實(shí)驗(yàn)報(bào)告之核磁共振二

近代物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告（三）————核磁共振二微波電子自旋共振實(shí)驗(yàn)小組： 實(shí)驗(yàn)班級(jí):指導(dǎo)老日期：2011-11-20實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^(guò)本實(shí)驗(yàn)掌握核磁共振技術(shù)在微波電子自旋共振的應(yīng)用；熟練掌握實(shí)驗(yàn)所用儀器設(shè)備并了解各部分儀器的原理；觀察電子自旋共振（ESR）現(xiàn)象，學(xué)習(xí)用微波頻段檢測(cè)ESR信號(hào)的方法；二、實(shí)驗(yàn)原理：物質(zhì)是由原子和原子核組成，原子核外分布著大量電子，核磁共振技術(shù)正是研究電子的磁場(chǎng)和電場(chǎng)之間產(chǎn)生的共振。該實(shí)驗(yàn)的核心是研究微波順磁共振，它的目的是通過(guò)電子的自轉(zhuǎn)研究電子能級(jí)之間的關(guān)系。所涉及的具體實(shí)驗(yàn)原理見(jiàn)下圖：圖14圖14 微波ESR實(shí)驗(yàn)裝置方框圖41魔T微波源微波源頻率調(diào)節(jié)隔離器可變衰減器波長(zhǎng)表單螺調(diào)配器匹配負(fù)載隔離器檢波器接示波器Y軸諧振腔樣品電磁鐵23NS掃場(chǎng)線圈接ESR實(shí)驗(yàn)儀如上圖所示，微波源通過(guò)管道輸入到裝置中，經(jīng)過(guò)微波源頻率調(diào)節(jié)器產(chǎn)生可調(diào)適量微波，通過(guò)隔離器后使微波僅能正向通過(guò)。由于實(shí)驗(yàn)所需微波功率不太大，所以本實(shí)驗(yàn)通過(guò)可變衰減器來(lái)調(diào)節(jié)輸入裝置中微波的功率。如右圖所示，是一個(gè)球形共振腔，它的作用是使會(huì)話裝置中的微波產(chǎn)生共振，進(jìn)而誤差微波的功率，還可以通過(guò)共振來(lái)測(cè)出微波的頻率。測(cè)出頻率后，通過(guò)岔路器將處理后的微波分為兩路，一路經(jīng)過(guò)樣品，另一路向反方向移動(dòng)后，在分路點(diǎn)匯合，兩波在此地產(chǎn)生駐波，當(dāng)產(chǎn)生駐波時(shí)，我們會(huì)觀察到示波器上有明顯的波腹和波節(jié)出現(xiàn)。我們所要的就是產(chǎn)生波節(jié)的位置。此時(shí)，樣品在電磁體磁場(chǎng)的作用下，能級(jí)發(fā)生分裂，經(jīng)過(guò)探測(cè)儀器探測(cè)兩能級(jí)之間的能量差（由電子自轉(zhuǎn)產(chǎn)生）此時(shí)便觀察到微波順磁共振現(xiàn)象。光電檢測(cè)技術(shù)在本實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用：通過(guò)兩個(gè)頻率相近的波產(chǎn)生的共振現(xiàn)象，由示波器測(cè)量它們的頻率;通過(guò)對(duì)樣品所加強(qiáng)大的磁場(chǎng)，使樣品中電子能級(jí)分裂，通過(guò)儀器檢測(cè)能級(jí)差。實(shí)驗(yàn)過(guò)程、現(xiàn)象、數(shù)據(jù)：NO.1實(shí)驗(yàn)過(guò)程：打開微波產(chǎn)生器，先預(yù)熱30分鐘，產(chǎn)生足量微波；通過(guò)查表，觀察微波調(diào)節(jié)器各刻度所對(duì)應(yīng)的微波值，調(diào)節(jié)該裝置使產(chǎn)生適當(dāng)微波功率；通過(guò)ESR儀器上的掃場(chǎng)檢波的數(shù)值來(lái)調(diào)節(jié)微波的功率，并由示波器測(cè)得微波產(chǎn)生共振時(shí)的頻率，并作好記錄。調(diào)節(jié)分路口向內(nèi)一側(cè)的微波所傳播的距離，使分路口上兩路微波在中心處盡可能產(chǎn)生駐波，可在示波器上觀察所產(chǎn)生駐波的波節(jié)位置的數(shù)值大小。NO、2實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及數(shù)據(jù)：無(wú)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析實(shí)驗(yàn)操作、現(xiàn)象、數(shù)據(jù)以及自己的結(jié)論：No1、對(duì)實(shí)驗(yàn)操作的分析：這個(gè)實(shí)驗(yàn)由于實(shí)驗(yàn)時(shí)間比較短，加上儀器比較難調(diào)，所以我們沒(méi)有做出理想的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，但是我們對(duì)于整個(gè)實(shí)驗(yàn)的基本操作有所了解。對(duì)于實(shí)驗(yàn)原理我們略懂。簡(jiǎn)單分析如下：第一：該實(shí)驗(yàn)裝置的目的產(chǎn)生微波核磁順磁共振現(xiàn)象；第二：由球形共振腔使微波產(chǎn)生共振現(xiàn)象，進(jìn)而間接測(cè)出微波頻率后調(diào)節(jié)分路器所產(chǎn)生在兩路微波的強(qiáng)度。兩路微波在中心匯合后，如果調(diào)節(jié)適當(dāng)會(huì)產(chǎn)生駐波現(xiàn)象，此時(shí)，當(dāng)其中一路微波與樣品接觸后會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象，發(fā)生共振后在磁場(chǎng)的作用下，使得樣品發(fā)生能級(jí)分裂，進(jìn)而通過(guò)ESR器測(cè)出兩能級(jí)間的能級(jí)差。No2、對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析：由于我沒(méi)有做出實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象所以無(wú)分析No3、對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析：由于我沒(méi)有做出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)所以無(wú)分析No4、我的結(jié)論：通過(guò)本實(shí)驗(yàn)，雖然我沒(méi)有得到任何實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，但是我對(duì)于實(shí)驗(yàn)的基本操作和基本思想有了一定的了解。比如通過(guò)兩個(gè)頻率相近的波產(chǎn)生的共振現(xiàn)象，