電子自旋共振實(shí)驗(yàn)

電子自旋共振【試驗(yàn)?zāi)康摹?、了解電子自旋共振理論。2、把握電子自旋共振的試驗(yàn)方法。3、測定DPPH自由基中電子的g【試驗(yàn)原理】原子中的電子在沿軌道運(yùn)動的同時具有自旋，其自旋角動量為p SSS1/2。

g e p

與自旋磁矩 間的關(guān)系為 S 2m SeSS1eSS1gS Bme

為電子質(zhì)量； e，稱為玻爾磁子；g為電子的朗德因子，具體表示為B 2mg1

eJ(J1)L(L1)S(S1)2J(J1)

〔7-2-3〕設(shè)

e g2me

為電子的旋磁比，S

pS

。電子自旋磁矩在恒定外磁場B〔z〕0的作用下，會發(fā)生進(jìn)動，進(jìn)動角頻率0

B0

由于電子的自旋角動量pS

的空間取向是 量子化的，在z方向上只能取p m 〔mS,S1, ,S1,S〕m Sz量子數(shù)，由于S=1/2，所以m可取±1/2。電子的磁矩與外磁場B的相互作用能為0EBS

BSz 0

12

B0相鄰塞曼能級間的能量差為E0B0gBB0B0平面內(nèi)施加一個角頻率等于ω0B1，則電子將吸取此旋轉(zhuǎn)磁場的能量，實(shí)現(xiàn)能級間的躍遷，即發(fā)生電子自旋共振。B1可以在射頻段由射頻線圈產(chǎn)生，子自旋共振?！驹囼?yàn)方法——微波段的電子自旋共振】1、試驗(yàn)裝置及原理本試驗(yàn)承受的微波段電子自旋共振試驗(yàn)裝置如圖 7-2-6所示，由永磁鐵、X波段〔8.5~10.7GHz〕337-2-73㎝固態(tài)微波源由耿氏二極管〔一種體效應(yīng)管、變?nèi)荻O管和矩形波導(dǎo)諧振腔等組成，其節(jié)時，必需按說明書進(jìn)展，以免造成損壞。共振所需要的微波能量就是由微波源通過它供給的。真空或空氣介質(zhì)時，計(jì)算說明，當(dāng)lp g2

時，發(fā)生諧振。其中 112 c

稱為波導(dǎo)波長。式中c/fc

2a是截止或臨界波長。由此可進(jìn)一步得諧振波長0

和諧振頻率為 212 p2 a l

c/0

諧振波長0

、諧振頻率和腔的外形、體積、波形及腔內(nèi)介質(zhì)性質(zhì)等有關(guān)。00當(dāng)滿足共振條件，即微波磁場Hmw角頻率等于B時，樣品從微波磁場中吸取能量，破011β=由于完全匹配。

所以樣品諧振腔諧振時的反射系數(shù)Γ由于試驗(yàn)裝置中使用了微分放大器并由此可以判別共振譜線的線型。具體做法是：對于微分后的吸取曲線，如圖7-2-10比k/k〔或Bˊ/ˊ，假設(shè)等于，為洛B A侖茲型，假設(shè)等于2.2，則為高斯型。2、試驗(yàn)內(nèi)容極管及變?nèi)荻O管工作電壓〔分別為10V和2V，預(yù)熱10~15mi，使微波源工作穩(wěn)定。配器、短路活塞及晶體檢波器，在示波器上觀看到峰形鋒利、信噪比好的共振信號，然后，調(diào)整永磁鐵轉(zhuǎn)輪，使共振信號等間隔，再由頻率計(jì)測量此時微波頻率，用特斯拉計(jì)測量磁鐵間隙磁感應(yīng)強(qiáng)度，依據(jù)〔7-2-7〕式計(jì)算DPPHg。認(rèn)真調(diào)整單螺調(diào)配器位置，在示波器上依次觀看圖7-2-9所示的各種共振信號，并記錄單螺調(diào)配器的坐標(biāo)位置〔x,x1 2

,x,x,x3 4

，依據(jù)g

2x x5 1計(jì)算波導(dǎo)波長 ，并進(jìn)一步計(jì)算樣品諧振腔長度、微波在自由空間的波長，以及微波頻率g〔波導(dǎo)寬邊長度a=2.3。將計(jì)算的微波頻率與頻率計(jì)讀數(shù)進(jìn)展比較。判定DPPH【數(shù)據(jù)處理】計(jì)算DPPHg。f=9371MHz335.7335.4335.7335.4334.9336.7333.9335.7335.4334.9336.7333.9B 334.9mT0 5由EBgB 〔7-2-7〕0 0 B 0E0

2fgB

0.5788104eV/TBB0B0g

fcguBc B 2π cu Bb 0 23.149371106197neV3108m/s0.5788104eV/T334.9103T1.9936公認(rèn)的DPPH的g2.0038g -g -g理g測誤差分析：

Er

2.0038-1.9936100％2.00381、使用特斯拉計(jì)測量磁鐵間隙磁感應(yīng)強(qiáng)度時，有時視數(shù)不穩(wěn)定，取值有肯定的偏差；2、在調(diào)整諧振腔的頻率f3、調(diào)整魔T臂使負(fù)載對稱，反射式諧振腔放射諧振現(xiàn)象時的微波信號頻率和諧振腔的頻率有偏差。計(jì)算的微波頻率與頻率計(jì)讀數(shù)進(jìn)展比較。圖7-2-9 DPPH的吸取與色散信號2、對應(yīng)各圖的坐標(biāo)位置記錄表坐標(biāo)位置坐標(biāo)位置x1x2x3x4x5mm16.419.323.931.739.21、).波導(dǎo)波長： 2xx2(39.216.4)45.6mmg 5 12).樣品諧振腔長度lpg2

p為腔長方向分布的駐立半波數(shù)〕P=5lp

g5

45.6

mm114mm2 2微波在自由空間的波長：c 3108m/s 32mmf 9371106Hz微波頻率： 12 12 p2a l122 22345.620

2 32.4mmc

3108m/

925910Hz660 32.4mm000ffEr

10％9371106-925910610％937110誤差分析：

612真空鍍膜試驗(yàn)試驗(yàn)?zāi)康某醪搅私庹婵斟兡さ脑砗筒僮饕约氨∧ず穸鹊臏y量。試驗(yàn)原理真空鍍膜是將固體材料置于真空室內(nèi)，在真空條件下，將固體材料加熱蒸發(fā)，空鍍膜有兩種方法,一是蒸發(fā),一是濺射。本次試驗(yàn)承受蒸發(fā)方法。在真空中把制作薄膜的材料加熱蒸發(fā)，使其淀積在適當(dāng)?shù)耐獗砩?。真空系統(tǒng)(DM—300鍍膜機(jī))蒸發(fā)源(a)、籃式(b)、發(fā)叉式(c)和淺舟式(d)等蒸發(fā)源選取原則要足夠底。蒸發(fā)源的熔點(diǎn)要高于被蒸發(fā)物的蒸發(fā)溫度。加熱器要有足夠大的熱容量。蒸發(fā)物質(zhì)和蒸發(fā)源材料的互熔性必需很底，不易形成合金。狀蒸發(fā)源。薄膜厚度分布設(shè)蒸發(fā)源為點(diǎn)蒸發(fā)源，單位時間內(nèi)通過任何方向一立體角dω的質(zhì)量為：蒸發(fā)物質(zhì)到達(dá)任一方向面積元ds質(zhì)量為：dst，則比較以上兩式可得：ds，φ=θ，則上式為：由：可得在點(diǎn)源的正上方區(qū)域(δ=0)時：試驗(yàn)步驟1.繞制鎢籃，清洗鎢籃和載玻片,鋁絲，祛除外表氧化物。2制作基片，.用一窄薄鋁片遮蓋在載玻片上，以便鍍膜完成后在基片上形成臺階。3.將鎢籃和鉬舟固定在鐘罩內(nèi)的電極上，并放入鋁絲。,410-6torr以上,開頭蒸發(fā)鍍膜。鍍膜完成后,處理真空機(jī)組的后續(xù)工作。用稱重法測薄膜的厚度。用干預(yù)法測薄膜的厚度。本試驗(yàn)重點(diǎn)DM-300鍍膜機(jī)的真空系統(tǒng)構(gòu)造及正確操作量好壞的關(guān)鍵。干預(yù)顯微鏡的構(gòu)造原理及光路調(diào)整。本試驗(yàn)難點(diǎn)基片樣品的制作，遮蓋金屬片的邊緣肯定要格外光滑整齊，遮蓋金屬片要緊緊壓住基片。蒸發(fā)電流和蒸發(fā)時間的把握，為避開蒸發(fā)材料跌落并去除雜質(zhì)，開頭宜緩確保薄膜的厚度。稱重法測薄膜厚度要求基片足夠大，膜足夠厚，天平讀數(shù)精度足夠高。干預(yù)法測薄膜厚度，干預(yù)顯微鏡的構(gòu)造與實(shí)物比照。調(diào)整光路找到干預(yù)條紋，再調(diào)到干預(yù)條紋消滅最大彎曲，即可測量。。–化學(xué)成分非金屬元素(Si,Ge,C,S)晶構(gòu)造薄膜材料的性質(zhì)光學(xué)性質(zhì)反射涂層和減反涂層；干預(yù)濾色鏡；裝飾性涂層；光記錄介質(zhì)；光波導(dǎo)。電學(xué)性質(zhì)絕緣薄膜；導(dǎo)電薄膜；半導(dǎo)體器件；壓電器件。磁學(xué)性質(zhì)磁記錄介質(zhì)化學(xué)性質(zhì)集中阻擋層；防氧化或防腐涂層；氣體或液體傳感器。力學(xué)性質(zhì)耐磨及外表防護(hù)涂層；硬質(zhì)涂層；顯微機(jī)械?！按萄邸薄㈠兎浪繉?，使鏡不易起霧。鋁