一般条件下的电子自旋共振(ESR)理论

文中从数学的角度分析了dμz/dt=0在电子自旋共振(ESR)中的物理含义,把ESR理论由直流磁场推广到了交流磁场,而直流磁场下的ESR理论只是当交流磁场的频率为0时的一种特殊情况,从而建立了一般条件下的ESR理论和一般条件下实现ESR的方法。该理论的建立使得采用ESR原理研制的分析仪器省去了耗能大、重量重、造价高的直流磁场,仅采用原有的调制磁场便可实现ESR,从而大大降低了该分析仪器的体积、重量、耗能和成本,具有一定的理论研究和推广应用价值。

中国第十八届释光与电子自旋共振测年学术讨论会在云南大学举行

2023年5月8-11日,中国第十八届中国释光与电子自旋共振测年学术讨论会在云南大学呈贡校区举行。本次会议由中国地理学会地理测年技术分会与中国文物保护技术协会文物分析检测技术专业委员会联合主办,云南大学云南省地球系统科学重点实验室承办,中国地震局地质研究所及上海博物馆协办。会议集中展示了参会学者近两年来在释光与电子自旋共振测年领域所取得的理论、技术研究的新进展以及在地貌过程、环境演变、考古等领域的新成果。

石英的顺磁中心在电子自旋共振测年中的特性及应用

沉积物的电子自旋共振测年是利用石英矿物中的顺磁中心浓度确定总辐射能量,进而推定石英矿物的埋藏年代。石英中可用于测年的顺磁中心包括E′心、Al心、Ti心和Ge心。E′心需要经过热活化后才能测年。Al心是一种电子空穴心,在低温下可观测到较强的信号值。光照可以使Al心漂白,但有残留值存在。Ti心、Ge心都是电子中心,Ti心在低温测试中可见,信号微弱。Ge心光晒退最敏感,在常温观测中可见。不同顺磁中心的形成机理不同,导致它们具有不同的特性,适用于不同沉积环境中的样品测年,在冰碛物中Ge心测年更具有可行性。电子自旋共振测试时降低温度可使信号增强,Ti心在10 K和15 K时信号强度最大;Al心在20 K时信号最强;Ge心在200 K时信号明显增强。在电子自旋共振测年中可根据不同顺磁中心信号强度的变化调整测试温度获得信号的最优值。在以后的电子自旋共振(ESR)测试中可以选取信号最强时的测试温度进行测试,以增强微弱信号的信噪比,有利于对复杂的信号形态的分辨确定,提高对信号强度定量的准确性。

高频高场电子顺磁共振技术在自旋量子态研究中的应用

电子顺磁共振(EPR)技术是研究具有未成对电子的顺磁性物质的电子结构与动力学信息的有效分析方法,广泛应用于生物医药、化学、材料科学、辐射检测与量子信息处理等领域。与传统的X波段(9.5 GHz)EPR相比,高频EPR具有更高的分辨率、灵敏度与初始化效率等诸多优势,在研究分子中电子自旋的量子性质方面具有重要应用价值。简要介绍了高频高场电子顺磁共振技术的发展、原理、特点与仪器构造等,重点介绍了其在自旋量子态研究中的应用,并对其未来进行了展望。高频高场电子顺磁共振技术可详细表征分子中电子自旋的磁能级结构并对其进行高效精准的量子相干操控,进一步可演示量子算法与逻辑门等。

基于开路谐振环的电子自旋共振系统设计与表征

本文采用有限元电磁仿真设计了基于开路谐振环的微带线谐振器,并利用该谐振器搭建了电子自旋共振测试系统.该谐振器的3 dB带宽为58.7 MHz,且具有开放式的平面结构.对不同质量的二苯基三硝基苯肼(DPPH)样品测试结果显示本系统的室温自旋探测灵敏度可以达到9.66×10^(12)spins/GsHz1/2;对以微晶玻璃和硅片为基底的DPPH样品测试结果表明本系统能实现对大尺寸、高损耗样品的电子自旋共振信号的非破坏性测量.本系统为薄膜材料的缺陷研究以及相关的微波性能表征提供了便捷的手段.

电子自旋共振测定羟基自由基的研究

羟基自由基(·OH)是活跃性最强的氧分子,是一种重要的活性氧化剂,具有寿命短、浓度低等特点,是自然界中氧化能力仅次于氟的氧化剂,·OH能与有机物或无机物发生不同类型的反应,其氧化能力超过普通的化学氧化剂。文章介绍了·OH的氧化机理、性质及检测方法,并且分析了电子自旋共振法测定·OH的应用情况。

电子自旋共振测定地磁场及其教学启发

通过采用DZZX-1型电子自旋共振仪,借助于计算机辅助技术,每月月初对贵阳市乌当区地磁场大小进行实验测量。结果显示,一年内的平均磁场大小为(0.48±0.02)×10^(-4)T,其中垂直分量与水平分量分别为(0.34±0.03)×10^(-4)T与(0.33±0.01)×10^(-4)T。测量地一年中的地磁场起伏程度较小,大体上呈现出稳定性。据此拓展了实验相关的教学思考,在近代物理实验教学中,根据实验特征,注重相应的探索性和应用性。

在体电子自旋共振(EPR)波谱和成像技术在生物医学中的应用(英文)

活性氧和氮自由基(ROS/RNS)在一系列的人类疾病中扮演着双重角色.它们可以是氧化剂,诱导氧化状态,导致组织损伤.它们又可以是信号传导因子,诱发保护性反应,使得被调节的组织器官经受得起更强的损伤.鉴于它们在生物医学中的重要作用,检测它们产生和分布的技术的研究因而变得必要和紧迫.在体电子自旋共振(EPR)波谱和成像技术渐已被应用于活体生物体系中用以表针和显像ROS/RNS.EPR波谱特性(包括线宽、强度和寿命)以及空间分布信息已为动物甚至人体病理模型中氧化还原状态和氧分布的检测提供不可缺少的依据.该文将简单描述和讨论一系列在体EPR波谱和成像技术在器官和组织中的应用,其中包括活体组织氧化还原状态,活体组织氧分布和时间演化,自由基空间以及谱-空间成像等.

基于电子顺磁共振波谱法的土壤环境持久性自由基的检测方法研究

本研究以不同类型土壤为研究对象,分别对电子顺磁/自旋共振波谱仪(EPR/ESR,X-波段连续波)的中心磁场、微波功率、调制幅度等主要测试参数进行调试与优选,确立EPR测定土壤环境持久性自由基(EPFRs)的仪器参数优选方法及参考值。结果表明,根据样品实测频率ν(约9.82 GHz)与EPFRs的g因子可设置谱仪中心磁场约3502 G。微波功率可采用微波功率饱和曲线法、微波衰减相邻6 dB信号比较法优选,两法各有优缺点,建议结合选用。若与27 dB相比,微波衰减设置为≤15 dB,低场峰(g=2.0030~2.0035)有由于功率饱和而引起其自旋浓度被不同程度抑制的趋势,并且27 dB左右(25~30 dB)被认为是该峰的较优微波衰减值。然而,高场峰(g=2.0004)对其响应存在差异,高衰减值为较佳。此外,调制幅度应小于峰-峰宽(3.28 G),若兼顾研究较窄峰(约1 G),1 G较为适宜。本EPR谱仪测试参数优选方法可确保g因子的准确度、EPR图谱的分辨率与超精细分裂等信息的可靠性,为土壤与环境固态样品EPFRs的测定提供科学依据,促进该项技术的应用与发展。

0.2微秒时间分辨电子自旋共振波谱仪

本文描述了一台无调场直接检波式0.2微秒高时间分辨率的ESR谱仪的设计与研制。谱仪中采用了零差拍平衡混频、宽带放大、Boxcar平均器信号接收与计算机信号处理。并给出了用XeCL紫外激光光解获得的苯半醌自由基的时间分辨CIDEP谱。

煤炭自燃自由基反应的电子自旋共振实验研究

基于煤炭自燃的自由基作用机理，采用电子自旋共振（ESR）测谱仪，测定煤体在破碎和低温氧化过程中的自由基朗德因子，浓度，线宽和线高．实验以张集矿肥煤和白芨沟矿无烟煤为研究对象，分析了煤在4种粒径范围内ESR参数的变化情况和煤炭低温氧化过程中ESR参数随氧化温度、氧化时间的变化情况．结果表明：煤自由基因子在2．002～2．003之间，变化不大，张集矿肥煤的因子值稍大于白芨沟无烟煤；煤体粒径越小、氧化温度越高、氧化时间越长，煤自由基浓度越大；线高的变化趋势与自由基浓度变化趋势基本一致；线宽的变化趋势呈分散性．

电子自旋共振法和分光光度法测定酿酒葡萄籽原花青素抗氧化活性

利用电子自旋共振技术(ESR)对酿酒葡萄籽原花青素4个不同提取样品(GSP0、GSP1、GSP2、GSP3)抗氧化特性进行研究,并采用分光光度法进行对比分析。结果表明:电子自旋共振法和分光光度法均测得,GSP3样品对DPPH自由基清除能力最强;反应30min,质量浓度小于40mg/L时,样品质量浓度与清除率呈正相关,质量浓度大于40mg/L时,清除率趋于稳定。ESR测得的原花青素的清除率普遍高于分光光度法:反应30min,ESR测得不同质量浓度的GSP0的清除率最低为35.99%,最高为99%,而分光光度法测得分别为7.06%、78%;ESR测得的GSP3清除率最低为52.45%、最高值为99%,分光光度法测得的清除率分别是29%、95%。

利用电子自旋共振技术研究海参提取液体外抗氧化活性

以新鲜海参(Stichopus japonicas)为原料,制备海参肠与体壁的提取液。采用电子自旋共振技术(ESR),检测不同浓度的海参肠和体壁提取液对DPPH、羟基自由基和超氧阴离子的清除能力。结果表明,海参肠和体壁提取液对DPPH、羟基自由基和超氧阴离子的清除能力随浓度升高而增强,海参肠提取液对3种自由基清除能力的IC50值分别为0.910,0.006,0.890μg/mL;体壁提取液对3种自由基清除能力的IC50值分别为1.29,0.52,0.47μg/mL。在相同浓度下,海参肠提取液对DPPH和羟基自由基清除能力强于体壁提取液。

应用电子自旋共振技术检测染氟大鼠骨肝肾组织中自由基含量

目的 应用电子自旋共振技术 (ESR)测定染氟大鼠骨、肝、肾组织中自由基含量及体内抗氧化系统变化 ,以期探讨氟中毒发病机理。方法 Wistar大鼠饮用 6 0 m g/ L 含氟水 5个月后 ,测定其尿氟、红细胞 SOD、GSH- Px活性及血浆 MDA含量 ,并用 ESR技术测定实验大鼠骨、肝、肾组织中自由基含量。结果 氟中毒大鼠尿氟含量升高 ,血中抗氧化酶类 SOD、GSH- Px活性降低 ,MDA含量增加。结论 体内过量氟蓄积 ,可引起骨、肝、肾等多种组织中自由基含量升高 ,造成体内保护机理—抗氧化酶 (自由基清除酶 )消耗 ,脂质过氧化增加 。

电子自旋共振波谱法检测含骨类食品的初步研究

电子自旋共振(Electron spin resonance,ESR)波谱测定是检测含骨类食品自由基的有效方法之一。本工作研究了辐照诱导的含骨类食品的ESR波谱特征、样品制备方法及辐射剂量(?)效应关系。结果表明,辐照前后ESR波谱图形、g因子和ΔH皆有明显差异,据此很容易区分辐照与未辐照含骨类食品样品;冷冻干燥和磨碎是样品制备过程中的关键步骤;吸收剂量(0.3—10.1kGy)与ESR信号强度有良好的线性关系;ESR信号的相对强度还与动物种类有关。这为制定我国含骨类辐照食品的ESR检测方法标准提供了依据。

利用电子自旋共振(ESR)技术研究啤酒原辅料自由基及其对麦汁自由基的影响

利用电子自旋共振(ESR)技术研究了啤酒生产原辅料固有自由基含量,发现麦芽自由基量最多,大麦其次,大米中未测到;且自由基存在于皮壳中。全麦麦汁和30%大米辅料麦液都含有羟基自由基和FR1。随糖化进行,羟基自由基上升,FR1下降;但全麦麦汁羟基出现较早,且糖化终了含量较高。

人参皂甙单体Rh_1对心肌作用的单钙通道分析及电子自旋共振谱研究

应用细胞封接式膜片钳方法，在Wistar大鼠的单个心室肌细胞上记录了T型、L到和B到钙通道的单通过活动．人参三醇组皂甙单体Rh160μmol／L显著抑制3种类型钙通道的活动，使其开放概率减少与开放时间缩短，对通过通道的离子流幅度无明显影响．用电子自旋共振法（ESR）测定了培养心肌细胞的自由基含量．Rh130μg／ml能显著抑制黄嘌呤（0．42mmol／L）－黄嘌呤氧化酶（5.3nmol／L）31起的自由基含量增多．

香烟中自由基的电子自旋共振检测及自由基与焦油含量的相关性研究

目的研究香烟烟气中自由基的检测及样品处理方法,分析香烟烟气中自由基成分,探讨各种有害成分之间的相关性。方法用电子自旋顺磁共振仪(ESR)及自制的配套装置对香烟烟气中的气相及粒相自由基含量进行分析检测。结果无论香烟类型或品牌,烟气中自由基的主体是气相自由基,含量是粒相自由基的10～30倍;国产香烟样品中气相自由基含量低于进口品牌,而粒相自由基的含量水平较低且相近。结论ESR及配套装置可以方便地应用于香烟烟气自由基成分的分析检测;香烟烟气中的自由基成分主要为气相自由基;同品牌香烟中自由基含量与焦油、烟碱的含量呈正相关。因此,一般不能依据香烟焦油含量推断香烟中的自由基,特别是气相自由基含量水平;使用活性炭滤嘴对气相、粒相自由基均有降低作用。

硫酸镁的热释光和电子自旋共振特性研究

采用无水硫酸镁粉末样品，经６０Ｃｏγ辐照后，进行热释光（ＴＬ）和电子自旋共振（ＥＳＲ）平行研究．用热释光一般级动力学方程拟合热释光发光曲线，采用不同升温速率法计算出的陷阱深度和频率因子作为拟合初始值，得到三个基本发光峰的峰参数和陷阱参数。在室温或－１５０℃下观测ＥＳＲ谱，并进行了恒温等时退火特性研究．用＂复合作用响应函数＂拟合ＴＬ／ＥＳＲ剂量响应曲线，使用的γ辐射剂量范围为１０－２×１０４Ｇｙ．结果表明：ＭｇＳＯ４三个ＴＬｋ光峰的剂量响应均为超线性；ＥＳＲ剂量峰／峰（ｇ因子为２．００３７）的剂量响应为亚线性；自旋产额相当高的ｇ峰（ｇ因子为１．９９７６）在本实验剂量范围内一直保持相当好的线性剂量响应。

电子自旋共振对地磁场的测量方法

探索了在原有实验基础上用电子自旋共振现象测量地磁场的新方法,较准确地测出地磁场水平、垂直分量,计算得出磁倾角,与标准值比较,相对误差分别为3.3%,1.9%,2.3%。该方法的突出优势在于用计算机代替人眼对信号的观测,克服了示波显示方法的弱点,实现了共振峰的客观判定,提高了判断的准确度。同其他传统测量方法相比,本测量方法简单,测量精度较高,是一种比较理想的地磁场测量方法。