檢測物質原子或分子中所含的不配對電子,並探索其周圍環境的結構特性.電子順姿共振亦稱電子自旋共振(EPR).
其基本原理為電子是具有一定質量和帶負電荷的一種基本粒子,它能進行兩種運動:一是在圍繞原子核的軌道上運動,二是通過本身中心軸所做的自旋.由於電子運動產生力矩,在運動中產生電流和磁矩,.在外加磁場中,簡併的電子自旋能級將產生分裂.若在垂直外磁場方向加上合適頻率的電磁波,能使處於低自旋能級的電子吸收電磁波能量而躍遷到高能級,從而產生電子的順磁共振吸收現象.
電子順磁共振譜儀由輻射源、諧振腔、樣品座、信號接收、放大和記錄器等部分組成.礦物的EPR譜可以提供礦物中具有順磁中心的雜質的晶格位置、價態、局域對稱、及晶體場參數等信息,從而研究基態電子結構和化學鍵性質,解釋礦物的某些物理性質.
電子順磁共振譜儀在礦物學中的主要套用一是研究礦物中順磁性雜質離子(濃度低於1%),如過度元素離子和稀土元素離子的類質同像置換、有序-無序、化學鍵及晶格參量和局域對稱;二是研究於點缺陷有關的電子-空穴中心的類型、濃度、性質等.電子順磁共振譜在礦物顏色研究方面也有重要作用。
相關資料
核自旋鬆弛在1945年為物理學家所發現，1950年代化學家開始利用它來探討化學問題，今日已成為研究化合物構造和物性的重要儀器之一；目前台灣各大學及研究機構共有二十餘部核磁共振儀。雖然核磁共振的理論比較艱深，但若對其基本理論有適當了解後，則核磁共振光譜的分析往往比其他光譜（諸如紅外光譜及紫外光譜）的分析更為容易，能提供更直接、更肯定的資料。
原子核除了帶有正電外，某些原子核具有自旋，例如：1H、13C、19F和31P的自旋數為1/2，2D和14N為l，11B、35Cl和37Cl為3/2，而12C和16O的原子核不具自旋。在一均勻的外加磁場下，一個具有自旋數為Ｉ的原子核有2I＋1種的可能配向。為簡單起見，以核自旋數1/2為例：在一均勻的外加磁場下，其原子核有兩種可能的配向，一為順磁場、能量較低的α狀態，另一為逆磁場、能量較高的β狀態。此二狀態能階差（ΔＥ＝ｈν）與外加磁場強度（H0）及核磁距的大小（μ）有關。
