Классификация спектрометров ЭПР

Классификация спектрометров ЭПР

В основе метода ЭПР лежит поглощение квантов радиочастотного поля, вызванное переходами электронов между магнитными Зеемановскими подуровнями энергии. Для создания простейшего спектрометра ЭПР необходимо пометить образец в постоянное поляризующее магнитное поле и переменное магнитное поле. Меняя величину постоянного магнитного поля или частоту осциллирующего поля нужно регистрировать изменение какого-либо из параметров колебательной системы, происходящего вследствие парамагнитного поглощения.

Первые спектрометры ЭПР работали в радиочастотном (РЧ) диапазоне, а прохождение через условие резонанса осуществлялось изменением частоты генератора. Позже, когда появились технические возможности, были реализованы импульсные методики получения спектров. Таким образом, по методу реализации эксперимента спектрометры ЭПР можно разделить на две основные группы:

  • Спектрометры ЭПР непрерывного действия
  • Импульсные спектрометры ЭПР.

Техника измерений принципиально различается для РЧ диапазона частот(1 МГц - 1000 МГц) и микроволнового или сверхвысокочастотного (СВЧ) диапазона (от единиц до сотен гигагерц). Поэтому, с точки зрения аппаратуры, можно осуществить разделение по величине энергии кванта переменного поля:

  • Спектрометры ЭПР радиочастотного диапазона (Слабопольные спектрометры ЭПР)
  • Спектрометры ЭПР СВЧ диапазона.

Причём, спектрометры СВЧ диапазона, в свою очередь, делятся на диапазоны частот, общепринятые в технике СВЧ. Существенное отличие техники СВЧ заключается в том, что для передачи колебаний сантиметрового и миллиметрового диапазона используются волноводные системы и элементы с сосредоточенными параметрами (волноводы, резонаторы). Генераторами СВЧ колебаний служат клистроны или диоды Ганна.

Методы ЭПР спектроскопии в слабых магнитных полях во многом совпадают с методами регистрации спектров ЯМР. В качестве спинового детектора в этом случает служит радиочастотный колебательный контур, в катушку индуктивности которого помещается исследуемый образец. А чаще всего используется автодинный метод, разработанный Е.К. Завойским. В таком методе парамагнитный образец помещается в катушку индуктивности колебательного контура генератора слабых колебаний (автодин), а регистрация сигнала ЭПР осуществляется за счёт изменения добротности колебательной системы.