elektron döngü (spin) rezonansı amaç ue5030100

AT O M V E N Ü K L E E R F İ Z İ Ğ İ / M A N Y E T İ K R E Z O N A N S
UE5030100
ELEKTRON DÖNGÜ (SPİN) REZONANSI
UE5030100
T E ME L İL K E L E R
DE ĞE RL E NDİRME
Elektron döngü rezonansı (ESR), DC kaynağı tarafından üretilen dış
manyetik alanın içerisinde bulunan çiftleşmemiş elektronlu maddeler tarafından yapılan enerji soğurulmasına dayanır. Bu enerji DC
kaynağının beslediği alan dikey olarak beslenen yüksek frekanslı
AC-üretimli alandan soğrulur. Alternatif alanın frekansı rezonans
frekansına eşitse test maddesiyle dolu gönderici bobinin empedansı rezonans eğrisi uyarınca değişir ve zirvesi osiloskop ekranında
görülebilir. Rezonans soğrulmasının sebebi serbest bir elektronun
döngü durumları arasındaki manyetik momentlerin ‘devrilmesi’dir.
Rezonans frekansı DC-üretimli alanın kuvvetine bağlıdır ve rezonans sinyalinin genişliği alanın biricikliği ile ilgilidir.
Rezonans frekansı f ve manyetik alan B arasındaki aşağıdaki
ilişki (2) ve (3)’ten türetilmiştir.
Sadece döngüyle ilgili manyetizmalı bir elektronun manyetik momenti
manyetik bir alanda B kesintili değerleri varsayar:
(1)
1 1
Em = −gJ ⋅ µB ⋅ m⋅B, m = − ,
2 2
−24 J
: Bohr manyeton
µB = 9, 274 ⋅ 10
T
f = gJ ⋅
µB
⋅B
h
Bu yüzden ölçümler orijinden çıkan doğru boyunca ölçüm toleransları dahilinde uzanır. Landé g-faktörü bu grafiğin eğrisinden
belirlenebilir.
f / MHz
80
60
gJ = 2.0023 : Landé g-faktörü
40
Bu sebeple iki seviye arasındaki aralık
DE NE Y
P R O S E DÜRL E Rİ
AMAÇ
(2)
ΔE = gJ ⋅ µB ⋅B
DPPH’de elektron döngü rezonansının belirlenmesi
• DPPH rezonans eğrisini gözlemleyin
Beslenen alternatif alanın f frekansı aşağıdaki koşulları karşıladığında
rezonans oluşur:
• Manyetik alanın fonksiyonu olarak
rezonans frekansını belirleyin
h ⋅f = ΔE
(3),
h = 6.626 · 10-34 Js: Planck sabiti
• Serbest elektronlar için Landé
g-faktörünü belirleyin.
ÖZET
Elektron döngü rezonansı (ESR), DC kaynağı tarafından üretilen dış manyetik alanın içerisinde
bulunan çiftleşmemiş elektronlu maddeler tarafından yapılan enerji soğurulmasına dayanır. Bu
enerji DC kaynağının beslediği alan dikey olarak beslenen yüksek frekanslı AC-üretimli alandan
soğrulur. Alternatif alanın frekansı rezonans frekansına eşitse test maddesiyle dolu gönderici
bobinin empedansı rezonans eğrisi uyarınca değişir ve zirvesi osiloskop ekranında görülebilir.
Bu deney için uygun materyal 1-diphenyl-2picrylhydrazil (DPPH)’dir.
Bu deneyde elektron döngü rezonansı 1-diphenyl-2picrylhydrazil
(DPPH) organik bileşeninde gösterilecektir. Bu organik bileşenin molekülleri çiftleşmemiş elektron içerir. Temel manyetik alan bir çift Helmholtz bobinin içinde üretilir ve sıfır ile Bmax = 3.5 mT maksimum değeri
arasında testere dişi dalga formu kullanılarak hareket ettirilir. Şimdi
testere diş eğrisi boyunca (diğer bir deyişle önceden seçilmiş manyetik bir alan için) uzak bir pozisyonda vuku bulan rezonans soğrulması
olan f frekansını aramak mümkündür.
20
0UE5030100_f3.pdf
0
218
17:32
2
3
B / mT
O2N
N
NO2
Ürün no.
1000638 veya
ESR/NMR Temel Set (115 V, 50/60 Hz)
1000637
1
ESR Yardımcı Set
1000640
1
Analog Osiloskopu, 2x30 MHz
1002727
2
HF kablosu
1002746
3
1
N
ESR/NMR Temel Set (230 V, 50/60 Hz)
1
18.02.14
Şekil 2: Manyetik alanın B fonksiyonu olarak rezonans frekans f
GE RE K L İ CİH A Z L A R
Miktar Cihazlar
1
O2N
Şekil 3: DPPH’nin moleküler yapısı
Şekil 1: DPPH’deki elektron döngü rezonansı için zamanla soğurma
sinyalleri ve manyetik alan izi
3B Scientific® Experiments
...going one step further
219