电子顺磁(EPR)_电子自旋(ESR)共振波谱仪

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电子顺磁(EPR)/电子自旋(ESR)共振波谱仪

2018-07-13 14:29:52 

现在有确凿的证据表明,自由基是人类疾病的主要原因,如电离辐射,硫酸铁中毒,用高压氧治疗的早产儿,百草枯(除草剂)中毒,紫外线辐射诱发的癌症和四氯化碳中毒等。电子顺磁共振(EPR),也被称为电子自旋共振(ESR),是一种精密的光谱技术,可以检测化学和生物系统中的自由基。


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在我们看来,生物电子自旋共振的核心问题是电子自旋共振仪器相对于体内或体外自由基浓度的低灵敏度。

传统的弱音测试假定样本不饱和,所以样本中的B1场越大越好。

子顺磁共振效应是属于自旋1/2粒子的电子在静磁场下的磁共振现象,类似静磁场下自旋1/2原子核有核磁共振之现象,又因利用到电子的顺磁性,故称电子顺磁共振。电子顺磁共振效应在多个领域有着较广泛的应用。当未成对电子在不同的原子或化学键上, 或附近有不同的基团即具有不同的化学环境时, 其电子顺磁共振光谱就可以详细地反映出来。

任何电子均具有特征的自旋角动量s和相应的自旋磁矩μs= gsμB, g 是光谱分裂因子, 对自由电子, g= 2.0023, s= 1/ 2。没有磁场时, 自由电子在任何方向均具有相同的能量, 故可以自由取向, 但处在外磁场中时, 电子的自旋磁矩和外磁场发生作用, 电子的自旋磁矩在不同的方向就具有不同的能量。

因为有机质(如,石油、沥青、分散有机质、煤…)中都存在自由基,只是由于所处热演化程度不同,其自由基浓度有所变化。自由基通常指一个分子或分子的一部分,由于正常的化学键被破坏而产生了一个不配对的电子——自由基,物质就具有顺磁性。电子顺磁共振波谱仪就是基于这一原理设计的,将样品放入一个强度固定的磁场,在磁场中通过一个临界的固定频率微波,测得自由基的数目,因自由基可以共振,它们交替地吸收并发射电磁能,当磁场发生微小变化时,都将改变微波的频率,以顺磁共振吸收谱线的峰形展示其强度(共振峰面积),据此可计算出自由基的浓度,常以10^-18/克样(每克样品中自由电子的数目)为单位表示。

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