布魯克電子順磁共振波譜儀EPR ESR

通用型ESR/工業(yè)分析/教育
電子自旋共振（ESR）波譜儀能夠檢測樣品中自由基的濃度和成分。

  樣品可以是液體、固體或氣體。自由基是具有未成對電子的原子或分子，它們非?；钴S。也有許多穩(wěn)定的自由基，如毛發(fā)里的黑色素或群青色素等。許多過渡金屬和稀土金屬也有未成對電子，會(huì)檢測出ESR信號。諸如紫石英、煙晶和螢石等因含有未成對電子而呈現(xiàn)出顏色的礦石，也會(huì)有ESR信號。
  電子自旋共振（ESR），亦稱電子順磁共振（EPR），它和NMR、MRI都是磁共振波譜技術(shù)。NMR和MRI是原子核與電磁輻射（EMR）發(fā)生交互作用，而ESR/EPR則是一個(gè)或多個(gè)未成對電子與電磁輻射發(fā)生交互作用。盡管NMR無法檢測出所有原子核，但絕大多數(shù)物質(zhì)都會(huì)產(chǎn)生NMR信號，不過，ESR并非這種情況。在各種形式的磁共振中，EMR是其磁分量與原子核或電子的磁矩發(fā)生交互作用。自旋成對電子的凈磁矩為零；因此，不會(huì)有ESR信號。典型ESR波譜儀，是將樣品放置于可以緩慢變化的均勻磁場輻照范圍的高頻共振腔中。在微波以固定頻率照射下，未成對電子將在符合等式E=hν=gBH的特征磁場中，在自
旋“向上”和自旋“向下”狀態(tài)之間，發(fā)生共振躍遷。

布魯克電子順磁共振波譜儀microESR的應(yīng)用
對毛發(fā)、松針、茶葉和藍(lán)色化妝品等含有自由基的日常物品進(jìn)行檢測。毛發(fā)中的黑色素含有自由基。毛發(fā)越黑，自由基含量越高。圖A所示是黑色、橙色和白色貓毛測得的ESR波譜疊加圖。所有樣品的毛發(fā)質(zhì)量是相同的。理論上，白色貓毛應(yīng)當(dāng)不產(chǎn)生信號；然而，白色貓毛并非取自白化變種的貓，而是取自貓身上的白色斑塊，因此仍有少許殘余信號。

過渡金屬和超精細(xì)分裂
 向?qū)W生介紹原子核造成的超精細(xì)分裂
 在這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，合成了多種配位化合物，并分析了ESR波譜
 學(xué)生了解到，不只是過渡金屬原子核會(huì)造成這些化合物的超精細(xì)分裂，其他原子核也會(huì)導(dǎo)致超精細(xì)分裂，還探討了自旋量子數(shù)為零（I =0）的原子核


動(dòng)力學(xué)
向?qū)W生介紹如何使用ESR來監(jiān)測反應(yīng)。
 這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)使用了穩(wěn)定的氮氧自由基——TEMPOL來測定果汁的抗氧化性。
microESR的交互式采集軟件，允許學(xué)生進(jìn)行動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)。學(xué)生可以設(shè)定每次測定的掃描次數(shù)、測定次數(shù)和測定間隔時(shí)間。
波譜儀將在每次掃描后顯示測得的波譜。然后，利用microESR處理和分析軟件，進(jìn)一步分析ESR波譜儀采集到的數(shù)據(jù)。所有數(shù)據(jù)均保存為.csv文件，以便載入任何數(shù)據(jù)表程序，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
 實(shí)驗(yàn)在水中進(jìn)行，因此，學(xué)生實(shí)驗(yàn)可以使用放置在5mm石英管內(nèi)的熔點(diǎn)毛細(xì)管。5mm石英管可以重復(fù)使用多次

l 生命科學(xué)：

活組織和液體中的自由基，如活性氧（ROS）、NO自由基、自由基反應(yīng)動(dòng)力學(xué)及其機(jī)制、結(jié)構(gòu)生物學(xué)（自旋標(biāo)記/捕獲）、金屬酶研究、炎癥反應(yīng)、致癌反應(yīng)、氧化應(yīng)激、藥物 API 的有效期分析、血氧濃度測量、膜的流動(dòng)性、微環(huán)境中的PH值、粘度、相位分離等；

l 化境化學(xué)：

污染物的自由基產(chǎn)生、污水處理、大氣顆粒物和工業(yè)垃圾中持久性自由基（EPFRs）的檢測、高級氧化處理（AOPs）過程、過渡金屬化合物、多環(huán)芳烴類（PAHs）物質(zhì)和醌類物質(zhì)檢測、芬頓化學(xué)、光催化、有機(jī)金屬催化劑、自旋捕獲實(shí)驗(yàn)（PBN，TEMPOL，DMPO）等；

l 材料化學(xué)：

納米材料的光催化性能研究、光照引起涂料和聚合物的降解和老化、材料改性及摻雜、紫外輻照穩(wěn)定性、溫度穩(wěn)定性、腐蝕中的自由基行為等；

l 物理：

材料的磁性、電子密度、晶體缺陷、金剛石色心、半導(dǎo)體中電子交換速度，缺陷和摻雜等；

l 輻照劑量檢測：

丙氨酸劑量測定（片和薄膜）、輻照食品、考古、地質(zhì)測年等；

l 食品化學(xué)與制藥：

食品的抗氧化性能、產(chǎn)品的保質(zhì)期及長期穩(wěn)定性、啤酒風(fēng)味保鮮期及穩(wěn)定性研究、食用油的酸度檢測等；

l 化妝品：

防自由基效用、乳霜和洗發(fā)水等的紫外線防護(hù)質(zhì)量等；

l 工業(yè)領(lǐng)域：

放射量測定、受輻射高分子中的自由基檢測、高級光學(xué)玻璃質(zhì)量控制、汽車涂料的抗氧化性、煙草過濾嘴的過濾功效等

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