0320

pola. Gdy przy ustalonej wartości pola B„ skierować na próbkę wiązkę fal radiowych o częstotliwości v spełniającej warunek

In = E_mi~E_ml = s\l_bB    17.35

to elektrony z niższego poziomu będą pochłaniać energię fali i przechodzić na poziom wyższy. Zachodzi wówczas reorientacja pewnej części spinów (rezonans). Pomiar absorbowanej energii w próbce przy ciągłej zmianie częstotliwości fali v daje krzywą rezonansu paramagnetycznego (ryc. 17.166). Jak widać z równania 17.35 rezonans można również osiągnąć przy ustalonej wartości v poprzez zmianę wartości B, co prowadzi do zmiany stopnia rozszczepienia poziomów E_mX i E_ms. W momencie zrównania się A£„, z /iv nastąpi rezonansowa absorpcja fali (ryc. 17.16c). Przy stosowanych sposobach pomiaru absorpcji nic otrzymuje się normalnej krzywej absorpcji, tj. wykreślonej linią ciągłą, lecz linią przerywaną, która powstaje przez zróżniczkowanie linii ciągłej.

Schemat blokowy uproszczonej aparatury do badań zjawiska elektronowego rezonansu paramagnetycznego przedstawia ryc. 17.17.

Ryc. 17.17. Uproszczony schemat blokowy radiospektrometru: p — próbka; Wr — wnęka rezonansowa; F — falowód.

Na ryc. 17.18« przedstawiono schematycznie w powiększeniu zupełnie chaotyczny rozkład atomowych momentów magnetycznych w próbce, które po wstawieniu próbki do pola magnetycznego orientują się zgodnie z liniami sil pola (ryc. 17.186). Podziałanie falą elektromagnetyczną o odpowiednio dobranej częstotliwości (rezonansowej) na zorientowane w polu spiny powoduje obrócenie części z nich o 180°, przy czym część energii fali zostanie na ten cel pochłonięta w próbce. Jak widać z ryc. 17.18c z padających 4 kwantów 2 zostały zaabsorbowane, ponieważ odwróciły 2 spiny. Czas życia spinów w stanie odwróconym, co odpowiada wyższemu poziomowi energetycznemu elektronów lub jąder atomów, jest bardzo krótki, po czym następuje ich powrót do stanu pierwotnego. Absorpcja padającej fali jest więc proporcjonalna do stężenia spinów.

Badania metodą ERP (bądź JRP)¹ można prowadzić dwojako: 1) mierzyć stopień absorpcji fali przy

Ryc. 17.18. Zasada elektronowego (lub jądrowego) rezonansu paramagnetycznego: a — próbka swobodna: h — próbka w polu magnetycznym; c — odwracanie spinów w próbce przez falę elektromagnetyczną o częstotliwości rezonansowej.

326

1

JRP oznacza jądrowy rezonans paramagnetyczny. Zasada jest ta sama co rezonansu elektronowego z tym. że w JRP główną rolę odgrywają momenty magnetyczne związane ze spinem jąder atomowych, a nie

elektronów.

W literaturze naukowej elektronowy rezonans paramagnetyczny oznacza się przez ESR, a jądrowy — przez NMR. Są to skróty nazw tych rezonansów' w języku angielskim.